En approchant de Vénus de son côté du jour, passer la planète, en utilisant son attraction gravitationnelle pour ralentir et continuer sur son côté nuit sur la route de Mercure :le jeudi 15 octobre 2020, à 05:58 CEST, Le vaisseau spatial BepiColombo de l'ESA survolera Vénus à une distance d'environ 10, 720 kilomètres et transférer une partie de son énergie cinétique à notre planète voisine afin de réduire sa propre vitesse.

Deux ans après le lancement, le but de la manœuvre est d'abaisser l'orbite de BepiColombo autour du soleil vers l'orbite de Mercure. Les deux engins spatiaux orbiteurs de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de l'Agence spatiale japonaise (JAXA) font partie d'une mission conjointe qui atteindra ce point après un autre survol de Vénus en août 2021. Après six survols rapprochés de Mercure, la mission entrera ensuite en orbite autour de la planète la plus interne à la fin de 2025. Pour les chercheurs et ingénieurs planétaires du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) et de l'Institut de planétologie de l'Université de Münster, le survol de Vénus est une autre occasion de tester le radiomètre MErcury et le spectromètre infrarouge thermique (MERTIS) de BepiColombo.

Vue de l'enveloppe de gaz de Vénus avec capteurs infrarouges

Le survol de Vénus et le survol Terre-Lune qui ont eu lieu au printemps 2020 sont des manœuvres de vol spatial utilisées pour tester la fonctionnalité de certaines des expériences à bord des deux orbiteurs et pour calibrer les capteurs et les chaînes de signaux avec les données obtenues. "Des mesures scientifiques seront également effectuées lors de l'approche et du départ et à l'approche la plus proche de Vénus, " disent les deux principaux responsables de l'instrument MORTIS, Jörn Helbert de l'Institut de recherche planétaire du DLR et Harald Hiesinger de l'Institut de planétologie de l'Université de Münster. "Notre spectromètre imageur MORTIS, que nous avons construit avec l'industrie et des partenaires internationaux, sera à nouveau utilisé pour effectuer ces mesures, " dit Helbert.

MORTIS a été principalement développé pour mesurer les spectres des minéraux rocheux sur la surface sans atmosphère de Mercure. Mais avec ses capteurs infrarouges, il peut aussi scruter l'enveloppe gazeuse dense de Vénus jusqu'à une certaine profondeur. "Nous attendons déjà des découvertes très intéressantes, avec d'autres à suivre en 2021, quand nous serons beaucoup plus près de Vénus, " ajoute Hiesinger.

MERTIS est un spectromètre et radiomètre infrarouge d'imagerie avec deux capteurs de rayonnement non refroidis qui sont sensibles aux longueurs d'onde de 7 à 14, et 7 à 40 micromètres, respectivement. Au cours de deux séries de mesures, dont le premier commence aujourd'hui, MORTIS en capturera près de 100, 000 images individuelles. La première série commencera alors que le vaisseau spatial s'approche d'une distance d'environ 1,4 million de kilomètres de Vénus jusqu'à une distance de 670, 000 kilomètres. Après une pause pour vérifier l'instrument, la deuxième série débutera à une distance de 300, 000 kilomètres, 11 heures avant le survol de Vénus, et continuera jusqu'à ce que BepiColombo soit presque 120, 000 kilomètres de Vénus quatre heures avant l'approche la plus proche du survol.

Vénus au centre de la recherche planétaire

Vénus est presque aussi grande que la Terre, mais s'est développé d'une manière complètement différente. Son atmosphère est beaucoup plus dense, composé presque entièrement de dioxyde de carbone, et ainsi la planète subit un effet de serre très fort. Il en résulte une température de surface permanente d'environ 470 degrés Celsius. Il n'y a pas d'eau et on pense donc qu'aucune vie ne pourrait survivre à la surface.

Il est fort possible que des volcans soient encore actifs sur Vénus. "Ceux-ci seraient détectés, par exemple, par le dioxyde de soufre qu'ils émettent, " dit Helbert. " Suite aux premières mesures faites dans les années 1960 et 1970, il y a environ 10 ans, La mission Venus Express de l'ESA a enregistré une réduction massive, de plus de la moitié, des concentrations de dioxyde de soufre. Vénus littéralement « sent » les volcans actifs. MORTIS pourrait désormais nous fournir de nouvelles informations." Les expériences seront complétées par des observations simultanées de l'orbiteur vénusien japonais Akatsuki et d'une dizaine de télescopes professionnels ainsi que des informations d'astronomes amateurs sur Terre.

