Mars Global Surveyor est une mission conjointe de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory, destinée à cartographier la planète Mars.
Elle est la première mission américaine réussie depuis les sondes Viking vingt ans auparavant.
Mars Global Surveyor fut fabriqué par Lockheed Martin dans une usine de Denver, Colorado. Cette sonde pesait 1 050 kilogrammes avec ses réservoirs pleins.
La sonde fut lancée le 7 novembre 1996 à partir de la base du Cap Canaveral en Floride par une fusée Delta-7925. Elle effectua un voyage de près de 750 millions de kilomètres en 300 jours.
En arrivant à proximité de Mars, la sonde alluma son moteur principal pendant 22 minutes pour rejoindre son orbite d'insertion. Cette manœuvre ralentit la sonde et permit à la gravitation de la planète de la capturer. Cette orbite était fortement excentrique, son périapse était à 262km au-dessus de l'hémisphère nord et son apoapse à 54 026km au-dessus de l'hémisphère sud; sa période était de 45 heures. Après l'insertion, la sonde effectua une série de changements d'orbite pour faire descendre son périapse aux limites supérieures de l'atmosphère martienne, à une altitude d'environ 100 kilomètres. Durant chaque passage, la sonde perdit de l'altitude par freinage aérodynamique. La sonde utilisa cette technique de freinage pendant 4 mois, ce qui lui permit d'abaisser son apoapse à une altitude d'environ 450 kilomètres.
Le 11 octobre l'équipe de vol effectua une manœuvre pour remonter le périapse au-dessus de l'atmosphère. Cet arrêt du freinage fut effectué car la pression exercée par l'atmosphère provoquait un léger fléchissement d'un des deux panneaux solaires. Ce panneau avait été légèrement endommagé peu après le lancement. Le freinage atmosphérique fut repris le 7 novembre après qu'il fut conclu que ce freinage ne provoquait aucun problème à la condition qu'il se passait à un taux plus réduit que celui prévu dans le plan de mission original.
Avec le nouveau plan de mission, le freinage recommença à une altitude de 135 km pour atteindre 120,5 km plutôt que celle de 110 km initialement prévue. Cette altitude légèrement supérieure permettait de réduire de 66% la pression exercée par l'atmosphère sur la sonde. Six mois de freinage permirent de réduire la période de l'orbite de 12 heures à 6 heures. Entre mai et novembre 1998, le freinage fut arrêté pour permettre à l'orbite de dériver vers sa position correcte vis-à-vis du Soleil. Ces six mois furent utilisés pour récolter le plus grand nombre possible de données scientifiques; ces données étaient prises entre 2 à 4 fois par jour au point d'orbite le plus bas.
Finalement, de novembre 1998 à février 1999, le freinage atmosphérique fut repris pour atteindre l'orbite de 450 km; à cette altitude, la sonde faisait le tour de Mars en 2 heures. Le freinage était prévu pour se terminer en même temps que l'orbite atteint sa position voulue par rapport au Soleil pour les opérations de cartographie. Dans cette position, la sonde croise toujours l'équateur situé du côté jour à 14H00 heure locale de Mars et se déplace du sud vers le nord.
Les opérations de cartographies, commencèrent le 3 mars 1999 et durèrent une année martienne complète, c'est-à-dire l'équivalent de deux années terrestres. La sonde effectuait un tour complet autour de Mars toutes les 117,65 minutes à une altitude moyenne de 378 kilomètres. L'orbite choisie était une orbite polaire quasi circulaire telle que la sonde croise toujours l'équateur situé du côté jour du sud vers le nord à 14H00 heure locale de Mars. L'altitude fut choisie afin de rendre l'orbite synchrone avec le Soleil de telle façon que toutes les images prises par la sonde d'une même partie de la surface de Mars, mais à des dates différentes, soient prises avec des conditions d'illuminations identiques. À chaque tour d'orbite, la sonde se déplace de 28,62° vers l'est à cause de la rotation de Mars. Après 88 orbites, la sonde se retrouve approximativement au même endroit au-dessus de la surface mais décalé de 59km vers l'est, ce qui permet de recouvrir uniformément toute la surface de la planète.
