est une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancée au début de la décennie 2030 et dont l'objectif est d'étudier la planète Vénus. EnVision est l'un des trois projets présélectionnés en pour la cinquième mission moyenne du programme scientifique de l'agence. Elle est finalement sélectionnée le , puis adoptée le ..
L'objectif principal de la mission EnVision est de déterminer la nature de l'activité géologique de Vénus, son évolution à une échelle de temps géologique et ses interactions avec son atmosphère. L'objectif est de comprendre les raisons de la divergence entre l'évolution de la Terre et celle de Vénus.. Pour remplir cet objectif, la sonde doit se placer sur une orbite polaire basse pour une durée nominale de quatre ans, après une période d'aérofreinage d'une durée comprise entre un et deux ans.
La sonde spatiale d'une masse de dispose d'un radar à synthèse d'ouverture (VenSAR) fourni par la NASA, d'un second radar permettant de sonder les couches superficielles du sol (SRS), et d'une suite de trois spectromètres fonctionnant dans l'infrarouge et dans l'ultraviolet (VenSpec-M, -H, -U). Un oscillateur ultra stable (USO) complète la charge utile scientifique.
Contexte
Planète jumelle de la Terre encore mystérieuse
Vénus est une planète terrestre aux caractéristiques très proches de celles de la Terre : diamètre, distance du Soleil, composition. À l'origine, son atmosphère était sans doute similaire à celle de la Terre, qui permettait une eau à l'état liquide présente en abondance à sa surface, mais les deux planètes ont par la suite évolué de manière divergente. Alors que Vénus se situe dans la zone habitable du système solaire, la température à sa surface dépasse (température de fusion du plomb) et la pression atmosphérique de est équivalente à celle rencontrée en plongée à de profondeur, là où ne s'aventurent que des sous-marins de recherche. Son atmosphère, dépourvue d'eau, est composée principalement de dioxyde de carbone et le diazote.
Bien qu'une vingtaine de missions d'exploration aient déjà étudié Vénus depuis le début de l'ère spatiale, les scientifiques ne disposent toujours pas de données permettant d'expliquer cette divergence d'évolution. En effet, Vénus est difficile à étudier : une couche nuageuse épaisse et sans structure apparente la recouvre entièrement et la survie des sondes envoyées à sa surface est limitée à quelques dizaines de minutes par les conditions qui y règnent.
Vénus est un objectif scientifique essentiel dans le domaine de la planétologie. Avec la Terre, il s'agit de la seule planète du système solaire située dans la zone habitable et elle a donc un rôle central à jouer dans la construction des modèles d'évolution des planètes de ce type. Les conditions qui y règnent résultent de l'emballement d'un effet de serre, dont les mécanismes présentent un intérêt particulier pour la Terre car il pourrait toucher celle-ci du fait des activités humaines. Les exoplanètes découvertes qui sont situées dans la zone habitable sont généralement situées à une distance de leur étoile similaire à celle de Vénus du fait du biais d'observation créé par la méthode de détection. Notre compréhension de Vénus pourrait donc être importante pour interpréter les données recueillies.
De nombreuses questions importantes demeurent en effet sur l'état actuel et passé de Vénus. Vénus a-t-elle eu de l'eau liquide à sa surface ? Comment son atmosphère a-t-elle évolué au fil du temps ? Quels sont les flux thermiques entre la surface et l'atmosphère, quelles ont été les régimes d'activité volcanique et tectonique de Vénus au cours du dernier milliard d'années ? La lithosphère a-t-elle toujours été inactive, ou un régime de tectonique des plaques, peut-être épisodique, a-t-il été présent et dans quelles périodes de son histoire ? Quelle est la composition des tesserae, ces régions sont-elles les plus anciennes roches exposées à la surface de Vénus, dans quelle mesure ces roches sont-elles oxydées et ces surfaces conservent-elles des preuves d'une époque antérieure où l'eau était plus abondante.
Planète longtemps délaissée par les agences spatiales
Au cours des deux décennies 2000 et 2010, seules deux missions à coût modéré ont été lancées vers Vénus : les orbiteurs Venus Express (lancé en 2005) de l'Agence spatiale européenne et Akatsuki (2010) de l'agence spatiale japonaise. Cette désaffection se reflète dans la part du budget de l'exploration du système solaire de la NASA alloué à l'étude de Vénus depuis la création de l'agence : celle-ci a dépensé de dollars (en dollars de 2020) contre de dollars pour les missions à destination de Mars (le budget total du programme d'exploration du système solaire de la NASA est de de dollars)..
Historique du projet
Sélection de la mission
Dans le cadre de son programme scientifique , l'Agence spatiale européenne lance en un appel à propositions pour sélectionner la cinquième mission de taille moyenne de ce programme (M5), dont le lancement doit intervenir vers 2032. Trois projets parmi les sont sélectionnés début . . : SPICA est un projet de télescope spatial infrarouge proposé en collaboration avec l'agence spatiale japonaise JAXA. L'observatoire comprend un télescope d'un diamètre de fonctionnant en infrarouge moyen et lointain. Les capteurs refroidis à une température de cinq kelvins sans avoir recours à un liquide cryogénique permettent une sensibilité nettement supérieure à son prédécesseur Herschel. Pour les astronomes japonais, SPICA prend la suite du télescope infrarouge Akari. EnVision doit étudier la nature et l'état actuel de l'activité géologique de Vénus et ses interactions avec son atmosphère. L'objectif est de mieux comprendre les raisons des divergences entre l'évolution de la Terre et celle de Vénus. La mission doit être développée avec une participation importante de la NASA ; THESEUS est une mission d'astronomie des hautes énergies qui doit observer l'ensemble du ciel en effectuant un recensement systématique des sursauts gamma apparus durant le premier milliard d'années de l'Univers. L'objectif est de rassembler des informations sur le cycle de vie des premières étoiles. Le recensement des sursauts gamma détectés par THESEUS permettra un suivi par d'autres instruments au sol ou dans l'espace observant dans d'autres longueurs d'onde. THESEUS doit être également utilisé pour identifier les sources des ondes gravitationnelles observées par d'autres instruments. Les scientifiques ayant porté la proposition EnVision en réponse à l'appel à propositions pour la mission M5 du programme de l'ESA sont Richard Ghail de Royal Holloway (université de Londres), Colin Wilson, du département de physique de l'université d'Oxford, et Thomas Widemann, du LESIA, Observatoire de Paris et université de Versailles-Saint-Quentin (France). Le la mission EnVision est sélectionnée..
