Le robot de la NASA arrive sur Mars ce jeudi (18); tout savoir sur la mission

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Après un voyage de plus de six mois et 200 millions de km, la mission Mars 2020 de la NASA, transportant le robot rover Perseverance, atteint enfin Mars.

L’atterrissage est prévu pour 17h55 (heure de Brasilia) jeudi (18) à un endroit connu sous le nom de cratère Jezero. L’événement sera diffusé en direct sur la chaîne YouTube de la Nasa, NasaTV, à partir de 16 h 15.

La persévérance est encore un autre dans une longue lignée de robots explorateurs de planètes rouges développés par la NASA, qui a commencé avec Sojourner (1997) et comprend les «jumeaux» Spirit and Opportunity (2004) et Curiosity (2012), le seul qui soit encore en activité .

Sa mission est de trouver des preuves que Mars a déjà eu les conditions pour soutenir la vie dans le passé. Son site d’atterrissage est le delta d’une ancienne rivière, et il transporte des instruments capables d’analyser les minéraux du sol et de détecter les composés organiques à bord. En outre, il testera également certaines technologies innovantes qui pourraient être essentielles dans les futures missions habitées sur la planète.

Comment la persévérance at-elle atterrir?

Lancer un rover pesant une tonne dans l’espace est la partie facile d’une mission sur Mars. Le vrai défi sera de débarquer Persévérance sur la planète, quelque chose de si complexe que jusqu’à aujourd’hui, seule la moitié des missions qui ont tenté cette manœuvre ont réussi.

Le trajet de l’orbite martienne au sol prend sept minutes, et il doit se faire de manière complètement automatisée, sans aucune communication avec la Terre. En effet, actuellement, un signal radio met 14 minutes pour aller de notre planète à Mars.

Autrement dit, lorsque nous recevons l’information que le rover a commencé sa descente, il sera déjà à la surface de la planète. C’est pourquoi les scientifiques appellent cette période «7 minutes de terreur», car jusqu’à ce qu’ils reçoivent la confirmation de l’atterrissage, il n’y a rien d’autre à faire que d’espérer pour le mieux.

Diagramme de séquence d’atterrissage (EDL, entrée, descente et atterrissage) de Perseverance on Mars. Image: NASA / JPL

La principale difficulté à l’atterrissage est que l’atmosphère de Mars est beaucoup plus mince que celle de la Terre. Cela n’offre pas de résistance au rover, qui tombe à grande vitesse. Pour ralentir le véhicule et éviter qu’il ne devienne une crêpe sur le sol martien, il est nécessaire de combiner plusieurs techniques, réalisées avec une précision absolue.

Au début de son entrée dans l’atmosphère martienne, le rover est protégé par un bouclier thermique de 4,5 mètres de diamètre, qui devra résister à des températures supérieures à 1000 ° C. Quatre minutes après le début de la manœuvre, à 11 km d’altitude, un parachute supersonique de 21 mètres de diamètre s’ouvre pour réduire encore la vitesse.

20 secondes plus tard, le bouclier thermique est éjecté afin que les caméras et les radars au bas du rover puissent avoir une bonne vue du sol. Le parachute reste ouvert jusqu’à une hauteur d’environ 2 km, lorsqu’il se sépare.

L'image montre le rover Perseverance recevant le bouclier thermique qui le protégera lors de l'atterrissage sur Mars
Persévérance à recevoir le bouclier thermique (la pièce conique avec la couleur du sable en bas de l’image) qui le protégera de la chaleur lors de l’entrée dans l’atmosphère martienne. Photo: Nasa / JPL

Pourtant, le rover, qui est attaché à une plate-forme, voyage trop vite. L’avant-dernière étape consiste à utiliser des rétro-fusées montées sur la plate-forme pour ralentir davantage le véhicule. La technique est similaire à celle utilisée par SpaceX, qui alimente les moteurs de sa fusée Falcon 9 pour réduire la vitesse avant l’atterrissage.

Lorsque la plate-forme atteint une altitude de 20 mètres au-dessus du sol, la dernière étape se produit: elle plane dans les airs, et utilise des câbles pour descendre doucement le rover au sol. Dès qu’il atterrit, les câbles sont coupés et la plate-forme s’envole. La séquence entière est présentée dans la vidéo ci-dessous:

Aussi complexe que cela puisse paraître, cette méthode a déjà été utilisée avec succès pour faire atterrir le rover Curiosity il y a huit ans.

Frapper la cible

Même avec toute la technologie dont nous disposons, nous ne pouvons toujours pas «frapper la cible» en atterrissant sur une autre planète: la zone d’atterrissage de Perseverance est un cercle d’environ 10 km de diamètre. Si nous voulons envoyer des missions habitées sur la planète, nous devrons améliorer cette précision.

Deux instruments seront testés afin que les futures missions puissent avoir des atterrissages plus précis: l’un d’eux est Medlei-2, un ensemble de capteurs embarqués dans le bouclier thermique de l’engin spatial qui collectera des données lors de la descente.

L’autre s’appelle Terrain Relative Navigation: le vaisseau spatial prendra des photos lors de la descente et les comparera à une carte obtenue en orbite. S’il y a des différences, ou des obstacles imprévus, elle pourra prendre des mesures pour corriger le parcours et atterrir en toute sécurité.

Instruments embarqués

Le rover lui-même est la star de la mission. Il est basé sur le projet Curiosity, qui explore la planète rouge depuis huit ans. L’une des principales nouveautés est les caméras: Curiosity dispose de 17 caméras, dont 4 sont capables d’images couleur. Perseverance dispose de 23 caméras, la plupart en couleur.

