Perseverance : des cailloux gênent le dernier carottage

Le 29 décembre, le rover Perseverance a effectué un forage du sol martien.

Tout s’est très bien passé jusqu’à l’étape de rangement du tube rempli d’échantillons dans le ventre du rover : des débris ont empêché le bras robotique de mettre le tube en stockage.

Un 6e forage

Avant de prélever un échantillon, Perseverance utilise la perceuse pour abraser les quelques millimètres supérieurs de la surface rocheuse à proximité de la cible de carottage prévue. Puis les instruments scientifiques sont placés le plus près possible de la roche exposée pour recueillir des données géochimiques et minéralogiques. Ensuite, des échantillons sont forés à partir de la surface martienne dans des tubes à échantillons ultrapropres à l’aide d’une perceuse rotative à percussion à l’extrémité du bras robotique de Perseverance. Après le forage, chaque tube d’échantillons est amené à l’intérieur du corps du rover, où il est évalué pour la quantité de roches prélevées, imagé et scellé hermétiquement [la séquence expliquée dans cet article].

Depuis l’atterrissage sur Mars le 18 février 2021, 7 tubes d’échantillons ont été remplis : 

• 1. Le premier était un tube témoin. Les tubes témoins (Perseverance en a 5) sont conçus pour capturer tous les contaminants rejetés par le rover lors de l’échantillonnage et seront acquis périodiquement tout au long de la mission. 

• 2. Le second tube était destiné à contenir une roche appelée « Roubion », mais aucune carotte de roche n’a été collectée. Ce résultat inattendu résulte probablement de l’effritement de la roche lors du forage. Il est devenu le premier échantillon de l’atmosphère martienne. 

• 3&4. Les troisième et quatrième échantillons ont été acquis par paire sur un affleurement au sommet d’une crête appelé « Rochette ». Cette stratégie d’échantillonnage par paires est conçue pour offrir des options de transfert d’échantillons vers les missions de suivi qui pourraient les ramener sur Terre. Cette paire d’échantillons, appelés « Montdenier » et « Montagnac », ont été les deux premières carottes de roche recueillies.

• 5&6. Les échantillons 5 et 6 « Salette » et « Coulettes » ont été prélevés sur un affleurement appelé « Brac », dans la région de « Séítah » [actus de novembre].

Le 29 décembre, Perseverance est située en face d’un affleurement rocheux appelé « Issole ». Un septième tube d’échantillons (le n°261) avec une carotte de roche appelée « Robine » est rempli.

Problème au moment du transfert du tube

Cependant, lors du transfert du trépan contenant l’échantillon dans le carrousel de trépans du rover (qui stocke les trépans et transmet les tubes au matériel de traitement des tubes à l’intérieur du rover), les capteurs ont indiqué une anomalie. Le rover a fait ce pour quoi il avait été conçu : la procédure de mise en stock a été stoppée et le rover a attendu les instructions des équipes de la mission sur Terre.

L’anomalie s’est produite lors du « Coring Bit Dropoff« . C’est lorsque le trépan, avec son tube et l’échantillon de sol martien à l’intérieur, est guidé hors de la perceuse à percussion (à l’extrémité du bras robotique) dans le carrousel de trépans (qui est situé sous le châssis du rover) [à 1 minute dans la vidéo ci-dessous]. 

Lors du traitement des échantillons de roche carottés précédemment, le trépan de carottage a parcouru 13,1 centimètres avant que les capteurs ne commencent à enregistrer le type de résistance attendue au premier contact avec la structure du carrousel. Cependant, cette fois-ci, le capteur a enregistré une résistance plus élevée que d’habitude environ 1 centimètre plus tôt que prévu, et une résistance beaucoup plus élevée que prévu pendant l’opération.

Après analyses, l’équipe de mission a envoyé une télécommande le 6 janvier pour extraire le foret et le tube rempli d’échantillons du carrousel. Au cours de ces activités, une série d’images ont été acquises par l’instrument Watson situé au bout du bras robotique. Les images ont montré qu’à l’intérieur du carrousel, il y a quelques morceaux de roches de moins d’1 centimètre de long qui freinent le mécanisme.

Investigations et opérations de retrait des cailloux

L’équipe est convaincue qu’il s’agit de fragments de la roche évidée qui sont tombés du tube d’échantillons au moment du carottage du trépan et qu’ils ont empêché le trépan de rentrer complètement dans le carrousel. Heureusement cette situation avait été anticipée lors des nombreux tests sur Terre et le carrousel peut fonctionner avec ces débris. Mais pour éviter tout endommagement et d’aggraver la situation, les ingénieurs du JPL ont décidé de retirer ces cailloux.

Des séquences opérationnelles ont alors été développées puis testées sur le jumeau du rover Perseverance au JPL pendant plusieurs jours. Le 12 janvier, une étude d’image détaillée du sol sous Perseverance a été réalisée pour avoir une image de référence.

Le lundi 17 janvier, la caméra WATSON a imagé le carrousel et ses cailloux et a également pris des images sous le rover pour établir exactement ce qui s’y trouvait avant le début des opérations sur Mars. Des télécommandes ont été ensuite envoyées au rover lui ordonnant de faire deux tests de rotation du carrousel, rotation d’environ 75 degrés avant de le remettre dans sa position d’origine. L’imagerie WATSON a montré que les deux cailloux supérieurs ont été éjectés au cours du processus.

Les deux autres cailloux, situés sous le carrousel, sont restés en place. Les ingénieurs avaient rencontré aussi ce cas de figure lors de certains des premiers essais effectués sur le banc d’essai terrestre et indiquent au 21 janvier que l’emplacement des deux cailloux restants peut ne pas poser de problème significatif pour le bon fonctionnement du carrousel, mais que des analyses et des tests continuent pour le confirmer.

Puis il a été décidé de vider le contenu du tube d’échantillons qui n’avait pas été stocké ni scellé sur le sol martien. Les ingénieurs n’étaient pas certains de la quantité de roche carottée restante dans le tube et ils souhaitent vider complètement le tube pour le préparer à une autre tentative d’échantillonnage.

Le samedi 15 janvier, l’équipe a réalisé une expérience en utilisant la perceuse rotative à percussion de Perseverance. Une fois que le bras robotique a orienté la perceuse avec l’extrémité ouverte du tube échantillon 261 inclinée d’environ 9 degrés sous l’horizontale, la broche de forage du rover a tourné puis s’est étendue. La caméra Mastcam-Z a capturé l’événement. L’imagerie de l’expérience montre une petite quantité de matériau d’échantillon tombant du trépan/du tube d’échantillon.

Plus tard ce même jour martien, le trépan a été positionné verticalement sur « Issole » (la roche qui a fourni cette dernière carotte) pour voir si un échantillon supplémentaire tomberait sous la force de gravité. Cependant, l’imagerie Mastcam-Z de l’intérieur du 261 après cette manœuvre ultérieure a montré qu’il contenait encore un échantillon.

Le lundi 17 janvier, l’équipe a commandé une autre opération de la perceuse rotative à percussion dans le but de déloger plus de matériau du tube. Le tube ouvert dirigé vers le sol martien a été secoué pendant 208 secondes au moyen de la fonction de percussion de la perceuse.

Les images Mastcam-Z prises après l’événement montrent que plusieurs morceaux d’échantillon ont été déversés sur la surface.

Les images du tube 261 semblent indiquer qu’il reste peu ou pas de débris de l’échantillon de roche carottée.

Au 21 janvier, date de la dernière publication du JPL, les prochaines étapes du rover Perseverance et des prélèvements de sol martien sont en cours de discussion.

Sources : https://mars.nasa.gov/mars2020/