Next - EnVision, DAVINCI+ et VERITAS : trois missions pour percer les secrets de Vénus

1…2… et 3 missions devraient s’envoler vers Vénus d’ici une dizaine d’années. Deux sondes appartiennent à la NASA, la troisième à l’ESA avec EnVision. Toutes vont tenter de percer les secrets de Vénus et sa totale inhospitalité.

Après la NASA qui a sélectionné deux missions pour s’intéresser à Vénus, la deuxième planète en orbite autour du Soleil, c‘est au tour de l’ESA (Agence spatiale européenne) de se lancer dans l'aventure.

Cette mission – baptisée EnVision – est la cinquième de classe moyenne du plan Cosmic Vision de l’Agence. Les quatre autres sont Solar Orbiter, Euclid, Plato et Ariel. La première avait été lancée en février 2020, les trois dernières suivront « dans la décennie ».

Pourquoi Vénus est-elle une jumelle « maléfique » de la Terre ?

Le but d’EnVision sera de proposer « une vue globale de la planète, de son noyau interne à sa haute atmosphère, afin de déterminer comment et pourquoi Vénus et la Terre ont évolué si différemment ». Il faudra être patient puisque le lancement n’est prévu que pour le début des années 2030.

Comme déjà expliqué dans notre dossier sur le Système solaire, la Terre et Vénus sont proches à plus d’un titre, mais les deux ont évolué de manière totalement différente. Pour Günther Hasinger, directeur de la science à l’ESA, ces missions américaines et européennes permettront de disposer « d’un programme scientifique extrêmement complet sur cette planète énigmatique pour une bonne partie de la prochaine décennie ».

La promesse étant que les missions DAVINCI+, VERITAS et EnVision forment un trio d’engins spatiaux qui fournira « l’étude la plus complète jamais réalisée sur Vénus ». Voilà qui devrait faire plaisir au planétologue Sylvestre Maurice : qui regrettait de ne pas arriver à valider de nouvelles missions vers Vénus : « J'ai souvent proposé, ça ne marche jamais ». Cette fois-ci, c’est trois pour le prix d’une !

Cartographier la planète, de son intérieur à son atmosphère

La mission EnVision comprendra un orbiteur équipé d’une série d’instruments, un américain et plusieurs européens. On y retrouve notamment « un sondeur pour révéler les couches souterraines, et des spectromètres pour étudier l’atmosphère et la surface ». Ensemble, ils chercheront des indices de volcanisme actif.

La NASA est un partenaire important de l’ESA sur ce programme. L’Agence spatiale américaine fournira ainsi un radar qui « enverra des images et des cartes de la surface ». La mission veut aussi sonder la structure interne de la planète et son champ de gravité via une expérience de radiosciences.

« Les instruments travailleront de concert pour caractériser au mieux l’interaction entre les différentes limites de la planète - de l’intérieur à la surface et à l’atmosphère - offrant ainsi une vision globale de la planète et de ses processus », explique l’ESA.

Pour mener à bien EnVision, l’Agence peut s’appuyer sur le succès de Venus Express (2005-2014). Cette mission était principalement axée sur la recherche atmosphérique. Une de ses découvertes était « la présence possible de points chauds volcaniques à la surface de la planète ».

L’Agence spatiale japonaise (JAXA) et la NASA ont aussi déjà envoyé des sondes sur Vénus. Au total, plus d’une vingtaine de sondes sont ainsi déjà passées à proximité ou ont tenté de se poser, mais la planète est encore (très) loin d'avoir livré tous ses secrets.

Les choses sérieuses commencent avec la « phase de définition »

EnVision n’est pour le moment qu’un projet sur le papier. La prochaine étape sera la « phase de définition », c’est-à-dire la conception détaillée du satellite et de ses instruments. Ensuite, un maître d’œuvre européen sera sélectionné afin de construire et tester la sonde.

