Astromobile

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Vue d'artiste de deux astromobiles sur le sol martien

Une astromobile, (également connu sous le nom anglais rover [1]) est un véhicule conçu pour explorer la surface d'une autre planète ou d'un corps céleste. Au cours de ses déplacements, elle mène des observations et des analyses de son environnement, souvent de façon quasi autonome et guidée depuis la Terre.

Certains, comme le rover lunaire de la NASA, sont conçus pour transporter des astronautes et être pilotés par eux.

Caractéristiques générales[modifier | modifier le code]

L'astromobile se distingue de l'atterrisseur par sa mobilité qui lui permet d'étudier une région plus étendue que celle du site d'atterrissage. Elle peut être dirigé vers une zone intéressante aux reliefs contrastés qui ne permet pas d'atterrir en sécurité comme un cratère, un affleurement ou des rochers. Au-delà des obstacles rencontrés sur le terrain, la mobilité de l'astromobile est aussi limitée par les conditions climatiques et d'ensoleillement. Elle est souvent équipé de panneaux solaires qui lui fournissent l'énergie nécessaire à ses déplacements.

Contrairement à un orbiteur qui effectue des observations et des mesures depuis une orbite, l'astromobile peut analyser physiquement les matériaux et roches en surface. En effet, elle peut être équipée d'instruments scientifiques variés (spectromètre, foreuse, four, capteurs, appareils photographiques) qui permettent d'apporter des informations plus précises sur la composition des matériaux. La zone de prospection de l'astromobile se limite à une région proche du site d'atterrissage. Le choix d'utiliser une astromobile est audacieux car la phase d'atterrissage est particulièrement délicate et souvent la raison de l'échec de la mission.

La distance qui sépare l'astromobile de la Terre ne permet pas de communiquer en temps réel. Dans le cas de la planète Mars comme sur la mission Mars Exploration Rover, le temps du signal aller-retour peut atteindre une quarantaine de minutes suivant la position des planètes. L'astromobile doit donc être conçue pour fonctionner de manière autonome et avec en général une aide reçue assez limitée.

Rovers sur la Lune[modifier | modifier le code]

Programme soviétique : Lunokhod 1 et 2 (1970 et 1973)[modifier | modifier le code]

Profil de la mission Lunokhod
Articles détaillés : Lunokhod 1 et Lunokhod 2.

Durant les années 1960 les soviétiques développent dans le secret une astromobile lunaire nommée Lunokhod 1A et qui a pour ambition d'être le premier robot commandé sur la Lune. Il est radiocommandé depuis la Terre par un personnel spécialement entraîné au temps différé entre les ordres l'action et le retour visuel. Une fusée lance l'astromobile le 19 février 1969 mais l'explosion d'un propulseur d'appoint au décollage conduit à l'échec de la mission.

Une nouvelle tentative est effectuée en novembre 1970 avec la mission Luna 17 transportant l'astromobile Lunokhod 1. Une fusée Proton est lancée avec succès depuis Baïkonour le 10 et atteint l'orbite lunaire cinq jours plus tard[2]. Après deux jours en orbite l'astromobile atterrit sur la mare lunaire nommée Mare Imbrium et envoie le premier signal le 17 novembre. C'est la première astromobile guidée depuis la Terre sur un corps céleste. Lunokhod 1 est un véhicule à huit roues composé d'un caisson principal à large couvercle, d'antennes, de caméras vidéos et d'instruments pour analyser le sol. L'alimentation électrique est fournie par des panneaux solaires et l'astromobile est conçu pour fonctionner durant trois jours lunaires[3]. Du 17 au 22 novembre l'astromobile parcourt 197 m et au cours de 10 séances de communication transmet 14 images rapprochées de la Lune et 12 vues panoramiques. Il a analysé la surface lunaire durant 11 mois en effectuant plusieurs centaines de tests. À cette période le dernier contact avec Lunokhod 1 est obtenu le 14 septembre 1971[2].


Le 8 janvier 1973, la sonde Luna 21 transportant l'astromobile nommée Lunokhod 2 est lancée avec succès en direction de la Lune. Les caractéristiques de cette astromobile sont similaires à celles de Lunokhod 1 ; Une masse de 840 kg, 1,7 m de long pour 1,6 m de large et monté sur 8 roues, mais est équipée d'un appareil photographique de qualité pour obtenir des vues panoramiques et une meilleure représentation de la topographie lunaire. L'alimentation électrique est fournie par des panneaux solaires et une source de chaleur radioactive fonctionnant au polonium 210 permet de limiter la chute de température de l'astromobile qui a lieu durant la nuit[4]. La sonde se place sur orbite lunaire le 12 et réussit son atterrissage le 16 janvier 1973 sur la bordure orientale de la région de Mare Serenitatis. C'est la deuxième astromobile contrôlée depuis la Terre à se poser sur un corps céleste. Lunokhod 2 reste opérationnel pendant environ 4 mois à analyser le sol lunaire parcourant au total plus de 42 km[5] sur divers reliefs comme de petites collines et renvoie vers la Terre 86 images panoramiques ainsi que plus de 80 000 images de qualité.