Vénus n'est venue que récemment sous les projecteurs de la science et des médias lorsqu'un groupe d'astronomes a utilisé des télescopes à Hawaï et au Chili pour prouver hors de tout doute la présence du gaz trace phosphine (ou monophosphane, formule chimique PH 3 ) sur Vénus. La phosphine est fabriquée industriellement sur Terre pour être utilisée dans la lutte antiparasitaire, mais est également produit par des processus biologiques dans le sapropèle ou dans le tube digestif des vertébrés. La phosphine est une molécule à très courte durée de vie, il doit donc y avoir une source de courant de la molécule sur Vénus ou dans son atmosphère.

Modélisation antérieure de sources naturelles de phosphine comme le volcanisme, les réactions chimiques à la suite d'impacts de météorites ou de décharges de foudre ne peuvent expliquer les concentrations mesurées. C'est pourquoi la possibilité que la phosphine soit produite par des micro-organismes très haut dans l'atmosphère de Vénus est débattue par les planétologues. Cette découverte pourrait suggérer que la vie existe dans les « tapis volants » tempérés de nuages ​​​​d'acide sulfurique qui existent à des altitudes de 40 à 60 kilomètres. Les auteurs de l'étude eux-mêmes remettent en cause cette idée, cependant, et indiquer la nécessité d'autres mesures à l'avenir. À l'avenir, Vénus sera la cible des missions de l'ESA et de la NASA.

Vénus, une exoplanète à nos portes

MORTIS et les cinq autres instruments activés à bord du Mercury Planetary Orbiter ne pourront détecter aucune molécule de phosphine à partir de la distance du survol. Néanmoins, le survol est scientifiquement intéressant, car le vaisseau spatial peut être utilisé pour étudier Vénus comme s'il s'agissait d'une lointaine, Planète extrasolaire semblable à la Terre avec une surface solide et une atmosphère dense.

"Pendant le survol de la Terre, nous avons étudié la lune, caractérisant MORTIS en vol pour la première fois dans des conditions expérimentales réelles. Nous avons obtenu de bons résultats, " dit Gisbert Peter, Chef de projet MORTIS au DLR Institute of Optical Sensor Systems, qui était responsable de la conception et de la construction de MORTIS. "Maintenant, nous pointons MORTIS vers une planète pour la première fois. Cela nous permettra de faire des comparaisons avec les mesures prises avant le lancement de BepiColombo, optimiser le fonctionnement et le traitement des données, et d'acquérir de l'expérience pour la conception d'expériences futures."

Toutes les expériences se concentreront sur la mesure de la composition, structure et dynamique de l'atmosphère de Vénus, l'ionosphère de la planète et - à l'aide des instruments du MMO japonais (Mercury Magnetospheric Orbiter) - la magnétosphère induite de Vénus.

Économiser du carburant avec les survols planétaires

Après le premier survol de la Terre de BepiColombo le 10 avril 2020, son survol de Vénus est conçu pour continuer à ralentir le vaisseau spatial sans utiliser de carburant. Cela est nécessaire pour comprimer l'ellipse orbitale du vaisseau spatial vers une orbite circulaire qui est finalement presque géométriquement identique à l'orbite de Mercure. Le vaisseau spatial «tombe» vers Vénus sur son orbite en spirale à travers le système solaire interne à différentes vitesses en fonction de sa distance au soleil. A Vénus, BepiColombo réduira sa vitesse héliocentrique de 37 kilomètres par seconde (133, 500 km/h). Le survol aura lieu à une distance de 116 millions de kilomètres de la Terre. Vénus est actuellement en avance sur la Terre sur son orbite et est visible dans le ciel oriental juste avant l'aube.

En raison de la forte attraction gravitationnelle du soleil, les missions planétaires vers le système solaire interne ne peuvent être réalisées qu'avec des trajectoires très complexes. Avec la manœuvre de jeudi, la vitesse relative du vaisseau spatial par rapport à Mercure sera réduite à 1,84 kilomètre par seconde. Au terme de son vol en spirale entre les orbites de la Terre et de Mercure, BepiColombo orbitera autour du soleil à presque la même vitesse que Mercure. Il sera ensuite facilement capturé par la gravité de la plus petite planète du système solaire le 5 décembre 2025 et se déplacera sur une orbite polaire. BepiColombo a été lancé le 20 octobre 2018 à bord d'un lanceur Ariane 5 depuis le port spatial européen de Kourou.

L'utilisation de manœuvres de survol a été mise en œuvre pour la première fois lors de la mission Mariner 10 de la NASA, permettant au vaisseau spatial d'effectuer deux survols rapprochés supplémentaires de Mercure après avoir déjà dépassé la planète une fois. Les calculs ont été effectués par l'ingénieur et mathématicien italien Giuseppe 'Bepi' Colombo, professeur à l'Université de Padoue. Colombo a été invité à une conférence en préparation de la mission Mariner 10 au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, en 1970. Après avoir vu le plan de mission original, il s'est rendu compte qu'un premier survol très précis pouvait permettre deux survols supplémentaires de Mercure. L'actuelle mission Europe-Japon Mercury a été nommée en son honneur.