La sonde spatiale « Psyché » de la NASA se prépare à effectuer un survol audacieux de Mars. Il utilisera l'effet « fronde » de la gravité de Mars pour accélérer vers l'un des astéroïdes métalliques les plus particuliers du système solaire – l'astéroïde du même nom « Psyché ». Le vendredi 15 mai, heure de l'Est, la sonde passera à une altitude d'environ 2 800 milles (environ 4 500 kilomètres) de la surface de Mars à une vitesse d'environ 12 300 milles par heure (environ 19 800 kilomètres). En modifiant sa trajectoire de vol et en augmentant sa vitesse, il fournira un coup de pouce essentiel pour le long voyage vers la ceinture principale d'astéroïdes.
La sonde « Lingshen » a été lancée le 13 octobre 2023. Elle s'appuie sur la propulsion électrique solaire et le gaz xénon pour continuer à accélérer lentement, augmentant progressivement sa vitesse au cours de la mission pluriannuelle. Grâce à l'assistance gravitationnelle sur Mars, l'équipe de mission peut réduire considérablement la consommation de propulseur tout en obtenant des changements de vitesse et d'inclinaison orbitale suffisants pour permettre à la sonde d'atteindre l'astéroïde cible dans les années suivantes. Ce type de survol planétaire constitue non seulement un maillon clé dans la conception de l'orbite, mais offre également aux ingénieurs et aux scientifiques une opportunité précieuse de tester et d'étalonner de manière approfondie le système de commandes de vol et la charge utile scientifique avant d'atteindre la cible finale.
Lors du prochain survol, l'équipe de la mission « Psychia » prévoit d'utiliser l'imageur multispectral pour effectuer des milliers d'observations de Mars afin d'obtenir des images et des données spectrales afin de vérifier les performances du système d'imagerie et d'optimiser les stratégies d'observation ultérieures sur l'orbite de l'astéroïde. La sonde a commencé à renvoyer des images avant le survol. Dans la première série d'images « brutes » publiées depuis le 7 mai, Mars n'est encore qu'une faible lumière dans le ciel étoilé lointain. Les ingénieurs suivants traiteront un grand nombre d’images prises pendant le survol en ajustant la luminosité et le contraste, et devraient produire une séquence accélérée montrant l’ensemble du processus de survol rapproché au cours des prochaines semaines.
Afin de garantir la mise en œuvre précise du survol, l'équipe de mission a effectué une manœuvre de correction d'orbite le 23 février. La sonde a été tirée en continu pendant environ 12 heures, affinant l'orbite de vol et augmentant légèrement la vitesse afin qu'elle puisse voler depuis l'altitude prédéterminée comme prévu lorsqu'elle arrivera sur Mars en mai. Sarah Bairstow, responsable de la planification de la mission, a déclaré que l'équipe de contrôle de vol avait enregistré dans l'ordinateur de vol toutes les opérations que le détecteur devait effectuer tout au long du mois de mai. "Cette fois, nous pouvons non seulement calibrer la caméra avec une cible bien plus grande que "quelques pixels" pendant le vol pour la première fois, mais également permettre à d'autres instruments scientifiques de participer à l'observation."
Puisque "Psyché" s'approche du côté nocturne de Mars, l'apparence de Mars vue par la sonde sera différente du "disque rouge complet" familier au public au sol. Selon la description de Jim Bell, le chef de l'imageur de la mission, la sonde s'approche de Mars avec un « angle de phase » très élevé, c'est-à-dire « rattrapant la planète du côté nuit, seul un mince croissant de lune à peine délimité par la lumière du soleil peut être vu ». Avant et après le survol, la sonde verra d'abord un mince « croissant de Mars ». Après le survol, il aura l'occasion d'avoir une vue proche du "plein Mars". Ceci est non seulement propice à l’étalonnage du système d’imagerie, mais devrait également produire un lot de photos très ornementales.
