La Mission martienne des Émirats ou Al-Amal (, « l'espoir », d'où parfois son appellation anglophone ) ou EMM (sigle de l'anglais ) est une sonde spatiale développée par les Émirats arabes unis (EAU) placée en orbite martienne pour étudier l'atmosphère et le climat de cette planète. Avec cette mission les Émirats entrent dans le cercle très fermé des pays ayant envoyé une sonde spatiale vers une autre planète du système solaire (États-Unis, Union soviétique/Russie, Europe, Japon, Inde, Chine). La sonde spatiale est développée avec la collaboration de plusieurs instituts américains dont le LASP qui réalise sa construction. EMM est lancée par une fusée japonaise H-A le depuis le centre spatial de Tanegashima. La sonde spatiale de emporte trois instruments dont une caméra et deux spectromètres. Le , la sonde Al-Amal réussit son insertion en orbite martienne, faisant des EAU la cinquième nation à s'installer autour de Mars.
Historique Les Émirats arabes unis annoncent en qu'ils vont développer une sonde spatiale à destination de Mars, qu'elle doit atteindre en 2021. Il s'agit de l'aboutissement d'investissements dans le spatial qui ont débuté en 2006. Les Émirats arabes unis ont acquis à la date de cette annonce une certaine maîtrise de la construction d'engins spatiaux, dans le cadre d'une coopération étroite avec la Corée du Sud qui a permis le développement des satellites d'observation de la Terre , 2 et KhalifaSat . L'assemblage de ce dernier satellite a été finalisé dans les locaux techniques du Centre spatial Mohammed bin Rashid (MBRSC) dont s'est doté le pays en 2015. Les Émirats arabes unis, dont les ressources financières proviennent principalement du pétrole et du gaz, ont choisi d'investir massivement dans le spatial dans le cadre d'une stratégie de diversification à long terme destinée à préparer l'après-pétrole. Alors que le pays ne compte que dix millions d'habitants (dont d'émiratis), de dollars de fonds publics et semi-privés ont été injectés dans le spatial entre 2014 et 2017, soit l'équivalent du budget annuel de l'Agence spatiale européenne.. Le développement d'une sonde spatiale à destination de la planète Mars doit permettre aux ingénieurs et aux scientifiques émiratis d'acquérir un savoir-faire et de transférer des technologies spatiales. Pour ce faire, les responsables émiratis ont choisi de s'appuyer sur des collaborations avec des universités (américaines en l'occurrence) plutôt que de sous-traiter, comme l'ont auparavant fait des pays s'impliquant nouvellement dans le spatial, auprès d'agences spatiales ou d'industriels étrangers expérimentés. Le coût de la mission est évalué à de dollars..
Construction de la sonde spatiale vignette|Transfert de la sonde spatiale vers la base de lancement japonaise ().
La sonde spatiale martienne est construite au de l'Université du Colorado à Boulder (États-Unis) par une équipe mixte américaine et émiratie.. Le développement de l'engin spatial et de l'instrumentation scientifique mobilise émiratis et et scientifiques américains. Les centres de recherche de l'Université de Californie de Berkeley et de l'Université d'État de l'Arizona participent également à sa réalisation. L'équipe émiratie est composée d'une proportion notable de femmes (30 % des effectifs globaux mais 90 % des scientifiques) et est dirigée par Sarah El-Amiri également responsable de l'Agence spatiale émiratie....
Les Émirats arabes unis sélectionnent en l'industriel japonais pour le lancement de la sonde spatiale. Celui-ci doit être effectué par une fusée japonaise H-A depuis la base de lancement de Tanegashima.. Après l'achèvement de son assemblage et une phase de test aux États-Unis qui s'achève en , la sonde spatiale est transférée au Centre spatial Mohammed bin Rashid pour une série de tests complémentaires puis son conditionnement final avant son transfert au Japon qui a lieu en .
Objectifs de la mission Le développement d'un orbiteur martien est un objectif ambitieux, à ce jour () seuls les États-Unis, l'URSS, l'Agence spatiale européenne, l'Inde et la Chine ont réussi à insérer un engin spatial en orbite autour de Mars. Il faut parvenir à maîtriser des technologies pointues comme la navigation dans l'espace interplanétaire ou l'insertion en orbite en mode automatique. Aussi cette mission est-elle avant tout un projet technologique. Les objectifs scientifiques portent sur l'étude de l'atmosphère martienne et du climat de Mars et visent à disposer d'une vue complète de la météorologie de Mars et de l'évolution historique de l'atmosphère de la planète. Par rapport aux missions martiennes existantes, l'orbite de EMM est relativement haute ; ce qui limite la résolution spatiale des mesures effectuées, mais elle permet à la sonde spatiale d'observer la même zone de Mars durant une dizaine d'heures ; ce qui présente l'avantage de pouvoir étudier les phénomènes météorologiques qui varient sur une courte durée tels que les mouvements des nuages, la sublimation du sol et, plus généralement, de fournir des données intéressantes sur la météorologie de Mars. Les objectifs de la mission sont. : rechercher les corrélations entre la météorologie actuelle et le climat qu'a connu la planète dans son passé ; déterminer comment la météorologie modifie l'échappement atmosphérique de l'hydrogène et de l'oxygène en mesurant son influence sur les échanges entre les couches inférieure et supérieure de l'atmosphère martienne ; déterminer la structure et la variabilité de l'hydrogène et de l'oxygène dans la couche supérieure de l'atmosphère et déterminer les processus entraînant la perte de l'atmosphère de Mars dans l'espace ; observer les changements de l'atmosphère martienne au cours d'une journée et à travers les saisons.
