Mars 2020 / Perseverance : à la recherche de traces de vies passées sur Mars

La 3e mission à destination de Mars en 2021 a décollé ce 30 juillet 2020 depuis Cap Canaveral en Floride à bord du lanceur Atlas V d’ULA.

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Lancement Atlas V / Mars2020 le 30/07/2020 (crédit NASA/Tony Gray and Tim Powers)

Mars 2020 est une mission très ambitieuse de la NASA avec une coopération internationale pour rechercher des traces de vie passées sur Mars grâce au rover Perseverance. Cette mission prépare également le retour d’échantillons de sol martien vers la Terre. Pour en savoir plus, déroulez ci-après !

Phase de croisière en cours

Atlas V a fourni la vitesse nécessaire à Mars 2020 pour s’affranchir de la gravité terrestre, soit environ 39 600 km/h. Désormais, Mars 2020 est entré en phase de croisière vers Mars.

Pour savoir où est Mars 2020 en ce moment, rendez-vous ici : eyes.nasa.gov

Illustration de Mars 2020 pendant la phase de croisière (crédit NASA)

Au cours de cette phase, les ingénieurs de la NASA vont ajuster la trajectoire de vol, afin de s’assurer que sa vitesse et sa direction sont les meilleures pour une arrivée vers sa cible sur Mars. 

6 corrections de trajectoire, ou TCM pour Trajectory Correction Maneuvers, sont prévues à ce jour.

Ces TCM permettent également de garder l’antenne de télécommunications de Mars 2020 pointée vers la Terre et de maintenir les panneaux solaires pointés vers le Soleil pour l’alimentation de la sonde.

Illustration de la trajectoire empruntée par Mars 2020 vers la planète rouge, comprenant plusieurs manœuvres de correction de trajectoire (TCM) pour ajuster sa trajectoire de vol (crédit NASA/JPL-Caltech)

Pendant la phase de croisière, les ingénieurs de la NASA effectueront également la vérification de la bonne santé de Mars 2020, surveilleront et feront l’étalonnage des sous-systèmes et des instruments embarqués.

Puis ils effectueront la préparation à l’entrée, à la descente et à l’atterrissage !

Atterrissage prévu en février 2021

Après un voyage de 7 mois et d’environ 500 millions de kilomètres, Perseverance doit atterrir le 18 février 2021 sur Mars.

Il atteindra l’atmosphère martienne en voyageant à environ 19 500 km/h. Un parachute sera déployé depuis le bouclier aérodynamique (aeroshell) puis le système « sky crane », similaire à celui utilisé par Curiosity, ira le déposer à la surface martienne, avec l’action de rétrofusées pour le ralentir à l’approche du sol [plus de détails à venir dans un article en 2021].

L’étage de croisière, l’aeroshell (coque aérodynamique), l’étage de descente ou « Sky Crane », le rover et le bouclier thermique forment ensemble Mars 2020. Lorsque la sonde rentrera dans l’atmosphère martienne, certaines parties tomberont une par une jusqu’à ce que le rover soit en toute sécurité sur le sol martien (crédit : NASA)

Contrairement à Curiosity, Mars 2020 dispose d’un système de pilotage automatique pour détecter les obstacles tels que les gros rochers et le guider vers un endroit sûr.

Une fois Perseverance posé, les ingénieurs de la NASA et du JPL passeront environ 90 jours à vérifier à distance tous les systèmes du rover pour s’assurer qu’ils sont en bon état de fonctionnement. Ensuite, le rover commencera à explorer ses environs.

La continuité de Curiosity mais bien plus encore

Perseverance ressemble au rover Curiosity. Il lui emprunte en effet son chassis et d’autres similitudes mais Perseverance est une mission différente en plusieurs points.

Différences entre le rover Perseverance et le rover Curiosity : le nombre de caméras, plus de sciences au bout du bras (turret), un système de collecte d’échantillons et les roues d’un design différent (crédit NASA/JPL-Caltech)

Perseverance se distingue par ses 23 caméras d’une part et par son bras robotique de 2,1 m de long, équipé d’un poignet rotatif, d’une perceuse à roche, d’une caméra propre et d’un système d’analyse de la structure moléculaire du sol martien, d’autre part. Son cerveau embarqué lui permet de cartographier son environnement et de voyager de manière autonome jusqu’à 200 mètres. Perseverance est aussi équipé de roues avec un nouveau design pour résister davantage au sol rocailleux de Mars.

