Ariane 5 : Fusée unique, missions emblématiques – BepiColombo

Vendredi 19 octobre 2018. La nuit est tombée sur la Guyane quand un immense panache de lumière incandescente transperce le ciel noir d’ébène. Ariane 5 vient de s’arracher de son pas de tir. A son bord, la mission BepiColombo à destination de la plus petite planète du système solaire, Mercure, qu’elle atteindra en… 2025.

Mercure fascine pourtant les scientifiques depuis longtemps. Si Mercure est la planète la plus proche du Soleil et donc la plus chaude, c’est aussi la moins explorée. La plus mystérieuse. En cause, sa situation par rapport au Soleil – à « seulement » 58 millions de kilomètres -, dont le scintillement est si puissant qu’il empêche de correctement étudier Mercure depuis la Terre. La seule solution consiste donc à envoyer des sondes à proximité.

Ce jour-là, la sonde BepiColombo, réalisée sous l’initiative commune de l’agence spatiale européenne ESA et de l’agence japonaise d’exploration spatiale JAXA, a bénéficié d’une Ariane 5 un peu particulière pour l’amener sur une orbite hyperbolique de libération qui lui a permis d’échapper au « puits de gravité » de la Terre et d’entamer son chemin vers Mercure à une vitesse absolue proche de 40 000 km/h.

Alors qu’Ariane 5 lance le plus souvent des missions d’environ 10 tonnes vers l’orbite de transfert géostationnaire, il s’agissait cette fois de lancer une charge utile de 4 tonnes, tout en donnant au lanceur une vitesse supérieure à celle d’un lancement classique pour permettre au satellite de se libérer de l’orbite terrestre.

C’est la première fois qu’une version ECA d’Ariane 5 atteint ce type d’orbite, la précédente ayant été atteinte par une version Ariane 5G+ pour la mission Rosetta en mission en mars 2004.

Des réglages spécifiques ont donc été nécessaires en termes de pilotage et de propulsion. Et même si la structure du lanceur n’est pas été modifiée, cela a engendré des vérifications supplémentaires qui ont à l’époque mobilisé une trentaine d’ingénieurs d’ArianeGroup pendant deux ans.

Cette mission a également profité de la première application de l’augmentation de débit du moteur Vulcain 2 (+2,25%), décidée dans le cadre de l’amélioration de la performance du lanceur Ariane 5 ECA.

Vingt-six minutes après le décollage le Directeur de opérations lance le très attendu « Séparation BepiColombo » signifiant que l’étage supérieur d’Ariane 5 a libéré et placé la sonde sur sa trajectoire de transfert dans le système solaire vers Mercure en lui insufflant une vitesse absolue de 10,99 km/s (39 570 km/h), soit 1,15 km/s (4 140 km/h) de plus que pour l’orbite habituelle de transfert vers la position géostationnaire.

Et après ?
Pour BepiColombo, ce lancement n’est alors que le début d’un grand, très grand voyage. La faute en incombe aux lois de la mécanique céleste… Placer une sonde en orbite autour de Mercure passe par un long chemin tracé il y a plusieurs décennies par le scientifique italien Giuseppe Colombo (1920-1984) qui a donné son nom à la mission.

Pour atteindre Mercure, planète la plus proche du Soleil en contrecarrant sa gravitation faramineuse, il va falloir à BepiColombo une quantité d’énergie phénoménale et une succession d’assistances gravitationnelles données par trois planètes : la Terre, en avril 2020 ; Venus, en octobre 2020 et août 2021 ; et Mercure elle-même à six reprises entre octobre 2021 (exactement à la date prévue !) et janvier 2025. A ce moment-là, la sonde aura parcouru 9 milliards de kilomètres.

Dès lors, BepiColombo utilisera ses propres moteurs et ses panneaux solaires pour se mettre en orbite définitive autour de Mercure en décembre 2025 et entamer ses investigations pendant les 2 ou 3 années de vie qu’il lui restera. Le module de transfert (MTM) libèrera ses deux orbiteurs scientifiques : le Mercury Magntospheric Orbiter (MMO), baptisé MiO par l’agence spatiale japonaise, qui étudiera l’environnement externe de la planète (magnétosphère, atmosphère, poussières, vent solaire) ; le Mercury Planetary Orbiter (MPO) de l’ESA qui se concentrera sur la surface et les entrailles mercuriennes…