Tianwen 1 () est la première sonde spatiale martienne de l'Administration spatiale nationale chinoise (CNSA), développée et construite par la Société de sciences et technologies aérospatiales de Chine (CASC), le principal industriel chinois du secteur spatial. La sonde consiste en un orbiteur, un atterrisseur et un astromobile (rover) qui doit explorer la surface de la planète. Après l'échec en 2011 de la mission russe Phobos-Grunt qui emportait le petit satellite chinois Yinghuo 1, il est finalement décidé de conduire la prochaine mission chinoise de façon indépendante. Les succès du programme d'exploration lunaire Chang'e, en particulier la réussite de la mise en œuvre du système d'atterrissage de Chang'e 3 et 4, permettent à la Chine d'entreprendre une mission ambitieuse. Le projet, qui constitue la première sonde interplanétaire de la Chine, est approuvé en 2016.
L'engin spatial, d'une masse totale de près de cinq tonnes, est l'une des sondes les plus lourdes lancées vers Mars et emporte un total de treize instruments scientifiques. L'orbiteur qui doit recueillir des données sur Mars durant au moins est chargé des manœuvres orbitales. Il est équipé de deux caméras de moyenne (MoRIC) et haute résolution (HiRIC), d'un radar à pénétration de sol (MOSIR), d'un spectromètre infrarouge (MMS), d'un magnétomètre (MOMAG) ainsi que de deux détecteurs de particules (MINPA et MEPA). L'astromobile de doit circuler à la surface de Mars durant au moins . Son équipement comprend une caméra stéréoscopique de navigation (NaTeCam), une caméra multispectrale (MSCam), un radar à pénétration de sol (RoSPR), un magnétomètre (RoMAG), un spectromètre imageur (MarsCoDe) et une station météorologique (MCS). Les objectifs scientifiques de la mission portent sur la géologie de Mars, la présence actuelle et passée d'eau, la structure interne de la planète, l'identification des minéraux et des différents types de roches à la surface, ainsi que la caractérisation de l'environnement spatial et de l'atmosphère de Mars.
La mission décolle avec succès le depuis le centre spatial de Wenchang situé sur l'île d'Hainan à bord du lanceur lourd Longue Marche 5, après sept mois de transit elle s'insère en orbite autour de Mars le . La sonde étudie durant trois mois le site d'atterrissage depuis une orbite de reconnaissance, puis le l'atterrisseur se pose avec succès dans la région d'Utopia Planitia. Le le rover Zhurong débarque de la plateforme d’atterrissage pour rejoindre la surface de Mars et entamer son périple d’exploration de la planète rouge
La Chine devient la troisième puissance spatiale à parvenir à se poser sur Mars après l'Union Soviétique et les États-Unis, et la seconde à y opérer un rover, après les États-Unis. Conçu pour explorer la surface durant 90 jours martiens, le rover entre en hibernation un an après son atterrissage en pendant l'hiver martien, mais en le contrôle au sol échoue à rétablir le contact et le statut du rover demeure incertain. L'orbiteur sert de relai de télécommunications et poursuit ses propres relevés. Contexte
Genèse du projet
Dès la fin des années 1990, les missions robotiques interplanétaires donnent lieu en Chine à de nombreuses publications dans le milieu universitaire. Un expert du Centre pour la Science Spatiale et la Physique Appliquée (aujourd'hui le Centre national des sciences spatiales) de l'Académie chinoise des sciences indique au cours de l'été 2003 que Mars fait partie des destinations étudiées par le consacré aux projets d'exploration du Système solaire. Pour définir les objectifs et l'architecture technique d'une mission chinoise martienne, une première phase de cette étude est consacrée à une revue des missions déjà lancées par d'autres pays vers cette planète. La priorité est toutefois donnée au programme d'exploration lunaire, destination moins complexe à atteindre, et qui doit permettre à la Chine de maîtriser les technologies qui seront mises en œuvre par les missions martiennes.
L'échec de Phobos-Grunt et Yinghuo 1
alt=|vignette|Maquette de Phobos-Grunt présentée au Salon du Bourget en 2011. Le satellite chinois Yinghuo-1 est au centre.
Profitant d'une embellie économique intervenant au milieu de la décennie 2000, l'Agence spatiale russe décide de réactiver son programme d'exploration du Système solaire qui n'a plus connu de succès depuis plus de . En 2005, elle lance le développement d'une mission ambitieuse, baptisée Phobos-Grunt, qui doit ramener des échantillons du sol de Phobos, l'une des deux lunes de Mars. Pour faciliter le financement du projet et donner de meilleures chances à son projet d'aboutir, la Russie décide de s'associer à la Chine en embarquant dans sa sonde spatiale un orbiteur martien chinois de petite taille qui doit être largué après l'insertion en orbite autour de Mars. La Russie donne ainsi l'opportunité à la Chine de lancer une mission vers Mars sans avoir à développer une sonde spatiale complète. L'accord entre les deux pays est signé le . Comme pour la sonde Chang'e 1, le petit orbiteur, baptisé Yinghuo-1, réutilise la plateforme développée pour un satellite opérationnel : il s'agit du bus mis au point pour le satellite d'observation des océans Haiyang. Le petit orbiteur de doit étudier la magnétosphère de Mars, son champ gravitationnel, l'interaction entre le vent solaire et l'atmosphère de la planète et identifier par quels processus Mars a perdu l'eau présente à sa surface. Une fois la sonde russe Phobos-Grunt insérée sur son orbite martienne, le satellite chinois doit être largué puis mener des observations conjointes. Le développement de Yinghuo-1 se déroule sans problème et l'engin spatial est livré dans les temps à Lavotchkine, constructeur de Phobos-Grunt implanté à Moscou. Le lancement doit avoir lieu en , mais il est finalement repoussé, car le constructeur russe rencontre de nombreux problèmes de mise au point des logiciels pilotant la sonde spatiale. Le lancement par une fusée Zenit a finalement lieu le en profitant de l'ouverture de la fenêtre de lancement suivante vers Mars. Comme prévu, la sonde est placée de manière provisoire sur une orbite de parking autour de la Terre. Mais la manœuvre suivante consistant à l'injecter sur une orbite de transfert vers Mars n'est pas déclenchée, sans doute à la suite de la défaillance d'un équipement de Phobos-Grunt. L'engin spatial finit par effectuer une rentrée atmosphérique et s'écrase dans l'Océan Pacifique en .