Recherche de la vie sur Mars

Les missions martiennes de ces dernières années ont prouvé que Mars avait été habitable, désormais Perseverance va tenter de chercher des traces comme quoi Mars aurait été « habitée ».

Panorama des missions martiennes de la NASA et de l’ESA et leurs objectifs (crédit NASA)
MGS Mars Global Surveyor / MPF Mars Pathfinder / ODY Odyssey / MEX Mars Express / MER Mars Exlporation Rover (Spirit et Opportunity) / MRO Mars Reconnaissance Orbiter / PHX Phenix / MSL Mars Science Laboratory (Curiosity) / MVN Maven / TGO Trace Gas orbiter / M2020 Mars 2020 / EXM Exomars 2022

Les missions précédentes en orbite ou sur la surface comme Curiosity ont surtout recherché à trouver si Mars avait eu les conditions chimiques et environnementales nécessaires pour permettre à la « vie » de prospérer. On parle évidemment de bactéries ou de micro-organismes et non pas de « petits bonhommes verts ». Curiosity ou ses prédécesseurs n’étaient pas équipés pour faire davantage que rechercher si Mars avait été habitable.

Il y a sept instruments à bord du rover Perseverance, destinés collectivement à en apprendre davantage sur la géologie, l’atmosphère, les conditions environnementales et les éventuelles biosignatures sur Mars.

Les 7 instruments à bord de Perseverance (crédit NASA /JPL)

Ci-après quelques informations sur les instruments principaux. D’autres détails à venir dans de futurs articles.

Préparation au retour d’échantillons

Perseverance va collecter une série d’échantillons à renvoyer sur Terre via une mission de retour d’échantillons sur Mars.

Pourquoi le cratère Jezero ?

Si tout se passe bien, Perseverance devrait atterrir dans le cratère Jezero, au nord de l’équateur martien (18.5N, 77.4E), un endroit bordé à la fois de vestiges de canaux d’entrée et de sortie d’eau indiquant qu’il était autrefois très certainement un bassin lacustre. L’examen des données spectrales acquises depuis l’orbite montre que les sédiments du cratère Jezero contiennent des argiles et des carbonates. Les carbonates stabilisent les composés organiques, et s’il y a eu de la vie sur Mars sous forme de micro-organismes, cette zone pourrait en receler.

Image du cratère Jezero prise par l’orbiter Mars Reconnaissance de la NASA (Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU)

Le cratère de Jezero est un terrain géologiquement riche, avec de nombreuses caractéristiques et minéraux formés par l’eau qui peuvent remonter à 3,6 milliards d’années. A cette même époque, la vie microbienne est apparue sur Terre.

Une vingtaine d’échantillons à prélever

Illustration d’artiste du rover Mars 2020 utilisant sa foreuse pour carotter un échantillon de roche sur Mars (crédit NASA/JPL-Caltech)

Perseverance n’est que l’étape une de 3 étapes de retour d’échantillons de sol martien sur Terre :

  1. Sélection et prélèvement des échantillons : Perseverance sélectionne les échantillons, les prélève et les dépose à un endroit précis.
  2. Récupération et transfert des échantillons : un autre rover vient ramasser les échantillons pour les mettre dans un système permettant de se mettre sur orbite martienne.
  3. Retour des échantillons : les échantillons mis sur orbite autour de Mars sont récupérés par un autre engin spatial, qui les rapporte sur Terre.

43 conteneurs d’échantillons de la taille d’un tube à essai sont stockés à bord du rover au début de la mission. 20 échantillons minimum devraient être prélevés.

Cette image montre un modèle conceptuel du conteneur d’échantillons en orbite de la NASA, qui contiendra des tubes d’échantillons de roches et de sols martiens qui seront renvoyés sur Terre. À droite se trouve le couvercle ; en bas à gauche se trouve un modèle du tube porte-échantillon.  Le conteneur d’échantillons aidera à maintenir le contenu à moins ~30°C pour aider à préserver les échantillons martiens dans leur état le plus naturel (Crédit NASA / JPL-Caltech)

Perseverance va laisser les tubes remplis d’échantillons martiens sur le sol. Ces échantillons sont prévus d’être prélevés par une autre mission. Le rover qui doit récolter les échantillons devrait décoller en 2026 au plus tôt. Une petite fusée embarquée appelée le Mars Ascent Vehicle (MAV) va ensuite placer les tubes d’échantillonnage en orbite basse martienne. Les échantillons seront ensuite renvoyés sur Terre grâce à une collaboration avec l’Agence Spatiale Européenne (ESA), qui lancera sa propre sonde, également en 2026, pour voler vers Mars, rencontrer le MAV, rassembler les tubes à essai et les rapporter.

