right|350px|thumb|Décollage de Viking 1 à bord d'une fusée Titan-III-Centaur.
Le programme Viking est un programme spatial de la NASA qui a posé les premiers engins américains sur le sol martien. Dans le cadre de ce programme, deux sondes spatiales identiques, et , ont été lancées en 1975 par une fusée Titan / Centaur à un mois d'intervalle. Chacune de ces missions comprenait un engin destiné à se placer en orbite autour de la planète et un module qui devait se poser sur le sol et mener des investigations en restant fixe. Les objectifs scientifiques étaient de réaliser des images à haute résolution de la surface de la planète permettant d'identifier les principales structures géologiques présentes en surface, de déterminer la structure et la composition du sol et de l'atmosphère et d'identifier la présence éventuelle de la vie sur Mars.
Le programme Viking se substitue au programme Voyager Mars qui avait été planifié par la NASA dans le cadre du programme Apollo avant d'être abandonné. Au moment du lancement des sondes spatiales Viking, l'étude scientifique de Mars est peu avancée. Les orbiteurs et atterrisseurs composant le programme Viking fonctionnent durant 1 à et permettent de dresser un premier portrait exhaustif de la planète : composition du sol et de l'atmosphère, climat, cartographie de l'ensemble de la surface. De nombreuses formations géologiques façonnées par l'action de l'eau sont découvertes. Par contre, malgré l'emport d'instruments d'analyse sophistiqués, les missions n'ont pas permis de déterminer si des formes de vie étaient présentes dans le sol martien. Le programme Viking reste à ce jour la plus ambitieuse et la plus coûteuse des missions envoyées vers Mars avec un budget de de dollars (actualisé à 2014).
Contexte
thumb|Maquette du module d'atterrissage Viking (Musée de la Villette, Paris).
Mars à la veille de l'ère spatiale
Depuis l'invention du télescope, Mars intrigue les scientifiques comme le grand public. Les premières observations télescopiques révélèrent des changements de couleur à sa surface, faisant penser à de la végétation qui évoluerait selon les saisons. De même, Giovanni Schiaparelli croit voir en 1877 des canaux suggérant l'existence d'une vie intelligente. À la fin des années 1950, peu avant que les premières sondes spatiales vers Mars ne soient lancées, les connaissances sur Mars découlent des observations effectuées avec les télescopes terrestres qui ne permettent pas de distinguer des détails inférieurs à . Les images fournies par ces instruments montrent une planète rougeâtre comportant des structures au sol de grande taille alternativement claires et sombres et deux calottes polaires dont la taille varie au cours de l'année. Les scientifiques considèrent généralement que ces dernières sont constituées de glace d'eau. Ils émettent l'hypothèse que la planète dispose d'une atmosphère car à certaines périodes de l'année, les détails de la surface s'estompent et on observe des nuages de couleur blanche ou jaune. Enfin, certains observateurs estiment qu'une végétation fruste (lichens) subsiste peut-être à la surface de la planète ce qui expliquerait les variations de teinte observées selon les saisons. Les estimations de pression atmosphérique sont largement au-dessus de la réalité et les températures avancées (de 10 à à l'équateur dans une étude réalisée dans les années 1920) sont également fortement surévaluéesF. Rocard op. cit. .
Dès le début de l'ère spatiale Mars est l'un des enjeux de la course à l'espace, affrontement pacifique entre les États-Unis et l'Union soviétique à l'époque de la guerre froide. Les deux pays sont motivés par les spéculations sur la présence de vie sur Mars et le fait qu'il s'agit d'une destination relativement proche, ce qui permet d'y envoyer relativement facilement des engins spatiaux. Les soviétiques se lancent dans l'exploration spatiale de Mars dès , trois ans seulement après le lancement réussi du premier satellite artificiel . Mais durant quatre ans, ils ne cesseront d'essuyer des échecs. L'URSS parvient la première à poser sur le sol de la planète l'atterrisseur (1971), mais celui-ci ne survit que vingt secondes.
Mariner 4 révèle une planète morte
L'agence spatiale américaine, la NASA, qui ne dispose pas à ses débuts de lanceurs suffisamment puissants, ne lance ses premières missions vers Mars que quatre ans plus tard avec le programme Mariner développé par le . Ces premières tentatives américaines sont couronnées de succès avec les toutes premières images de la planète rouge envoyées en par . Les d'une qualité moyenne qui sont prises par cette sonde spatiale révèlent un paysage de type lunaire couvert de cratères d'impact qui d'après leur aspect remontent à une période comprise entre deux et quatre milliards d'années. En apparence la planète ne connaît et n'a connu aucun phénomène d'érosion qui trahisse la présence d'eau. La partie photographiée ne présente par ailleurs aucun relief, montagne ou vallée. Cette vision déprimante met fin aux spéculations d'une Mars planète jumelle de la Terre popularisée par des auteurs de fiction comme Edgar Rice Burroughs et H.G. Wells. La pression atmosphérique mesurée est tellement faible (4,1 à , soit 0,5 % de celle de la Terre) que les scientifiques émettent l'hypothèse que les calottes polaires ne sont pas couvertes de glace d'eau mais de dioxyde de carbone. La température de surface mesurée, , est également beaucoup plus basse que prévu. Enfin, aucun champ magnétique n'est détecté alors que l'existence de celui-ci est une condition indispensable pour permettre à des êtres vivants de survivre en surfaceUn champ magnétique planétaire protège l'atmosphère et la surface du vent solaire.Taylor op. cit. ..
