Dans le cadre de notre cycle trimestriel de conférences scientifiques ouvertes au public, M. Alain Doressoundiram, Astronome au Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA) de l’Observatoire de Paris, présente ce soir une conférence intitulée : La planétologie de Mercure avec BepiColombo.

Le vaisseau spatial BepiColombo : En route vers la planète Mercure

La mission spatiale européenne et japonaise vers la planète la plus proche du Soleil

Rendez-vous aux portes du Soleil

BepiColombo est une mission spatiale européenne conjointe (ESA, European Space Agency) et japonaise (JAXA, Japan Aerospace Exploration Agency), actuellement en route vers Mercure.

Mercure : la planète des énigmes

Un monde extrême

Mercure, la plus proche et la plus petite planète du système solaire (3 fois plus petite que la Terre), présente des caractéristiques extrêmes :

• Températures : +430°C (jour) à -180°C (nuit)
• Rotation particulière : résonance 3:2 — 3 rotations (59 jours) ≈ 2 révolutions (88 jours)
• 1 jour solaire sur Mercure = 176 jours terrestres
• Surface cratérisée et difficile à observer depuis la Terre

Observée depuis l’Antiquité (Assyriens, Grecs, Chinois), Mercure fut photographiée au Pic du Midi dans les années 1940-1960 avant d’être visitée par Mariner 10 (1974-1975) puis Messenger (2011-2015). Le nom BepiColombo honore Giuseppe “Bepi” Colombo (1920-1984), pionnier de l’assistance gravitationnelle.

Les mystères scientifiques de Mercure

Mercure pose plusieurs énigmes majeures qui justifient l’envoi de BepiColombo :

1. Le noyau surdimensionné : représente 60 % de sa masse, bien plus que les autres planètes telluriques. Pourquoi ?
2. Le champ magnétique : Mercure possède un champ magnétique de type terrestre, impliquant un noyau liquide — mais comment une si petite planète peut-elle encore l’avoir après 4,5 milliards d’années ?
   Alain Doressoundiram précise qu’à la différence de la Terre, le Soleil ne chauffe que la surface de Mercure. Le noyau lui-même est chauffé par la radioactivité et la chaleur primordiale, ce qui rend le mystère du noyau liquide encore plus intrigant.

1. Le rétrécissement : des fractures géantes témoignent d’une contraction de 5-10 km du rayon planétaire.
2. Le ratio Potassium-Thorium anormal : incompatible avec les modèles de formation actuels.
3. Les “Hollows” : dépressions brillantes suggérant une reformation active de la surface.
4. La glace polaire : présence confirmée par la mission Messenger dans les cratères en nuit éternelle — archive du système solaire primitif ?
5. Le carbone énigmatique : Mercure est plus sombre que prévu. Présence de graphite (peut-être même des diamants). Origine inconnue.

« Comprendre Mercure, c’est comprendre la formation des planètes rocheuses », résume Alain Doressoundiram. C’est le principe de la planétologie comparée.

BepiColombo : une mission hors normes

Objectifs scientifiques

BepiColombo permettra d’étudier une planète proche de son étoile et les processus de surface (cratères, volcanisme, glaces). La mission analysera l’exosphère et le champ magnétique de Mercure, ainsi que sa structure interne et sa composition. Elle permettra également de tester la Relativité Générale d’Einstein avec une précision inégalée du fait d’un champ gravitationnel plus important (distance faible au soleil).

Les défis techniques

Le défi de l’arrivée : il faut freiner pour s’insérer en orbite, ce qui nécessite beaucoup de carburant et de multiples assistances gravitationnelles — la technique mise au point par BepiColombo.

Le défi thermique : Mercure reçoit 10 fois la constante solaire. Les ingénieurs ont développé plusieurs solutions : radiateurs, isolation multicouche (MLI, Multi-Layer Insulation) et panneaux solaires qualifiés à 230°C.
Propulsion ionique : BepiColombo embarque 587 kg de xénon, un système plus efficace que la propulsion chimique, qui délivre une poussée faible mais continue.

Une configuration de vaisseau composite

BepiColombo comprend 4 modules pour une masse totale de 4 100 kg :
1. MTM (Mercury Transfer Module) : le module de transfert équipé de moteurs ioniques 2. MPO (Mercury Planetary Orbiter) : l’orbiteur planétaire européen (ESA) qui évoluera sur une orbite basse de 480 à 1 500 km
3. MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) : l’orbiteur magnétosphérique japonais (JAXA) sur une orbite haute de 590 à 11 640 km
4. Sunshield : le bouclier thermique protégeant les instruments

La configuration à deux orbiteurs permet de mesurer le champ magnétique à différentes échelles et de séparer les contributions de la surface et de la magnétosphère, a expliqué le conférencier.

