Viking 2 est la seconde mission du programme Viking. Elle consistait à lancer un ensemble composé d'un orbiteur et d'un atterrisseur, très proches de ceux utilisés pour Viking 1. L'atterrisseur Viking 2 opéra depuis la surface de Mars à partir du 3 septembre 1976 pendant 1 281 jours martiens et fut désactivé le 11 avril 1980, lorsque ses batteries tombèrent en panne. L'orbiteur continua de fonctionner jusqu'au 25 juillet 1978, fournissant près de 16 000 images de la planète, prises au cours de 706 révolutions.
Le vaisseau fut lancé le 9 septembre 1975 par une fusée Titan III à dernier étage Centaur. Après un voyage de 333 jours vers Mars, la partie orbitale de la sonde commença à transmettre des images de la planète avant même son insertion en orbite. Cette insertion eut lieu le 7 août 1976. L'apoapside était de 33 000 km et le périapside de 1 500 km, avec une révolution de 24,6 heures. Le premier transfert orbital fut rapidement opéré sur un périapside de 1 499 km, une période orbitale de 27,3 heures et une inclinaison de 55,2 degrés pour permettre l'observation du site d'atterrissage du module Viking 2 Lander. Les missions Viking étaient en effet conçues pour que le module orbiteur retournât des vues du site martien de destination préalablement au lâcher de l'atterrisseur. Ce premier transfert sur orbite d'inspection eut lieu le 9 août. Les prises de vues du site commencèrent et la zone d'atterrissage finale fut validée en utilisant à la fois les images de Viking 2 et celles prises par l'orbiteur de la mission Viking 1.
L'essentiel de la mission Viking 2 était identique à celle de Viking 1. Les deux vaisseaux bénéficiaient du même équipement. Viking 2 se distingua toutefois de Viking 1 par le fait que son sismographe fonctionna et enregistra des secousses telluriques, alors que le sismographe de Viking 1 ne parvint jamais à fonctionner. De même que Viking 1, Viking 2 effectua une approche des satellites de Mars, mais se concentra sur Deimos.
La durée prévue de la mission initiale de Viking 2 était identique à celle de Viking 1, soit deux mois après mise en orbite. À cette échéance, le 5 octobre 1976, au début de la conjonction solaire, la sonde fonctionnait toujours et la poursuite de la mission fut décidée et entamée le 14 décembre 1976, après la fin de la conjonction.
Le 20 décembre 1976, le périapside de l'orbiteur fut descendu à 778 km et son inclinaison portée à 80 degrés. Les opérations prévues durant la mission étendue prévoyaient le survol du satellite Deimos en octobre 1977, ainsi que la prise de vue photographique systématique de la surface de Mars. À cette fin, le périapside fut abaissé à 300 km et la période de révolution portée à 24 heures le 23 octobre 1977.
Finalement, l'orbiteur fut victime d'une fuite dans son système de propulsion qui lui fit dégazer dans l'espace l'azote sous pression utilisé par son système de contrôle d'attitude. Il fut alors placé sur une orbite de 302 × 33 176 km (pour retarder au maximum la date de sa chute sur Mars), puis définitivement éteint le 25 juillet 1978.
Chronologie de la mission orbitale
Comme son prédécesseur, Viking 2 passa environ un mois après son arrivée à chercher et à valider le site d'atterrissage pour son module martien. La principale différence entre l'orbite de Viking 2 et celle de Viking 1 réside dans son inclinaison élevée, qui lui permit de mener des observations détaillées des régions polaires depuis une altitude relativement faible.
Le rallongement des deux missions Viking fut mis à profit pour explorer les deux principales lunes de Mars, Phobos et Deimos. Les deux orbiteurs, du fait même de la géométrie de leurs orbites, étaient en effet particulièrement bien placés pour survoler ces deux satellites. Après la réduction du périapside et la modification de l'orientation de la sonde, la sonde s'approcha de Deimos en octobre 1977. Ses premières images, prises à la distance de 1 400 km, montrent un satellite avec un relief doux. Ce n'est que lorsque la sonde s'approcha à seulement 14 km que les cratères apparurent. L'association des données collectées par Viking 1, Viking 2 et Mariner 9 permit d'évaluer précisément la masse des deux satellites de Mars.
