() est une des deux sondes spatiales de l'agence spatiale américaine, la NASA, lancée en 1998 pour étudier la planète Mars. Cet atterrisseur (engin ne disposant d'aucune mobilité) doit se poser près du pôle sud martien en bordure de la calotte constituée essentiellement de glace de dioxyde de carbone. L'objectif de la mission qui doit durer les trois mois de l'été martien est de réaliser des photos du site d'atterrissage dans plusieurs longueurs d'onde pour identifier la nature du sol, creuser des tranchées pour étudier les couches superficielles du sol, analyser des échantillons du sol pour déterminer la présence d'eau, de glace ou d'autres minéraux hydratés reflet du climat passé, effectuer des mesures continues du vent, de la température, de l'humidité et de la pression au niveau du site, détecter des formations nuageuses ou brumeuses dans le ciel et observer les dépôts de givre et de neige sur le sol martien.

est développée en appliquant la politique du () lancée par l'administrateur de la NASA Daniel Goldin qui veut mettre fin aux programmes d'exploration du système solaire coûteux et s'étalant sur plusieurs décennies. est la troisième mission du programme qui est la déclinaison martienne de cette nouvelle politique. Le coût total de la mission est de de dollars dans le lanceur. La masse au lancement de la sonde spatiale est de et elle emporte un nombre réduit d'instruments scientifiques. La sonde spatiale transporte également deux pénétrateurs Deep Space 2) expérimentaux qui doivent, après avoir été largués avant la rentrée atmosphérique, s'enfoncer dans le sol à grande vitesse et collecter des données sur celui-ci.

La sonde spatiale est lancée le par une fusée 7425. Après un transit entre la Terre et Mars d'une durée de , elle pénètre dans l'atmosphère de la planète le . Les ingénieurs de la NASA perdent tout contact avec qui s'écrase sans doute sur le sol de la planète. La commission d'enquête créée par la NASA met en évidence plusieurs causes possibles sans certitude faute de disposer de télémesures. La piste la plus sérieuse est un arrêt prématuré des rétrofusées dans la phase finale de l'atterrissage. L'anomalie serait due à une erreur de conception du logiciel pilotant l'atterrisseur. Les pénétrateurs sont également perdus à la suite de défaillances indépendantes. Ces échecs venant quelques mois après celui de la sonde spatiale secouent fortement l'agence spatiale américaine. Ils sonnent l'arrêt du programme qui prévoyait le lancement de deux missions martiennes à bas coût tous les deux ans (à chaque ouverture d'une fenêtre de lancement vers Mars). Mais ils ne remettent pas en cause la politique des missions à coût modéré qui se poursuivra par la suite avec de grands succès. La mission de sera remplie en 2007 par un quasi clone de MPL, Phoenix. InSight, une mission lancée en 2018, utilisera une plateforme pratiquement identique.

Contexte

Depuis le début de l'exploration spatiale, la planète Mars constitue l’un des objectifs principaux des missions d'exploration du système solaire. Contrairement aux autres planètes du Système solaire, Mars a sans aucun doute connu par le passé des conditions assez proches de celles régnant sur Terre qui ont pu, mais cela reste à confirmer, permettre l'apparition de la vie. Mars conserve encore actuellement une atmosphère ainsi que de l'eau à sa surface et sa proximité permet d'y envoyer relativement facilement des sondes spatiales. Mars constitue également une destination incontournable si les agences spatiales parviennent à développer un programme spatial habité ambitieux et, dans cette perspective, il est nécessaire d'effectuer des missions de reconnaissance.

Le premier engin humain à s'être posé en douceur sur Mars est l'atterrisseur soviétique , le , mais le contact avec la sonde est perdu seulement après l'atterrissage. Cette défaillance est attribuée à une tempête de poussière martienne. Le premier succès d'un atterrisseur martien vient le , avec l'atterrissage réussi de la mission américaine Viking, dont les deux atterrisseurs transmettront des photographies en couleur et des données scientifiques durant plus de .

