Mars Sample Return : le nouveau scenario

La NASA a annoncé le 27 juillet un grand changement dans le scénario de la mission de retour d’échantillons martiens : Mars Sample Return (MSR).

Le rover Perseverance actuellement sur Mars n’est que la première de plusieurs étapes pour ramener des prélèvements de roches martiennes sur Terre : il collecte les échantillons et devait les déposer dans des endroits précis pour être récupérés par la mission MSR qui comprend elle-même plusieurs sous-missions.

La revue de conception du design de la mission MSR est désormais achevée et « l’équipe du programme a évalué et affiné l’architecture afin de réduire la complexité des futures missions et augmenter les chances de succès  » selon le communiqué de la NASA.

Auparavant, la mission prévoyait qu’un rover, le Sample Fetch Rover, vienne ramasser les échantillons déposés sur le sol au gré de la route suivie par le rover Perseverance. Ce Fetch Rover les déposait ensuite dans un système, le Sample Retrieval Lander (SR), permettant de mettre sur orbite martienne une seule grande cartouche (Sample Canister) grâce au Mars Ascent Vehicle (MAV), la première fusée extraterrestre. Les échantillons mis sur orbite autour de Mars sont alors récupérés par un autre engin spatial, le Earth Return Orbiter (ERO), qui les rapporte sur Terre.

Le concept de la mission Mars Sample Return avant 2022 (crédit ESA)

Arrivé le 18 février 2021, le rover Perseverance a déjà collecté une dizaine d’échantillons de roches et ses performances sont telles qu’il est envisagé qu’il fonctionne jusqu’en 2029. Désormais, dans le nouveau concept, c’est Perseverance qui apportera lui-même les échantillons au Sample Retrieval Lander. Le Sample Fetch Rover et son atterrisseur associé sont annulés du programme.

Pour la postérité, illustration de ce qu’aurait pu être le Sample Fetch Rover (crédit ESA)

L’atterrisseur de la mission MSR, le Sample Retrieval Lander comprendra 2 hélicoptères de récupération basés sur la conception de l’hélicoptère Ingenuity, qui a effectué 29 vols sur Mars à ce jour, et a survécu plus d’un an au-delà de sa durée de vie prévue au départ. Les hélicoptères fourniront une capacité secondaire pour récupérer des échantillons déposés à la surface de Mars. Ils devraient avoir un petit bras pour collecter les échantillons, d’une capacité d’emport de 150 grammes (un tube rempli) et des petites roues pour se déplacer à la surface de Mars. A l’aide d’une caméra, ils devraient prendre des images du décollage du MAV.

Le reste de la mission MSR est inchangé et l’équipe du programme MSR espère rapporter 30 tubes échantillons de Mars sur Terre.

Illustration du nouveau concept de la mission mars Sample Return (crédit NASA/JPL-Caltech)

La contribution de l’ESA à Mars Sample Return diminuée

Mars Sample Return est une mission sous l’égide de la NASA avec une participation de l’ESA.

La NASA fournit le Sample Retrieval Lander, les 2 hélicoptères, et le Mars Ascent Vehicle (MAV).

L’ESA fournit le Earth Return Orbiter (ERO) chargé de récupérer la cartouche d’échantillon et de la ramener sur Terre. Dans le projet précédent, l’ESA fournissait le Sample Fetch Rover. A la place, l’agence spatiale européenne va fournir l’un de ses sous-ensembles : le Sample Transfer Arm (STA), le bras de transfert des échantillons ramené par Perseverance ou les hélicoptères dans le MAV.

Le bras robotique atterrira sur Mars pour récupérer les tubes d’échantillonnage que le rover Persévérance de la NASA recueille actuellement à la surface. Capable de « voir », de « sentir » et de prendre des décisions autonomes, le bras de transfert d’échantillons identifiera, récupérera et transférera les tubes dans la première fusée lancée d’une autre planète, le MAV. Ce n’est qu’après que le robot a fermé le couvercle du conteneur que les échantillons martiens seront lancés pour un rendez-vous avec l’Earth Return Orbiter (ERO) de l’ESA et ramèneront les prélèvements sur Terre. Le bras de transfert d’échantillons est conçu pour être autonome, hautement fiable et robuste. Son architecture imite un bras humain avec une épaule, un coude et un poignet, et a son propre cerveau et ses propres yeux intégrés. Le robot peut effectuer une large gamme de mouvements avec sept degrés de liberté. (crédit Leonardo/Maxon/GMV/ OHB Italia/ SAB Aerospace s.r.o)

Le système de capture, de confinement de la cartouche d’échantillon sur l’orbiteur est fourni par la NASA. Ce système va capturer et orienter le conteneur, puis le préparer pour le retour sur Terre à l’intérieur du système de rentrée atmosphérique, le Earth Entry System, pour un atterrissage sur Terre.

Le système de capture / confinement et de retour (à bord de l’orbiter de retour de la Terre) capture le récipient d’échantillon en orbite, l’oriente et le transfère dans une zone propre pour le retour sur Terre – Responsable/crédit : Goddard Space Flight Center

Le planning inchangé

Les dates de lancement prévues pour le Earth Return Orbiter et le Sample Retrieval Lander sont respectivement à l’automne 2027 et à l’été 2028. Le retour des échantillons sur Terre aurait lieu en 2033.

Le programme devrait entrer dans sa phase de conception préliminaire en octobre. Dans cette phase, qui devrait durer environ 12 mois, le développement technologique sera terminé et des prototypes d’ingénierie des principales composantes de la mission seront fabriqués.

Comme rappelé par la NASA, « apporter des échantillons de Mars sur Terre permettrait aux scientifiques du monde entier d’examiner les spécimens à l’aide d’instruments sophistiqués trop grands et trop complexes pour être envoyés sur Mars et permettrait aux générations futures de les étudier. La conservation des échantillons sur Terre permettrait également à la communauté scientifique de tester de nouvelles théories et modèles au fur et à mesure de leur développement, tout comme les échantillons d’Apollo renvoyés de la Lune le font depuis des décennies. Ce partenariat stratégique de la NASA et de l’ESA atteindra un objectif d’exploration du Système Solaire, une priorité élevée depuis les années 1970 et dans les trois dernières enquêtes décennales de la National Academy of Sciences« .

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