La NASA fournira l’instrument VenSAR (radar à synthèse d’ouverture), tandis que Deep Space Network proposera aussi son aide pour les communications. Les autres instruments seront fournis par les États membres de l’ESA. On y retrouve notamment trois spectromètres VenSpec (Venus Spectrometer) :

VenSpec-M par le DLR (Allemagne) : un système d’imagerie multispectrale (d’où le « M ») à balayage qui « fournira des données de composition sur les types de roches, l'altération et l'évolution de la croûte ».
VenSpec-H par le BelSPO (Belgique) : il « surveillera la composition des gaz mineurs dans la basse atmosphère la nuit et au-dessus des nuages le jour, afin de caractériser des panaches volcaniques et d’autres sources d'échanges gazeux avec la surface de Vénus ».
VenSpec-U par le CNES (France) : sa mission sera de « surveiller les gaz mineurs soufrés (principalement SO et SO₂) et l'absorbeur inconnu d’UV dans les nuages supérieurs de Vénus et juste au-dessus ».
SRS (Subsurface Sounding Radar) par l’ASI (Italie) : cet instrument analysera le sous-sol de la planète sur un kilomètre environ, à la recherche de couches et de « limites » souterraines.
RSE (expérience de radiosciences) est dirigée par des instituts en France et en Allemagne : Elle va étudier la structure interne de la planète et son champ de gravité.

Lancement début des années 30, une orbite basse

Une fois ce petit monde prêt, la mission prendra ensuite son envol sur une fusée européenne Ariane 6 (ou Ariane « Next » ?). L’opportunité de lancement « la plus proche pour EnVision est 2031 », mais d’autres fenêtres de tir seront ouvertes en 2023 et 2033. Les missions DAVINCI+ et VERITAS de la NASA sont prévues pour 2028-2030.

Le voyage devrait durer 15 mois et il faudra encore ajouter presque un an et demi pour que la sonde parvienne à circulariser son orbite par aérofreinage. Elle sera en position quasi polaire et son altitude comprise entre 220 et 540 km. À titre de comparaison, la Station spatiale internationale se trouve aux alentours de 400 km d’altitude.

Pourquoi Vénus a-t-elle « mal tourné » ?

Vénus soulève dans tous les cas plusieurs questions, sur lesquelles les missions de l’ESA et de la NASA tenteront d’apporter des éléments de réponses. Pour rappel, « par sa taille et sa masse, Vénus ressemble à la Terre, ce qui leur vaut parfois d'être considérées comme 2 sœurs », expliquait le CNES.

Aujourd’hui, les différences sont très nombreuses : « il s’agit en effet de la planète la plus chaude du Système solaire. Grâce à un effet de serre puissant, sa surface est maintenue à une température moyenne de +470 °C » (suffisant pour faire fondre le plomb), soit largement plus que Mercure qui n’est qu’à 170 °C de moyenne.

Pour parfaire le paysage inhospitalier, rappelons que, « sans protection spéciale, un visiteur de Vénus mourrait instantanément, écrasé par la pression immense de l'air, suffoqué par l'atmosphère, carbonisé par la chaleur et dissous par l'acide ».

Mission moyenne : EnVision a pris l’avantage sur Theseus

EnVision était pour rappel en compétition avec un autre projet dans la phase finale de sélection : Theseus (Transient High-Energy Sky and Early Universe Surveyor). Le sujet était complètement différent puisqu’il était question « d’observer les événements transitoires à travers le ciel et de se concentrer en particulier sur les sursauts gamma des premiers milliards d’années de l’Univers, pour aider à faire la lumière sur le cycle de vie des premières étoiles ».

Nous parlions justement des sursauts gamma dans le cadre des résultats surprenants de l’analyse des données de GRB 190829A, une explosion qui s’est produite relativement près de nous (à l’échelle de l’univers…) avec une intensité jamais observée jusqu’à présent. Theseus était « un dossier scientifique particulièrement convaincant » pouvant « contribuer grandement à son domaine », mais pas suffisamment puisqu’il n’a pas été retenu.