EnVision et VERITAS
L'instrument principal d'EnVision est un radar à synthèse d'ouverture, en fait le successeur de la mission américaine Magellan qui a été lancée en . Ses caractéristiques sont également proches de VERITAS, mission de la NASA sélectionnée la veille et qui doit être lancée vers . Mais alors que l'objectif principal de VERITAS est l'étude de la surface et de l'intérieur de Vénus, EnVision dispose d'instruments lui permettant d'étudier également l'atmosphère et le couplage entre les différents processus. Les deux missions vont couvrir à elles deux une décennie (2030-2034 pour VERITAS, 2035-2039 pour EnVision) et permettre de plus l'étude plus fine des variations de température de surface, l'activité éolienne, les glissements de terrain ou le volcanisme actif à toute latitude et longitude.
+Comparaison des caractéristiques des sondes spatiales EnVision, VERITAS et Magellan Caractéristiques EnVision VERITAS MagellanDates lancement ~ ~Durée mission (primaire) (primaire) Instrument principal Radar VenSAR Radar VISAR Radar RDRSRésolution cartographie - 30 % surface : /pixel observés 2 à 3 fois (mission nominale)- 2 à 3 % surface : /pixel Ensemble de la surface : /pixel20 % de la surface : /pixel 99 % surface : plusieurs centaines de mètres/pixelRésolution topographie Horizontale : Verticale : 20 à Horizontale : Verticale : Autres mesures via le radar principal Mesure de la rugosité du terrainMesure de la température Mesure de l'altitude Mesure de la températureAutres instruments Radar analyse du sous-solSpectromètre infrarouge () Spectromètre infrarouge () Spectromètre ultraviolet Radio-science Caméra infrarouge Radio-science Radio-science
Objectifs scientifiques
EnVision doit apporter des informations cruciales sur l'histoire géologique à long terme de Vénus grâce à l'imagerie radar, les mesures de polarimétrie, de radiométrie et la spectroscopie de surface, associées à des sondages de subsurface et à une cartographie gravimétrique. La mission recherchera les signaux thermiques, morphologiques et gazeux de l'activité volcanique et d'autres signatures géologiques telles que l'activité tectonique, la présence de dunes, de glissements de terrain ; EnVision tracera enfin le devenir des principales espèces volatiles minoritaires à la surface, à l'altitude des nuages jusqu'à la mésosphère.
Les objectifs scientifiques principaux dEnVision sont les suivants :
caractériser la séquence d'événements qui ont abouti à la distribution actuelle des grands ensembles régionaux à la surface de Vénus, et caractériser le cadre géodynamique qui contrôle le flux thermique au cours de l'histoire de Vénus ; rechercher les processus géologiques en cours et déterminer si la planète est active à l'époque actuelle ; caractériser les unités géologiques régionales et locales, afin de mieux évaluer si Vénus avait autrefois de l'eau liquide à sa surface et abritait donc des conditions d'habitabilité proche des conditions terrestres au début de son histoire.
Charge utile instrumentale La charge utile comprend trois instruments et une expérience de radio-science.
Radar à synthèse d'ouverture VENSAR
Le radar à synthèse d'ouverture VenSAR fonctionne à dans la (longueur d'onde de ). VenSAR fournira plusieurs techniques d'imagerie et de télémétrie à partir d'une orbite polaire :
cartographie de surface régionale et ciblée, topographie et altimétrie globale, imagerie stéréo, radiométrie et diffusiométrie de surface, polarimétrie de surface, la possibilités d'interférométrie à passages répétés.
Le radar à synthèse d'ouverture en du fait l'objet d'une évaluation scientifique, technique et programmatique par la NASA. Un SAR est une technologie de télédétection polyvalente qui possède des capacités uniques pour déterminer des informations géophysiques souvent non disponibles par d'autres méthodes de télédétection. VenSAR permettra de caractériser les preuves structurelles et géomorphiques des processus multi-échelles qui ont façonné l'histoire géologique de Vénus, ainsi que de caractériser l'activité volcanique, tectonique et sédimentaire actuelle. Le principal responsable pour l'étude du radar à synthèse d'ouverture de Vénus est Scott Hensley, du Jet Propulsion Laboratory (NASA/).
Sondeur radar SRS
Le Sondeur radar de subsurface (SRS) consiste en une antenne dipôle fixe fonctionnant dans la gamme . Le SRS recherchera les limites des matériaux de subsurface dans divers terrains géologiques qui comprennent les cratères d'impact et leur remplissage, les cratères enterrés, les régions en bordure des ensembles crustaux qui pourraient être de nature granitique (tesserae), les plaines, les coulées de lave et leurs bords, et les zones de déformation tectonique afin de fournir des relations stratigraphiques à diverses gammes de profondeur et à différentes échelles horizontales. Le chercheur principal du sondeur radar de subsurface est Lorenzo Bruzzone, de l'université de Trente, en Italie.
Suite de spectromètres VenSpec