Mars 1

Durant la préparation de la mission de Mars 1, la tension entre les États-Unis et l'Union soviétique est à son comble car la crise des missiles de Cuba est en cours. Le lancement d'une première sonde martienne le 24 octobre est un échec et une pluie de débris retombe en direction du territoire canadien et américain. Dans le contexte très tendu de l'époque, le système d'alerte américain interprète initialement le phénomène comme une attaque nucléaire avant que l'origine des échos radar ne soit identifiée. Cinq heures avant le lancement de Mars 1, les autorités soviétiques font exploser dans l'espace à titre expérimental une bombe nucléaire de 300 kilotonnes pour étudier les conséquences de son impulsion électromagnétique[3].

Lors du lancement de Mars 1, aucune sonde, qu'elle soit américaine ou soviétique, n'est encore parvenue à survoler Mars. Mars 1 est lancée le 1^er novembre 1962 depuis le cosmodrome de Baïkonour par une fusée de type Molnia. La sonde spatiale est tout d'abord placée sur une orbite terrestre de 199/299 km, inclinée à 65° et décrite en 90 minutes. Puis l'étage supérieur du lanceur resté solidaire de Mars 1 est rallumé pour l'injection sur une trajectoire de transit vers Mars. La sonde spatiale se trouve désormais sur une orbite héliocentrique 138/240 millions de kilomètres, inclinée à 2,7 ° par rapport au plan de l'écliptique et décrite en 519 jours. Mais peu après son lancement, les contrôleurs au sol constatent, en analysant les signaux de télémétrie, que le réservoir d'azote fuit rendant impossible le maintien de l'orientation de Mars 1. Cinq jours après cette découverte, le réservoir d'azote est pratiquement vide et les contrôleurs utilisent le gaz restant pour mettre en rotation la sonde spatiale à 6 tours par minute afin de la stabiliser. Mais dans cette configuration, la correction de trajectoire prévue à mi-chemin n'est plus possible. La sonde spatiale ne peut passer qu'à grande distance de Mars et sa caméra du fait du mouvement de rotation devient inutilisable. Néanmoins, la sonde spatiale parvient à recueillir des données scientifiques de valeur durant les premiers jours sur le milieu interplanétaire (champ magnétique, vent solaire) à proximité de la Terre ainsi que sur les flux des micrométéorites associés au passage des Taurides. La station terrestre parvient à communiquer périodiquement avec la sonde spatiale totalisant 61 sessions. Toutefois, le 21 mars 1963, alors que Mars 1 se trouve à 106 760 000 kilomètres de la Terre, les ingénieurs sur Terre ne parviennent plus à reprendre contact avec la sonde spatiale. L'origine de cette panne, qui met fin à la mission, est sans doute liée à un changement d'orientation, ne permettant plus le pointage de l'antenne vers la Terre. La sonde passe au plus près de Mars le 19 juin 1963, à une distance évaluée à environ 193 000 kilomètres, après quoi elle poursuit sa route sur son orbite héliocentrique.

Mars 1 a la forme d'un cylindre de un mètre de diamètre pour 3,3 mètres de long. Sa masse est de 893,5 kg. Lorsque ses panneaux solaires sont déployés, son envergure atteint quatre mètres. La sonde spatiale comprend trois sous-ensembles. Un cylindre pressurisé de 2,1 mètres de long pour un 1,1 mètre de diamètre, la plateforme, regroupe toutes les servitudes (guidage, énergie, régulation thermique, contrôle d'orientation...). À une extrémité se trouve le module de propulsion composé d'un moteur-fusée KDU-414 développé par le bureau d'étude d'Isaïev brulant un mélange d'UDMH et d'acide nitrique et capable de délivrer une poussée de 2 kilonewtons durant 40 secondes. Ce moteur devait être utilisé pour la correction à mi-course. À l'autre extrémité se trouve un module long de 60 cm hébergeant la charge utile constituée pour cette mission par l'instrumentation scientifique. Deux panneaux solaires d'une superficie de 2,6 m² sont fixés de part et d'autre du compartiment central. Ils fournissent l'énergie nécessaire à la mission qui est stockée dans un accumulateur nickel-cadmium de 42 ampères-heures. À l'extrémité des panneaux se trouvent fixés des radiateurs de forme hémisphérique. Sur une des faces du compartiment central (entre les panneaux solaires) est fixée l'antenne parabolique grand gain de 1,7 mètre de diamètre composée d'une partie fixe et d'une partie déployable[4].

La face opposée du compartiment central accueille les viseurs d'étoiles et d'autres senseurs utilisés pour le contrôle d'attitude. La sonde est stabilisée 3 axes et utilise pour corriger son orientation des petits moteurs à gaz froid (azote) et quatre roues de réaction. Le système d'orientation est utilisé pour maintenir l'incidence des rayons du Soleil à moins de 10° de la direction optimale et pour orienter l'antenne parabolique durant les sessions de communication avec la Terre. Les télécommunications sont assurées par trois émetteurs fonctionnant dans trois longueurs d'onde différentes. Les signaux sont émis en utilisant l'antenne parabolique grand gain ainsi qu'une antenne semi-directionnelle fixée sur un des radiateurs. Deux antennes omnidirectionnelles fixées au sommet des panneaux solaires peuvent être utilisées en secours. Les liaisons radio sont assurées par une station terrestre construite spécifiquement pour les missions interplanétaires à Evpatoria, en Crimée. La régulation thermique est assurée par deux caloducs qui échangent la chaleur ou le froid excédentaire dans les radiateurs hémisphériques fixés à l'extrémité des panneaux solaires[4].

Mars 1 a détecté une micrométéorite toutes les deux minutes à une altitude comprise de 6 000 à 40 000 kilomètres. Cette intensité était liée à la traversée des débris associés à la comète de Encke. Une densité équivalente a été mesurée par les instruments de la sonde spatiale à une distance de 20 à 40 millions de kilomètres de la Terre également liée à cette activité. L'intensité du champ magnétique dans l'espace interplanétaire a été évaluée entre 3 et 4 nanoteslas avec des pics plus élevés allant de 6 à 9 nanoteslas. Les caractéristiques du vent solaire ont été mesurées entre la Terre et Mars. L'étude des rayons cosmiques a démontré que leur intensité avait presque doublé depuis 1959 date à laquelle l'activité solaire était à son pic de son cycle de 11 ans. Très peu de sondes spatiales avaient quitté l'orbite spatiale à l'époque et fourni des indications sur le milieu interplanétaire : les instruments de Mars 1 ont apporté une contribution scientifique notable[1].