Les scientifiques souhaitent également profiter de cette opportunité pour détecter de faibles anneaux de poussière qui pourraient exister autour de Mars. Les recherches suggèrent que lorsque les deux petits satellites de Mars - Phobos (Phobos) et Deimos (Deimos) - sont continuellement frappés par des micrométéores, ils peuvent éjecter de fines particules de poussière dans l'espace et former un mince « anneau » de poussière ou « nuage annulaire » près de l'orbite de Mars. Si l'angle d'éclairage est adapté lors du survol, ces poussières devraient être révélées lors du traitement des données d'imagerie par le "Spirit Star", apportant de nouveaux indices pour comprendre le petit satellite martien et son microenvironnement.
Ce survol n’est pas seulement une expérience d’imagerie, mais aussi un exercice d’observation complet multidisciplinaire. Le magnétomètre de la sonde devrait enregistrer l'interaction entre le champ magnétique martien et les particules chargées du soleil, tandis que le spectromètre à rayons gamma et à neutrons surveillera les changements dans le flux de rayons cosmiques pendant le survol, accumulant ainsi de l'expérience pour la détection ultérieure de particules de haute énergie et de matériaux de surface sur les orbites des astéroïdes. En outre, l'imageur effectuera également un mode « recherche de satellites » et effectuera des exercices d'observation similaires à la « recherche de microsatellites » autour de Mars afin de rechercher plus efficacement des microsatellites potentiels après son arrivée sur l'astéroïde « Psyché ».
Bien que les avancées scientifiques soient prometteuses, l'équipe de la mission a souligné que l'objectif principal de ce survol reste "d'emprunter la puissance de Mars". Comme l’a déclaré Lindy Elkins-Tanton, chercheuse principale du projet, la raison fondamentale du survol est « d’obtenir un peu d’aide de Mars, d’accélérer le vol et d’incliner l’orbite en direction de l’astéroïde Psyché ». Si les tests et l’étalonnage des instruments peuvent être menés à bien sur cette base, ce sera la « cerise sur le gâteau ».
Pendant le survol, le centre de contrôle de mission suivra de près les signaux radio renvoyés par le « Psyché » via le Deep Space Network (DSN) de la NASA pour évaluer avec précision l'effet du survol. Des changements subtils dans la vitesse du détecteur seront reflétés dans le décalage de fréquence Doppler du signal radio. Sur cette base, les ingénieurs peuvent rapidement inverser les nouveaux paramètres d’orbite après le survol et confirmer si le détecteur s’est dirigé avec précision vers la ceinture principale d’astéroïdes. Grâce à des observations conjointes avec l'orbiteur martien et le bureau au sol, l'équipe espère également optimiser davantage les stratégies de mesure de l'orbite et de navigation des futures missions dans l'espace lointain au cours du processus assisté par gravité planétaire.
Plusieurs vaisseaux spatiaux actuellement opérationnels près de Mars se coordonneront pour soutenir cette opération. Il s'agit notamment du « Mars Reconnaissance Orbiter » (MRO) de la NASA, de l'orbiteur « Mars Odyssey » et des deux rovers martiens « Curiosity » et « Perseverance » opérant à la surface de Mars. Les satellites « Mars Express » et « ExoMars Trace Gas Orbiter » de l'Agence spatiale européenne (ESA) participeront également aux observations et aux mesures. Les scientifiques prévoient de comparer les données d'observation obtenues par le "Lingshen" lors de son survol avec les données accumulées au fil des années par les missions existantes vers Mars afin d'améliorer encore l'étalonnage des instruments scientifiques "Lingshen" et d'aider les futures sondes proches de Mars à mieux concevoir des solutions de communication et de navigation.
Selon le plan de mission, la sonde « Psyché » continuera à se précipiter vers la ceinture principale d'astéroïdes après avoir été stimulée par la gravité de Mars. Il devrait arriver sur son astéroïde métallique éponyme d’ici la fin de 2029 et entrer en orbite, lançant ainsi une enquête à long terme sur la composition interne et l’histoire évolutive de ce corps céleste rare. En tant que première mission d'exploration d'astéroïdes avec les métaux comme principal objectif de recherche, « Psyché » devrait révéler des restes anciens similaires à des noyaux planétaires, offrant ainsi une fenêtre sans précédent permettant aux humains de comprendre le processus de formation des planètes telluriques et l'évolution du premier système solaire.