L'atterrisseur — désigné « VL-2 », pour « Viking Lander-2 » — et son bouclier thermique se séparèrent de l'orbiteur le 3 septembre à 19 h 39 min 59 s UTC. Au moment de la séparation, l'atterrisseur avait une vitesse orbitale de 4 km/s. Peu après la séparation, ses moteurs-fusées furent allumés pour entamer sa désorbitation. Après quelques heures, à approximativement 300 km d'altitude, l'atterrisseur fut réorienté en vue de son entrée dans l'atmosphère martienne. Le bouclier, avec son revêtement de protection thermique, ralentit le vaisseau par frottement sur les couches atmosphériques. La sonde atterrit sur Mars le 3 septembre 1976 à 22 h 58 min 20 s UTC — 9 h 49 min 5 s en temps local martien — dans une dépression située à 4 000 m au-dessous du niveau moyen de la surface martienne et envoya les premières images en couleur du terrain, en noir et blanc puis en couleurs. Le bras téléscopique de prélèvement d'échantillon de sol fut dégagé de son enveloppe et le premier relevé météorologique indiqua une température entre -39° et -36 °C et un vent de 17 km/h.
Viking VL-2 atterrit à environ 200 km à l'ouest du cratère Mie de Utopia Planitia, sur le point de coordonnées planétographiques 48,269° N, 134,01° E, à environ 4 600 miles de VL-1, avec une altitude de référence de 4,23 km. Sur les 85 kg de carburant embarqués par l'atterrisseur, il restait 22 kg dans les réservoirs du vaisseau après l'atterrissage. En raison de la mauvaise identification radar d'un des rochers ou d'une surface particulièrement réflective, les propulseurs d'atterrissage restèrent allumés 0,4 seconde de trop. Ceci eut pour effet de fissurer la surface et de soulever un nuage de poussière imprévu. VL-2 était posé avec une jambe d'atterrissage en appui sur un rocher, et penchait de 8,2 degrés. La caméra put néanmoins réaliser des prises de vues immédiatement après l'atterrissage du vaisseau.
L'atterrisseur Viking 2 fonctionna pendant 1 281 sols (noms des jours martiens, lire aussi Mesure du temps sur Mars), soit 1 316 jours terrestres, contre 2 245 sols (2 306 jours terrestres) pour VL-1. Il fut mis hors service le 11 avril 1980, à la suite de la défaillance de ses batteries.
Position du module d'atterrissage Viking 2 sur Mars
Le site d'atterrissage de Viking 2 se trouve à 6 725 km de Viking 1, à 5 275 km du site Cydonia Mensae (lieu-dit « le visage de Mars »), 4 705 km du volcan dit « Olympus Mons », 8 420 km du lieu-dit « Cité des Inca », 6 620 km de Mars 2, 6 375 km de Mars 3, 9 110 km de Mars 6.
Par rapport aux modules martiens des missions récentes, Viking 2 se trouve à 7 215 km de Mars Polar Lander, à 6 860 km de la sonde Mars Pathfinder (Viking 1 est à moins de 1 000 km de cette sonde), et 6 970 km de Deep Space 2.
Position de Viking 2 par rapport aux autres sondes spatiales ayant atterri sur Mars.
État actuel des éléments de Viking 2
Après une série de dysfonctionnements des propulseurs de contrôle d'altitude dus à un manque de carburant, l'orbiteur Viking 2 a été placé sur une orbite de 302 × 33 176 km, qui devrait lui permettre de survoler Mars jusqu'en 2025. Le module orbital fut éteint le 25 juillet 1978.