Mars pas cher : les scientifiques travaillent pour révolutionner l’accès à la planète rouge

Mars Pas Cher : Les Scientifiques Travaillent Pour Révolutionner L'accès

Alors que la NASA, l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Chine prévoient des missions coûteuses pour collecter des échantillons de Mars, de plus en plus de chercheurs recherchent de nouvelles façons moins coûteuses d’explorer la planète rouge.

Que ce soit par le biais d’hélicoptères améliorés ou d’atterrisseurs et d’orbiteurs plus abordables, ils disent qu’il est temps de créer une gamme de nouvelles façons de collecter plus de données à partir d’une variété d’endroits sur Mars.

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Les scientifiques veulent rendre l’accès à notre voisin rouge moins cher. Image : Dima Zel –

Bethany Ehlmann, planétologue au California Institute of Technology de Pasadena, aux États-Unis, partage cette intention. « Mars, comme la Terre, est diversifiée. Différents endroits captent différents signaux environnementaux », a-t-elle déclaré dans une interview avec le site Web Space. « Il y a beaucoup d’exploration à faire », a-t-il ajouté, citant la possibilité de visiter des endroits incroyables et exotiques que les vaisseaux spatiaux ont photographiés depuis l’orbite, tels que le système de canyons Valles Marineris et les calottes glaciaires martiennes.

« Un système aussi compliqué que Mars nécessite de l’étendue et de la profondeur », a déclaré Ehlmann. « Et cela signifie trouver de nouvelles façons d’explorer plusieurs sites, en abaissant le prix par mission grâce à la technologie ou à de nouveaux paradigmes et collaborations programmatiques. Imaginez une demi-douzaine d’explorateurs mobiles de Mars exploités par des universités à travers le pays. Cela rendrait les étudiants enthousiasmés par les carrières en sciences et en génie », estime le chercheur.

Beaucoup d’argent impliqué dans l’exploration de Mars par la NASA

Après des décennies d’exploration de la planète, « beaucoup des questions importantes qui restent ne peuvent être résolues qu’avec des bottes au sol, qu’elles soient robotiques ou humaines », a déclaré Ehlmann.

Selon Robert Lillis, directeur associé des sciences planétaires et de l’astrobiologie au Laboratoire des sciences spatiales de l’Université de Californie, la NASA a toujours été une agence très prudente. « C’est tout à fait compréhensible, étant donné que l’argent des contribuables est dépensé », a-t-il déclaré.

Lillis appelle le programme de petites missions d’exploration planétaire innovantes (SIMPLEX) de l’agence un « effort audacieux » pour faciliter la science planétaire de classe mondiale à une fraction du coût d’une mission de découverte typique.

Le programme Discovery de la NASA soutient des efforts d’exploration ambitieux mais relativement peu coûteux. La limite de coût actuelle pour une mission de découverte est d’environ 500 millions de dollars.

« SIMPLEx est également un projet pionnier dans l’étude du compromis entre le coût et le risque », a déclaré Lillis. « Par exemple, la mission Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorer (EscaPADE) est une entreprise SIMPLEx qui promet un très bon rapport coût-bénéfice en termes de science par dollar », a expliqué Lillis, chercheur principal pour EscaPADE. Le coût total de cette mission vers Mars, qui devrait atteindre l’orbite de la planète rouge en 2026, est estimé à moins de 80 millions de dollars.

Selon Lillis, les sondes jumelles EscaPADE fourniront une perspective stéréo unique dans le système très complexe de la haute atmosphère de Mars. « Nos deux vaisseaux spatiaux – Blue et Gold – nous fourniront deux paires d’yeux, nous permettant, pour la première fois, de comprendre la réponse en temps réel des modèles de perte atmosphérique de Mars aux rafales et coups de vent électromagnétiques du vent solaire de la planète , dit-il.

Toujours selon le scientifique, l’adoption d’approches « NewSpace » pour le développement d’engins spatiaux permettra à de petites constellations de satellites d’explorer et de surveiller l’atmosphère martienne avec une fidélité et une couverture sans précédent. « Nous pourrons voir toutes les parties de la planète à tout moment de la journée, de la surface à la haute atmosphère. »

Lillis a ajouté que ce type de « conscience de la situation » sera crucial pour protéger les futurs exploiteurs humains de deux manières principales.

Premièrement, une meilleure caractérisation de la pression atmosphérique et du vent près de la surface permet une entrée, une descente et un atterrissage plus sûrs. Deuxièmement, la surveillance météorologique permettra des prévisions météorologiques précises grâce à l’assimilation des données.

Le JPL étudie un dispositif d’atterrissage à haute énergie d’impact sur Mars

« Lorsque nous parlons de prévisions météorologiques sur Mars importantes pour la sécurité des explorateurs, nous parlons de tempêtes de poussière, régionales ou mondiales », a déclaré Lillis. « Les tempêtes de poussière réduisent la production d’énergie solaire et la visibilité. »

Une nouvelle technologie pour atterrir sur Mars à moindre coût et en toute sécurité est le concept SHIELD (High Impact Energy Landing Device), actuellement à l’étude au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie du Sud. « Le SHIELD est essentiellement un train d’atterrissage et un amortisseur », a déclaré Louis Giersch, chercheur principal du SHIELD.