Le voyage de huit ans

La mission a été lancée le 20 octobre 2018 depuis le port spatial de Kourou.
Le parcours comprend 1 survol de la Terre (avril 2020), 2 survols de Vénus et 6 survols de Mercure, le dernier ayant eu lieu le 8 janvier 2025. L’arrivée est prévue en novembre 2026, avec la capture en orbite, le largage du MTM et la séparation des deux orbiteurs. La mission nominale durera 1 an minimum, extensible à 2 ans si la protection thermique résiste aux conditions extrêmes.

Les instruments scientifiques

BepiColombo embarque une suite complète d’instruments scientifiques répartis entre les deux orbiteurs MPO et MMO : spectromètres, magnétomètres, détecteurs de particules, altimètres laser, radiomètres et systèmes d’imagerie. L’orbiteur européen MPO compte à lui seul 11 instruments, tandis que l’orbiteur japonais MMO en transporte 5, permettant d’étudier Mercure sous tous ses aspects, de sa surface à sa magnétosphère.

SIMBIO-SYS : l’œil de BepiColombo

Alain Doressoundiram détaille plus particulièrement SIMBIO-SYS (Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System), développé par un consortium italo-français sous la direction de Gabriele Cremonese (PI, Principal Investigator). Ce système intégré comprend 3 instruments :

Applications : ces instruments permettront d’établir la cartographie minéralogique, la détection de volcans et de dépôts pyroclastiques, l’analyse du bassin de Caloris, ainsi que l’utilisation de Grands Modèles de Langage (appelé communément IA) pour le traitement automatisé des données.

15 ans de développement

Alain Doressoundiram présente l’extraordinaire processus de conception : de l’appel à propositions ESA (2004) au lancement (2018), mobilisant tous les métiers du spatial (optique, électronique, thermique, tests).
Les tests constituent un défi majeur : les instruments ont subi des tests sur pots vibrants (0-100 Hz, amplitude 6 mm) au centre technique de l’ESA (ESTEC, European Space Research and Technology Centre) en juin 2017, le déploiement des panneaux solaires dans une salle de 12 m, des essais en chambres à vide thermique et des tests de radiations. Après validation, les modules ont été transportés à Kourou pour le déballage, le remontage et les tests finaux avant le lancement.

Alain Doressoundiram a également précisé que les données scientifiques de la mission seront rendues publiques après une période d’exclusivité de 6 mois, permettant à toute la communauté scientifique internationale de les exploiter.

Une conférence interactive et pédagogique

Alain Doressoundiram a su captiver l’auditoire, notamment les enfants présents. Il a présenté des maquettes des instruments, permettant de visualiser concrètement la complexité technique de la mission. Des goodies ont été distribués, renforçant l’engagement du public et l’intérêt pour l’exploration spatiale.

On peut voir à droite en avant sur la table les maquettes fonctionnelles de l’électronique de pilotage et le détecteur de l’instrument VIHI.

Rendez-vous en novembre 2026

Plus de 15 ans de développement, des technologies inédites, un voyage de 8 ans : BepiColombo représente l’excellence de la coopération spatiale européenne et japonaise. Le vaisseau a déjà réalisé son premier selfie spatial et effectué son dernier survol de Mercure (8 janvier 2025) avant l’insertion orbitale prévue en novembre 2026.

Mercure, la planète la plus proche du Soleil, s’apprête à révéler ses secrets et à transformer notre compréhension de la formation du système solaire.

EN RÉSUMÉ
Alain Doressoundiram a présenté BepiColombo, une mission conjointe ESA-JAXA lancée le 20 octobre 2018 vers Mercure, qui arrivera en novembre 2026.
Cette conférence de deux heures a révélé les défis techniques et scientifiques d’une exploration de la planète la plus méconnue et hostile de notre système solaire.

Mercure est une planète extrême (de +430 à -180°C) dont le noyau représente 60% de la masse et qui possède un champ magnétique inexpliqué.
– BepiColombo comprend 4 modules (4100 kg au total) : MTM, MPO, MMO et Sunshield. Les principaux défis techniques sont le défi thermique (10 fois la constante solaire) et la propulsion ionique (587 kg de xénon).
– SIMBIO-SYS embarque 3 instruments (HRIC, STC, VIHI) pour l’imagerie hyperspectrale avec intelligence artificielle.
– L’objectif est de comprendre la formation du système solaire et de tester la Relativité Générale avec une précision inégalée.

Pour aller plus loin : ESA BepiColombo • JAXA MMO/Mio • LESIA

Les adhérents peuvent retrouver en zone réservée les références et annexes techniques de la conférence.

Nous remercions chaleureusement notre conférencier pour son intervention et ses explications passionnantes, ainsi que Bruno P pour le compte-rendu.

@Michel