Principe de la mission de retour d’échantillons « Mars Sample Return » (crédit ESA)

C’est une mission très compliquée, impliquant 2 nouveaux lancements depuis la Terre et un depuis Mars, ce qui n’a jamais été réalisé.

Une participation française renouvelée avec SuperCam

Mars 2020 emporte beaucoup d’instruments scientifiques qui ne sont pas tous de conception américaine. Comme pour Curiosity, la coopération internationale est à bord de Perseverance : la station météorologique est de construction espagnole et le radar de construction norvégienne. A cela s’ajoute une grosse participation française via le CNES et les laboratoires associés : SuperCam.

Les différents instruments de Perseverance (crédit NASA/JPL-Caltech)

L’instrument ChemCam sur Curiosity effectue avec succès depuis 8 ans de la chimie par laser sur des roches à entre 2 à 5 mètres de distance. Il a réalisé à ce jour environ 190 000 tirs sur le sol martien.

Cette réussite de l’IRAP (responsable scientifique de l’instrument) associé à plusieurs laboratoires et universités français (LESIA, LAB, OMP, LATMOS, IAS, ISAE), sous l’égide de l’agence spatiale française, le CNES, l’a perpétué dans l’évolution de ChemCam en SuperCam.

Derniers tests et verifications de l’instrument SuperCam à l’IRAP, avant sa livraison au Jet Propulsion Laboratory de la Nasa pour son intégration sur le rover de la mission Mars 2020 (crédit CNES/OLLIER Alexandre, 2019)

SuperCam, une réalisation à 90% française (le boitier électronique est américain et les cibles de calibration sont espagnoles), emporte 5 fonctionnalités (ChemCam n’en avait que 2) : les spectromètres LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) (déjà présent sur ChemCam) et RAMAN (nouveauté) pour analyser à distance la composition des roches martiennes grâce à des tirs lasers jusqu’à 7 mètres, un spectromètre infrarouge, micro-imageur couleur RMI (ChemCam ne voyait qu’en noir et blanc) et un microphone embarqué pour enregistrer le son engendré par l’impact laser du LIBS sur la roche jusqu’à 4 mètres, ainsi que le vent et les bruits du rover [détails à venir dans un futur article].

Image prise au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie, le 23 juillet 2019, montrant un gros plan de la tête du mât de télédétection de Mars 2020. La tête de mât contient l’instrument SuperCam (sa lentille est dans la grande ouverture circulaire). Dans les cases grises sous la tête de mât se trouvent les deux imageurs Mastcam-Z. Sur les côtés extérieurs de ces imageurs se trouvent les deux caméras de navigation du rover (Crédit NASA / JPL-Caltech)

Préparer la conquête humaine de Mars

Parmi l’un des nombreux objectifs de Mars 2020, Perseverance testera aussi si les futurs astronautes envoyés sur Mars pourraient produire de l’oxygène à partir de l’atmosphère de la planète rouge.

L’instrument MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) est un modèle d’essai pour la fabrication d’oxygène (O2) à partir du dioxyde de carbone qui constitue ~ 96% du gaz dans l’atmosphère de Mars. Les scientifiques espèrent que MOXIE produira jusqu’à 10 grammes par heure lors de son fonctionnement par intermittence.

L’expérience Moxie à bord de Mars 2020 (crédit NASA)

Une mission secondaire : un drone hélicoptère

Et pour la première fois, un hélicoptère robotique est à bord d’une mission extra-planétaire.

Pour en savoir plus :

Des articles complémentaires devraient être publiés sur le blog d’ici 2021 pour vous détailler davantage les instruments scientifiques et surtout pour l’atterrissage. A suivre !

Photo de couverture et sources principales : sites NASA/JPL et CNES.

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5 Comments

      • Merci à vous ! quand je vois de telle publi et pas beaucoup d’interactions, ça me fait vraiment mal au cœur. je ne sais pas pourquoi les gens ne sont pas intéressés par la science…. mais bref comprendre le monde est difficile.

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