Premières études
Après cet échec, la Chine décide de développer de manière autonome sa prochaine mission martienne. Comme pour son programme d'exploration de la Lune Chang'e, les chinois envisagent de développer des engins spatiaux de difficulté croissante : après avoir placé un engin spatial en orbite autour de Mars, l'étape suivante doit consister à poser un atterrisseur à la surface de Mars qui doit y délivrer un astromobile. Enfin, la mission la plus complexe doit ramener des échantillons de sol martien sur Terre. Des fonds sont affectés au Projet 863 pour étudier la trajectoire, la navigation, les capteurs, les antennes et les communications longue distance imposées par une mission vers Mars. L'Institut de Mécanique Spatiale et d'Électronique de Pékin conduit des recherches dans le domaine de l'atterrissage. Pour la phase finale de l'atterrissage, il teste un système, reposant sur des airbags, analogue à celui mis en œuvre par les missions américaines MER. La technique de l'atterrissage propulsé assisté par des radars, plus précise, mais plus complexe, lui est finalement préférée. De nombreuses architectures de mission sont étudiées : certaines comportent des pénétrateurs, un ballon atmosphérique, un petit aéronef ou proposent comme destination Déimos, l'une des deux lunes de Mars.
Finalement, le scénario d'une première mission est finalisé et une demande de financement est soumise au gouvernement chinois. La sonde spatiale martienne doit être lancée en 2016 par une fusée Longue Marche 3B. D'une masse de , l'engin spatial utilise une plateforme de satellite de télécommunications de type DFH comme l'avaient fait auparavant les sondes spatiales lunaires Chang'e 1 et Chang'e 2. La sonde doit emporter six instruments scientifiques : une caméra, un radar à pénétration de sol, un spectromètre infrarouge, un spectromètre gamma, un détecteur de particules de haute énergie et un autre de particules de vent solaire. Après s'être insérée en orbite martienne, elle doit progressivement réduire son altitude en ayant recours à la technique du freinage atmosphérique afin de se placer sur une orbite polaire elliptique caractérisée par un périastre de . Les objectifs scientifiques de la mission sont l'étude de l'environnement de Mars et l'analyse de la composition de sa surface. La sonde doit également emporter un petit atterrisseur d'une masse de , destiné à valider les techniques d'atterrissage et utilisant successivement durant sa descente vers le sol martien un bouclier thermique, un parachute et des rétrofusées. Trois sites d'atterrissage sont proposés sur les franges du pôle sud martien. Une fois posé, le démonstrateur doit transmettre des données durant en utilisant un émetteur fonctionnant en bande UHF. Ce projet de mission martienne est finalement abandonné, faute de financement.
Conception et construction de la sonde spatiale
Démarrage du projet
L'atterrissage réussi sur la Lune de la sonde spatiale Chang'e 3 le permet aux responsables chinois d'envisager une mission plus ambitieuse que ce qui était prévu initialement. Il est finalement décidé de combiner les deux premières phases du programme martien, l'orbiteur et l'atterrisseur sur Mars, en une seule mission. Lors de la conférence de l' à Pékin le , le scientifique chinois annonce qu'une sonde martienne comportant un orbiteur, un atterrisseur et un rover est en développement, suivie d'une mission de retour d'échantillons d'ici 2030. Une maquette de l'astromobile est présentée lors du Zhuhai Airshow en , mais des officiels annoncent que la mission n'est pour le moment pas approuvée. Les études de faisabilité sont cependant complétées le mois suivant, et l'architecture de la mission est fixée. La sonde spatiale doit être lancée par une fusée Longue Marche 5, la seule assez puissante pour envoyer vers Mars un engin de cette masse. Une maquette est exposée lors de la foire industrielle de Shanghai en par l'Académie chinoise de technologie spatiale (CAST), puis la mission est finalement approuvée par le gouvernement en . Le projet est supervisé par l'Administration d'État pour la Science, la Technologie et l'Industrie de la Défense nationale (SASTIND) via l'Administration spatiale nationale chinoise (CNSA). Le contractant principal de la mission est la Société de sciences et technologies aérospatiales de Chine (CASC) via ses trois filiales spécialisées dans la recherche et le développement des engins spatiaux. L'Académie chinoise de technologie spatiale (CAST) est chargée de concevoir l'atterrisseur et l'astromobile, l'Académie de Shanghai pour la technologie des vols spatiaux (SAST) doit fournir l'orbiteur ainsi que quelques sous-systèmes, et enfin l'Académie chinoise de technologie des lanceurs (CALT) fournit la fusée Longue Marche 5 qui doit lancer la mission. Les caractéristiques des 13 instruments scientifiques embarqués à bord de la sonde spatiale sont annoncées le . Le décollage de la mission initialement prévu en 2018 est rapidement reporté à .
Développement de la sonde vignette|300x300px|Maquette du rover exposée au , en 2018 à Brême.