Voyager Mars : un programme ambitieux avorté (1963-1968)
Pour le (JPL), concepteur du programme , celui-ci ne constituait qu'une étape intermédiaire avant la conception de sondes spatiales plus sophistiquées capables de se poser sur le sol de Mars et de Vénus. Selon les plans très ambitieux du JPL, les sondes spatiales de la génération suivante devaient emporter une charge utile scientifique de (contre environ pour les premières sondes spatiales ) et combiner un module devant se poser sur le sol des planètes Mars et Venus et un module qui devait se placer en orbite pour servir de relais de télécommunications. Le lancement de la première de ces nouvelles sondes spatiales, baptisées , était prévue dès 1966. Alors que les sondes spatiales étaient développées en interne par le JPL, la direction de la NASA avait demandé à son établissement de confier la construction des sondes spatiales à des industriels. En une étude sur le sujet est confiée d'une part à la division des missiles et engins spatiaux de et d'autre part à la société Avco. Deux configurations sont envisagées pour les sondes spatiales à destination de Mars : un engin spatial de 2,7 à placé en orbite par une fusée et un engin de lancée par une fusée . Les deux industriels proposent un orbiteur équipé de panneaux solaires et un atterrisseur encapsulé dans une bouclier thermique de forme conique pour la phase de rentrée atmosphérique et alimenté en énergie par des générateurs thermoélectriques à radioisotope. Les deux industriels envisagent comme site d'atterrissage Syrtis Major qui avait attiré l'attention des astronomes du fait des changements de luminosité attribués par certains au cycle d'une végétation martienne jusqu'au survol de Mars par en 1965.
La programme subit coup sur coup deux revers en 1964/1965. Fin 1964 le lancement des missions est repoussé de 1969 à 1971. En , survole Mars et ses instruments démontrent que la densité de l'atmosphère martienne est beaucoup plus faible que prévu ce qui impose de revoir la conception de l'atterrisseur et d'avoir recours à un lanceur pour le lancement de la mission. L'utilisation de cette fusée repousse le lancement de la mission en 1973. La sonde spatiale dans sa nouvelle configuration a une masse de dont d'ergols. Le cout de la mission atteint désormais un milliard de dollars. En , la responsabilité du projet est transférée du JPL au centre de vol spatial Marshall. Le Congrès américain qui doit faire face au coût de la guerre du Vietnam ( de dollars par mois) décide en 1967 de réduire le budget alloué à certains programmes de la NASA. Le programme est annulé.
Historique du programme Viking
Réactivation du projet martien (1969)
À la suite de l'annulation du programme , la NASA convoque en tous ses établissements impliqués dans ce projet pour en faire le bilan. La conclusion est que l'annulation du projet n'est pas due à l'absence d'intérêt pour une mission à destination de la surface de Mars mais à la croissance continue du coût du projet. Quelques mois plus tard, constatant que son programme d'exploration robotique de la Lune (programme ) est sur le déclin et qu'aucune mission d'exploration du système solaire n'est programmée au delà de 1969, l'agence spatiale américaine lance un appel à propositions qui permet de réactiver le projet de mission martienne. Le centre de la NASA de Langley, à Hampton en Virginie dans le cadre du programme Apollo avait la supervision des missions de reconnaissance de la surface de la Lune et était responsable de la dynamique du vaisseau de rentrée atmosphérique. A ce titre le centre avait mené une étude sur un engin spatial effectuant un atterrissage « dur » à la surface de Mars.
Le projet martien est réactivé en avec comme objectif le lancement d'une première mission profitant de la fenêtre de lancement de 1971 particulièrement favorable. Le JPL est chargé de développer l'orbiteur lancé cette année là dont l'objectif est d'identifier les sites d'atterrissage favorables. L'établissement de Langley est quant à lui retenu, au titre de son expertise, pour développer le véhicule devant se poser à la surface de Mars. Il est responsable de la gestion globale du projet. Cette dernière mission est baptisée Viking. La masse de l'orbiteur et de l'atterrisseur excédant les capacités du lanceur Atlas/Centaur, la NASA sélectionne la fusée pour le lancement de la sonde spatiale.
Sélection du fournisseur de l'atterrisseur