De plus, la Mastcam-Z, une caméra montée sur la pointe d’un bras robotique, peut désormais zoomer et prendre des photos et des panoramas en HD, ce qui promet des images encore plus impressionnantes de notre planète voisine. Et pour la première fois, un rover a des «oreilles»: deux microphones capables de capter les sons de l’atmosphère martienne et des outils en fonctionnement.

Les outils à l’extrémité du bras robotique ont également été améliorés, y compris un trépan plus gros pour obtenir des échantillons de roche. Les roues ont été renforcées pour mieux supporter les roches acérées du sol martien, et le poids total du rover a également augmenté: il est de 1025 kg, soit 126 kg de plus que dans Curiosity.

L'image montre le rover Perseverance en cours de préparation par des techniciens dans un laboratoire de la NASA
Rover Perseverance en cours de préparation par des techniciens de la NASA. Photo: Nasa

Connaître les environs

Deux autres instruments sont liés à la collecte de données. MEDA (Mars Enviromental Dynamics Analyzer, Mars Environmental Dynamics Analyzer) mesurera la quantité et la taille des particules de poussière dans l’atmosphère, en plus de la température, de l’humidité, de la pression et du rayonnement solaire dans l’atmosphère. Ces données seront corrélées aux paramètres de fonctionnement de Perseverance, afin de corréler l’influence du climat martien sur son fonctionnement.

Des échantillons de tissus et de matériaux qui seront utilisés dans les combinaisons spatiales pour les futures missions habitées seront placés à l’extérieur de Perseverance, sur les «cibles» utilisées pour calibrer un instrument appelé Sherloc. Le but est d’analyser leur comportement lorsqu’ils sont exposés à l’atmosphère martienne.

La persévérance aidera le premier vol sur une autre planète

L’hélicoptère Ingenuity est une autre «expérience» qui se déroulera à bord de Perseverance. Le petit avion a deux hélices de 1,2 mètre de diamètre, qui tourneront à 2400 tr / min et ne pèseront que 1,8 kg.

Illustration de l'hélicoptère Ingenuity survolant le paysage martien
L’hélicoptère Ingenuity sera le premier avion à rotor à voler sur une autre planète. Photo: Nasa

Il sera exploité à distance et de manière semi-autonome: les scientifiques enverront des commandes à l’avion, qui les exécutera à l’heure prévue.

Ingenuity a des caméras à bord, mais nous ne verrons pas un «live» du premier vol sur une autre planète: les premières données de télémétrie arriveront quelques heures après le vol, les informations les plus lourdes arriveront dans les prochains jours ou deux. Des caméras de persévérance seront également utilisées pour documenter le moment.

Produire de l’oxygène

L’expérience la plus importante pour les futures missions est peut-être le Moxie, qui produira de l’oxygène à partir de dioxyde de carbone dans l’atmosphère martienne. En conséquence, les astronautes qui exploreront la planète rouge n’auront pas besoin de transporter de lourds réservoirs d’oxygène liquide, ce qui rendrait une mission beaucoup plus coûteuse et complexe.

Dans cette version, Moxie produira de l’oxygène à une échelle expérimentale, de 6 à 10 grammes par heure. Les scientifiques travaillent déjà sur une version «grandeur nature», qui occupera un espace d’un mètre cube, pèsera environ une tonne (le même poids que Perseverance) et produira 2 à 3 kg d’oxygène par heure.

Mars sera une planète habitée par des robots

La persévérance et la curiosité ne seront pas les seuls robots explorant la surface martienne. En mai de cette année, les Chinois espèrent atterrir un rover sans nom faisant partie de Tianwen-1, leur première mission sur la planète.

Le vaisseau spatial est déjà sur une orbite elliptique de 400 km x 180000 km, avec une inclinaison de 10 degrés, autour de Mars. Progressivement, il réduira son altitude, atteignant 265 km à son point le plus bas. À titre de comparaison, cela représente un peu plus de la moitié de la distance entre notre planète et la Station spatiale internationale.

L'image montre le modèle du rover chinois envoyé sur Mars lors de la mission Tianwen-1, en cours de test sur Terre
Modèle de rover chinois envoyé sur Mars, en cours de test sur Terre. Image: CNSA

Cette manœuvre permettra à Tianwen-1 de photographier la région d’Utopia Planitia, où le rover va atterrir, avec une résolution de seulement 50 cm par pixel.

L’emplacement exact de l’atterrissage est un secret, mais les coordonnées 110 318 degrés de longitude est et 24 748 degrés de latitude nord ont déjà été trouvées, puis supprimées, dans une publication chinoise.

Une partie de la région d’Utopia Planitia, où Tianwen-1 tentera d’atterrir son rover. Image: NASA / JPL / Université de l’Arizona

« L’objectif principal de la mission est de rechercher et de cartographier la distribution de l’eau gelée à la surface et sous terre » à partir de Mars, a déclaré Long Xiao, spécialiste des planètes à l’Université chinoise de géoscience, dans un communiqué sur le site Space News.

Si les Chinois réussissent à atterrir, nous aurons sur la surface martienne trois rovers et une sonde (InSight, qui a atterri en 2018). En pratique, pour la première fois de notre histoire, nous maintiendrons le contact avec une planète «habitée», mais entièrement par des robots construits pour satisfaire la curiosité humaine insatiable.