Le 31 janvier 2001, la sonde termina sa mission principale. La NASA approuva une extension de la mission. Mars Global Surveyor continua à envoyer des données, notamment grâce à sa caméra MOC (en anglais Mars Orbiter Camera). En outre, la sonde servit de satellite de communication pour relayer les données provenant de missions plus récentes. En effet, le 30 mars 2004, la sonde photographia les traces de roues du rover Spirit, au Sol 85 de sa mission.
En avril 2005, Mars Global Surveyor devint le premier orbiteur martien à prendre des clichés d'autres vaisseaux en orbite autour de la planète rouge. Il réussit à prendre des photographies de la sonde américaine Mars Odyssey et de l'orbiteur européen Mars Express.
Depuis le 9 novembre 2006, Mars Global Surveyor ne répond plus. Après plus de 10 ans dans l'espace, MGS, à la suite d'une réorientation d'un de ses panneaux solaires, a vu sa puissance d'émission radio baisser de 42 db. Elle a cessé d'émettre les 3 et 4 novembre, et le 5 la sonde a signalé qu 'elle passait en mode passif. Soit la puissance électrique fait défaut à cause d'une mauvaise position du panneau solaire, ou une anomalie de ce dernier a provoqué la réorientation de la sonde pour l'exposer au soleil, et l'antenne principale a perdu alors son alignement avec la Terre. Dans cette situation, la sonde aurait dû utiliser son antenne secondaire pour contacter la Terre ... ce qu'elle n'a toujours pas fait.
D'autres hypothèses sont évoquées par le directeur du MGS Thomas Thorpe du JPL de la NASA : le choc d'une micro-météorite ou la panne de senseurs stellaires d'orientation.
La NASA a tenté de localiser la sonde, entre le vendredi 17 et le lundi 20 novembre1, grâce à Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) sans succès.
21 novembre 2006, la NASA a annoncé que la mission Mars Global Surveyor est définitivement terminée2. Cette mission fut la plus longue et la plus productive des missions envoyées vers la planète rouge. La sonde se révèlant endurante en fonctionnant cinq fois plus longtemps que prévu (10 ans au lieu de 2). En avril 2007, la NASA indiqua qu'une erreur humaine dans la programmation de l'ordinateur de bord serait à l'origine de sa perte. Ce dernier aurait réorienté la sonde exposant l'une des batteries au soleil et aboutissant à l'appauvrissement des deux batteries3.
Résultats
Cette mission a étudié l'ensemble de la surface martienne, l'atmosphère et la structure interne de la planète et nous a renvoyé plus de données sur Mars que toutes les autres missions réunies.
Parmi les découvertes importantes, Mars Global Surveyor a photographié des ravins et des écoulements de débris qui suggèrent qu'il puisse y avoir des sources d'eau liquide, comparables à un aquifère à la surface ou proche de la surface. Les formations similaires sur Terre sont formées par de l'eau courante mais sur Mars la température est normalement trop froide et l'atmosphère trop ténue pour maintenir de l'eau à l'état liquide. Néanmoins, certains scientifiques supposent que sur Mars, de l'eau peut parfois jaillir du sous-sol, éroder des rigoles et des canaux et former des mares avant de geler ou de s'évaporer.
Les résultats du magnétomètre montrent que le champ magnétique martien n'est pas globalement généré par le noyau de la planète mais par des zones localisées dans la croûte. De nouvelles données de température et les gros-plans de Phobos montrent que la surface de ce satellite est composée de débris pulvérulents sur une épaisseur d'au moins un mètre, résultat de millions d'années de bombardements météoritiques.
L'altimètre-laser a permis aux scientifiques d'obtenir les premières images en trois dimensions de la calotte de glace du pôle nord martien.