Les objectifs de la mission viennent compléter ceux des orbiteurs martiens MAVEN (NASA) et (Agence spatiale européenne) déjà sur place. Au-delà des objectifs scientifiques, EMM constitue un symbole fort, car c'est la première mission spatiale lancée vers une autre planète par un pays arabe. Elle constitue un succès important pour les Émirats arabes unis dont le premier astronaute Hazza Al Mansouri a volé en 2019.
Caractéristiques techniques vignette|Maquette de la sonde spatiale.
EMM est une sonde spatiale d'environ (avec les ergols ; masse utile de ) de forme cubique, haute de pour une largeur de . La structure est réalisée en nid d'abeilles d'aluminium avec des faces en composite. Deux panneaux solaires déployés en orbite fournissent . La propulsion principale consiste en six moteurs-fusées de de poussée unitaire. Les petites corrections de trajectoire sont prises en charge par de de poussée. La sonde spatiale est stabilisée trois axes. Le contrôle d'orientation est pris en charge par des roues de réaction et des viseurs d'étoiles. La sonde spatiale dispose pour communiquer d'une antenne parabolique grand gain de de diamètre et d'antennes faible gain. Le débit est de lorsque Mars est à son point de son orbite le plus proche de la Terre. Le répéteur est fourni par ..
Instrumentation scientifique La sonde spatiale emporte trois instruments scientifiques :
Caméra couleur haute résolution EXI vignette|Mars vue par la caméra EXI lors de l'orbite 47. EXI (Emirates Exploration Imager) est une caméra qui fournit des images en couleur à haute résolution dans plusieurs longueurs d'onde. L'instrument peut prendre des images de avec une résolution spatiale inférieure à . Il comporte une roue à filtres qui permet d'effectuer des images dans trois bandes spectrales en lumière visible (, et ) et trois bandes spectrales en ultraviolet (, et ). Il peut enregistrer des films avec une résolution spatiale de et effectuer des prises d'images à la vitesse maximale de . EXI est utilisé pour mesurer les caractéristiques de la glace, de l'eau, des aérosols, de la poussière et de l'ozone présents dans l'atmosphère de Mars. La caméra doit également fournir des images en couleurs de la surface de la planète. L'instrument est développé par le Laboratory for Atmospheric and Space Physics et le Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC)..
Spectromètre infrarouge EMIRS EMIRS () est un spectroscope à transformation de Fourier qui effectue ses observations dans l'infrarouge thermique (bande spectrale comprise entre ). L'instrument doit collecter des données sur l'atmosphère : température, présence de glace, de vapeur d'eau et de poussière. Il est utilisé pour étudier les couches inférieures de l'atmosphère, mesurer la distribution globale de la poussière, des nuages de glace, de la vapeur d'eau et les profils de température. Il permet de déterminer avec les données des instruments EXI et EMUS les interactions entre les couches inférieure et supérieure de l'atmosphère de Mars. La résolution spatiale de EMIRS est de et il est capable d'effectuer par semaine. L'instrument est développé par l'Université d'État de l'Arizona.
Spectromètre ultraviolet EMUS EMUS () est un spectromètre effectuant des observations dans l'ultraviolet lointain. Il analyse les émissions dans la bande spectrale comprise entre . Le champ de vue dépend de la largeur de la fente : . La résolution spatiale est de avec la fente la plus étroite. La résolution spectrale est comprise entre . L'instrument doit étudier le processus d'échappement dans l'espace du dioxygène et du dihydrogène de l'atmosphère de Mars. L'instrument est développé par le Centre spatial Mohammed Bin Rashid (MBRSC) et l'Université du Colorado.
Installations au sol Les communications entre la sonde spatiale EMM et la Terre sont prises en charge par le réseau de stations terriennes de la NASA. Le Centre de contrôle de la mission (MOC) est pris en charge par le Centre spatial Mohammed bin Rashid aux Émirats avec le support du LASP aux États-Unis. Les données collectées sont transmises au Centre scientifique émirati ( ou SDC) qui produit les données de niveau 1 et 2 avant de les transmettre aux équipes américaines ayant développé les instruments qui sont chargées de produire les données de niveau 3. Les données résultantes sont mises à disposition de la communauté scientifique internationale..
Déroulement de la mission vignette|La sonde spatiale est lancée par une fusée japonaise H-A identique à celle photographiée ici. vignette|Trajectoire de la sonde spatiale (trait de couleur mauve) entre la Terre (bleu) et Mars (vert).
Lancement et transit vers Mars La fenêtre de lancement de la sonde spatiale EMM vers la planète Mars allait du au . Avant et après cette période, le lanceur n'aurait plus eu une puissance suffisante permettant à la sonde spatiale d'atteindre Mars. Deux autres sondes spatiales ont pu profiter de cette fenêtre de lancement : l'astromobile Mars 2020 de la NASA et l'orbiteur/astromobile chinois . La sonde EMM est lancée le à par une fusée japonaise H-A depuis le centre spatial de Tanegashima (Japon).. Une fois les propulseurs d'appoint et le premier étage du lanceur largués, l'ensemble formé par le second étage de la fusée et la sonde spatiale est placé sur une orbite terrestre basse où il circule de manière passive. Lorsque l'alignement souhaité avec Mars est atteint, le deuxième étage de la fusée est mis à feu pour fournir à la sonde spatiale la vitesse permettant à celle-ci d'entamer sa trajectoire vers Mars..