Programme : missions martiennes à faible coût

vignette| est hissé pour être fixé sur le troisième étage du lanceur. vignette| en cours d'assemblage avec le troisième étage du lanceur.La NASA lance, en 1992, la mission alors qu'il s'est écoulé dix-sept ans depuis le programme américain Viking et sa dernière mission . Mais trois jours avant la date prévue pour l'insertion sur son orbite martienne, le contact avec la sonde spatiale est perdu. est la sonde la plus coûteuse lancée par la et elle est perdue avant d'avoir accompli sa mission ( de dollars de l'époque). Cet échec entraîne une révision de la stratégie d'exploration planétaire américaine : celle-ci doit désormais permettre d'envoyer davantage de sondes à budget serré de manière à ne pas tout perdre en cas d'échec. C'est le qui devient la devise du nouveau programme . Dans le cadre de ce programme à chaque conjonction favorable de Mars et de la Terre (soit environ tous les deux ans), la prévoit d'envoyer à la fois une sonde spatiale de type orbiteur, qui doit effectuer ses observations depuis l'orbite martienne, et une autre de type atterrisseur, chargée de se poser sur le sol martien pour y recueillir des données scientifiques. À la recherche d'économies d'échelle, la NASA passe en 1995 un accord avec Lockheed Martin Astronautics à Denver dans le Colorado pour la construction de ces sondes spatiales à bas coût. Les deux premières sondes sont lancées en 1996 et remplissent leur mission avec succès : l'atterrisseur (exclu de l'accord avec Lockheed) se pose sur Mars et libère le premier robot mobile extraplanétaire, Sojourner, qui explore les environs durant quelques semaines ; l'orbiteur renvoie durant neuf ans une quantité inégalée de données sur l'atmosphère, la surface et la structure interne de Mars.

Deux sondes 98

Conformément à ses plans, la développe pour un lancement en 1998 deux nouvelles sondes spatiales : et . doit embarquer deux des instruments détruits avec la sonde Mars Observer et jouer le rôle de station météorologique martienne. est chargé des opérations en surface. Depuis le début de l'exploration de Mars par des engins spatiaux, il est le premier dont l'objectif est de se poser aux latitudes élevées dans les régions proches du pôle pour y étudier le cycle de l'eau et du dioxyde de carbone. Le coût de la mission pour les deux sondes spatiales de 1998 est évalué à de dollars 98, dont pour leur développement, pour leur lancement et pour les opérations en cours de mission. Le coût de seul est de de dollars pour le développement auquel s'ajoutent le coût du lanceur, la gestion de la phase opérationnelle ( de dollars).. , et le développement des sondes Deep Space 2 ( de dollars)..

Objectifs

La mission poursuit trois objectifs majeurs avec pour sujet commun la présence d'eau sur la planète Mars. : trouver des preuves de vie actuelle ou ancienne ; étudier les processus climatiques ainsi que l'histoire du climat martien ; préparer l'exploration humaine de la planète rouge.

Pour remplir ces objectifs doit remplir les taches suivantes : Prendre des photos durant la descente vers le sol de la zone d'atterrissage pour permettre de les corréler avec photos prises par ailleurs depuis l'orbite ou après l'atterrissage ; Réaliser des photos en couleur du site d’atterrissage pour déterminer la nature du sol et les minéraux qui la compose ; Creuser quelques millimètres sous la surface pour étudier les couches superficielles qui se déposent chaque année ; Analyser les échantillons de sol afin de détecter la présence d'eau, de glace, d'hydrates ou d'autres d minéraux hydratés témoins de l'ancien climat de la planète ; Effectuer des mesures du vent, de la température, de l'humidité et de la pression sur le site d’atterrissage ; Détecter la présence de brouillard de glace, la formation et la dissipation de givre et de neige à la surface.