Il est de plus en plus difficile de soulever lhelicoptere

Hélicoptère Rover Perseverance and Ingenuity : Partenariat dans l’exploration de Mars. (Image : Divulgation/NASA)

« Il ne sera pas en mesure de mettre un vaisseau spatial comme le rover Perseverance à la surface, mais cela pourrait permettre aux scientifiques d’étudier davantage la surface martienne lorsqu’ils voyagent avec les missions plus importantes de la NASA », a ajouté Giersch. « Nous évaluons toujours quels types d’instruments scientifiques ont du sens, mais les capteurs météorologiques, les caméras et les spectromètres de masse sont tous sur la planche à dessin. »

Selon Giersch, l’objectif du SHIELD est de réduire les coûts d’atterrissage sur Mars d’un ordre de grandeur, rendant viable un large éventail de missions potentielles. Par exemple, la technologie pourrait permettre à la NASA de faire atterrir des dizaines de robots individuels dans un laps de temps relativement court, parsemant la planète de sondes.

Giersch a également déclaré que le SHIELD imposera plus de limitations aux charges utiles scientifiques par rapport aux plates-formes d’exploration conventionnelles de Mars. « Les charges utiles scientifiques devront être encore plus compactes et robustes », a-t-il déclaré, « mais avec l’avantage attendu d’un accès plus fréquent à la surface martienne en raison du coût réduit de la mission ».

Nathan Barber, ingénieur système pour le SHIELD au JPL, pense que l’opportunité d’un accès fréquent et peu coûteux à Mars est là. «Cette porte a été ouverte lorsque les cubes Mars Cube One (MarCO) A et B, surnommés EVE et WALL-E, ont effectué un survol réussi de Mars en novembre 2018. La paire, qui n’a coûté que 18,5 millions de dollars à JPL pour construire et exploiter , a fait du stop avec la plate-forme InSight Mars de la NASA.

« SHIELD peut être livré en un seul module d’atterrissage ou plusieurs en un seul lancement. Un module d’atterrissage à faible coût comme SHIELD peut permettre des mesures ou une exploration pour la première fois de pionniers, telles que des informations de mise à la terre essentielles pour des missions plus importantes et plus coûteuses », a expliqué Barber.

« L’augmentation de l’accès à l’espace est passionnante car cela signifie davantage d’opportunités pour la science sur Mars. Si une nouvelle classe de missions interplanétaires à faible coût devait se concrétiser, cela favoriserait un ensemble d’enquêtes encore plus diversifié et offrirait une opportunité à de nombreux nouveaux scientifiques et ingénieurs qui commencent leur carrière », a-t-il ajouté.

Barber a en outre déclaré que « des missions d’engins spatiaux plus petits et moins coûteux pourraient fournir une science de classe décennale en parallèle avec la campagne de retour d’échantillons de Mars ».

Pour le scientifique, le changement de paradigme en termes de capacité et de coût peut être attribué à de nombreux facteurs, « d’une réduction d’un ordre de grandeur du coût de lancement, rendue possible par le covoiturage et les petits lanceurs émergents, à la fabrication d’instruments scientifiques capables d’une haute précision et /ou des mesures fondamentalement nouvelles ».

Cependant, une autre idée d’enquête future sur Mars a déjà été renforcée par les différents vols de l’hélicoptère Ingenuity de la NASA. Et qu’est-ce qui vient ensuite? « L’ingéniosité est allée au-delà de ce que nous aurions pu imaginer », a déclaré Shannah Withrow-Maser, responsable des systèmes de véhicules hélicoptères pour Mars Science au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley. « Chaque vol nous apprend de plus en plus et ouvre des portes à de futurs concepts de mission », a-t-elle déclaré.

Une idée qui fait son chemin est un hélicoptère de survol de Mars plus avancé, « un appareil hexacoptère qui peut transporter des charges utiles plus importantes et parcourir de plus longues distances que l’Ingenuity », selon Withrow-Maser. Elle a déclaré que cette approche Mars Science Helicopter prend forme grâce aux moments d’apprentissage fournis par les données Ingenuity, qui sont téléchargées et évaluées après chaque vol.

« Vous retenez un peu votre souffle à chaque fois qu’Ingenuity vole », a déclaré Withrow-Maser. « Nous prenons un vol à la fois. Cela dépasse de loin les limites de ce qui a été conçu et testé ici sur Terre. »

« Nous sommes capables de faire des choses vraiment cool avec des hélicoptères », a déclaré Withrow-Maser, « décoller de n’importe où et aussi survoler des objets d’intérêt ».

Un futur déploiement dans les airs d’un hexacoptère, qui serait largué au milieu du processus d’entrée, de descente et d’atterrissage, est en cours d’évaluation. Potentiellement, une variété de caractéristiques de Mars qui sont difficiles ou impossibles à explorer pour les rovers pourraient être étudiées – par exemple, les calottes glaciaires, les falaises verticales et les volcans de boue.

L’engin peut également passer sur des bandes martiennes sombres intrigantes connues sous le nom de lignes de pente récurrentes, qui pourraient être des signes d’activité d’eau liquide. Un hexacoptère peut également aider à cartographier les profils verticaux de l’atmosphère ou même à plonger dans les ouvertures des tubes de lave.

« La communauté commence tout juste à se faire une idée de ce qui peut être fait avec l’exploration aérospatiale », a déclaré Withrow-Maser. « Un hélicoptère nous permet d’aller beaucoup plus loin et plus vite. Les nouvelles plates-formes de véhicules peuvent être un catalyseur pour toutes sortes de sciences. Je pense que nous sommes en bonne position pour pouvoir profiter de toutes les opportunités qui se présentent à nous. »

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