Site d'atterrissage

Mars dispose de deux calottes polaires : au nord la calotte permanente est constituée majoritairement de glace d'eau tandis qu'au sud elle est principalement constituée de glace de dioxyde de carbone avec peut-être un peu de glace d'eau. Durant chaque hiver le diamètre des deux calottes croit : la calotte du pôle sud croit de manière plus importante car l'hiver dans cette région se situe au moment où Mars se situe à l'apogée de son orbite autour du Soleil. Les deux calottes sont constituées de couches alternées de sol se différenciant par la proportion de glace et de poussière. Ces strates, analogues aux anneaux de croissance des arbres, pourraient fournir des indices importants sur le climat passé de la planète. Elles pourraient également permettre de déterminer si des évolutions géologiques récentes ont eu lieu. L'un des objectifs de est de fournir un portrait de ce dôme de glace et de poussière.

Les scientifiques ont sélectionné un site situé près du pôle sud sur la calotte permanente constituée de glace et d'eau là ou elle s'étend le plus vers le nord. La zone visée d'une superficie de est centrée sur la latitude 75° et la longitude 210°. doit se poser durant l'été lorsque la couche saisonnière de glace de dioxyde de carbone s'est évaporée. Les régions polaires de Mars connaissent des températures particulièrement froides. Mais les de la mission primaire doivent se dérouler alors que le Soleil est en permanence au-dessus de l'horizon. Les panneaux solaires pourront fournir en permanence l'énergie nécessaire pour faire fonctionner les résistances chauffantes permettant aux équipements les plus délicats (dont les batteries) de résister à des températures plongeant jusqu'à ..

Caractéristiques techniques de la sonde spatiale vignette|upright=1.5|Schéma de la sonde spatiale dans sa configuration durant le vol entre la Terre et Mars. On distingue les pénétrateurs fixés sur la partie centrale de l'étage de croisière.

La sonde spatiale, qui a une masse totale de , comprend trois sous-ensembles :

l'étage de croisière qui prend en charge le transit entre la Terre et Mars et est largué avant la rentrée dans l'atmosphère de Mars (5 dans le schéma 1) le bouclier thermique qui protègent l'atterrisseur durant la descente vers le sol de Mars et le parachute qui assure une partie du freinage. Ces deux éléments sont largués avant l'atterrissage (1 et 4 dans le schéma 1) l'atterrisseur () qui est le seul élément à se poser sur Mars et qui emporte les différents instruments scientifiques représentant une masse de (1 et 4 dans le schéma 1).

Étage de croisière

L'étage de croisière de prend en charge le transit entre la Terre et Mars. Il fournit l'énergie nécessaire aux systèmes de vol (ordinateur de bord, moteurs pour les changements de trajectoire) pendant toute la durée de cette phase. Le cœur de l'étage de croisière est un cylindre court de de diamètre sur lequel sont fixés deux panneaux solaires de part et d'autre qui portent l'envergure de l'étage de croisière à . L'équipement installé comprend des antennes faible et moyen gain, un émetteur radio en , deux capteurs solaires et deux viseurs d'étoiles. Le fonctionnement de l'étage de croisière repose en partie sur des équipements installés dans le bouclier thermique. Ainsi pour corriger sa trajectoire ou modifier son orientation dans l'espace, l'étage de croisière utilise huit petites moteurs-fusées regroupés par deux ( d'une poussée de pour le contrôle d'attitude et de pour les corrections de trajectoire) dont les tuyères émergent du bouclier thermique arrière par quatre orifices. De même durant le transit c'est l'ordinateur embarqué de l'atterrisseur qui pilote les opérations. L'étage de croisière est largué sept minutes avant le début de l'entrée dans l'atmosphère martienne. Les deux petits pénétrateurs Deep Space 2 sont fixés sur la partie centrale de l'étage de croisière. L'étage de croisière à une masse de .