En 2013, Lunokhod 2 détient le record de la plus grande distance parcourue par une astromobile.

Programme américain : Apollo 15 à 17 (1971-1972)[modifier | modifier le code]

Rover lunaire de la mission Apollo 15
Article détaillé : rover lunaire.

Au début des années 1970 la NASA développe un véhicule nommé Lunar Roving Vehicle dans le cadre du programme Apollo de manière à faciliter l'exploration des astronautes à la surface de la Lune. C'est un véhicule à quatre roues, de trois mètres de long et d'une masse d'environ 200 kg à vide. Le châssis fabriqué en alliage d'aluminium est conçu en trois parties reliées au centre de l'astromobile de façon à pouvoir être plié dans le Module lunaire Apollo. Conçu pour transporter deux astronautes et du matériel, trois LRV ont été utilisés lors des derniers vols Apollo.

Le premier d'entre eux est piloté par les astronautes David Scott et James Irwin, du 31 juillet au 2 août 1971, lors de la mission Apollo 15. Les deux hommes parcourent plus de 27 km au pied du Mont Hadley.

Deux autres rovers similaires ont été utilisés en avril et décembre 1972 lors des missions Apollo 16 (John Young et Charles Duke) et Apollo 17 (Eugene Cernan et Harrison Schmitt), les astronautes séjournant également trois jours sur la Lune et y parcourant respectivement 26,7 km et 35,9 km.

Compte tenu des distances parcourues, les découvertes réalisées lors de ces trois missions n'auraient pas été possibles sans ces véhicules[6].

Programme chinois : Chang'e 3 (2013-2014)[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Chang'e 3.

Lancé le 1er décembre 2013, le vaisseau Chang'e 3 (troisième sonde lunaire chinoise) se pose sur la Lune le 14 décembre et, quelques heures plus tard, le rover Yutu (En chinois : 玉兔 ; pinyin : yù tù ; littéralement : « Le lapin de jade », en référence au lapin lunaire est déposé à la surface. Sa mission a une durée de trois mois (trois jours et trois nuits lunaires). Il s'agit du premier engin à se poser sur la Lune depuis 40 ans.

Le rover Yutu a une masse de 140 kg (dont 20 kg de charge utile), est haut de 1,5 mètres et se déplace sur 6 roues. Il comporte un mât supportant les caméras ainsi qu'une antenne parabolique utilisée pour les communications avec la Terre. Un bras articulé sert de support à l'un des instruments scientifiques. Son énergie lui étant fournie par des panneaux solaires, il se met en veille durant la nuit lunaire (longue de 15 jours terrestres) lorsque la température tombe à -180 °C, survivant alors grâce à l'énergie stockée dans ses batteries et des unités de chauffage à base d'isotopes radioactifs de plutonium 238.

Rovers sur Mars[modifier | modifier le code]

Prop-M (1971, échec)[modifier | modifier le code]

La mission soviétique Mars 3 est constituée d'un orbiteur et d'un atterrisseur qui est associé à une petite astromobile nommée Prop-M. Lancée avec succès le 28 mai 1971, l'atterrisseur effectue sa descente vers la surface martienne le 2 décembre de la même année[7]. Après l'atterrissage il transmet un signal durant une vingtaine de secondes puis le signal est définitivement perdu. La raison de ce silence radio reste inexpliquée. L'atterrisseur devait ensuite placer la petite astromobile sur la surface martienne à l'aide d'un bras manipulateur. Prop-M est un véhicule de seulement 4,5 kg relié à l'atterrisseur par un câble et monté sur une paire de « skis ». Il est conçu pour parcourir environ 15 m en effectuant des mesures du sol tous les 1,5 m, les traces laissées par le déplacement de l'astromobile sur le sol devaient être photographiées pour être analysées[8].

Sojourner (1997)[modifier | modifier le code]

Le rover Sojourner
Article détaillé : Mars Pathfinder.

La mission américaine Mars Pathfinder est composée d'un atterrisseur fonctionnant en station d'étude fixe et d'une astromobile nommée Sojourner. La sonde est lancée le 4 décembre 1996 et l'atterrisseur atteint la surface martienne le 4 juillet 1997 dans la vallée Ares Vallis. Guidé par un opérateur sur Terre, l'astromobile quitte deux jours martiens plus tard l'atterrisseur et est opérationnel sur la surface. Elle devient alors la première astromobile à s'être déplacée sur une autre planète. Sojourner est un petit véhicule de 65 cm de long et de 10,5 kg. Il forme un petit caisson de forme rectangulaire supporté par six roues montées sur suspensions et est recouvert d'un panneau solaire sur le dessus de 0,2 m2 qui lui fournit l'énergie suffisante pour se déplacer plusieurs heures par jour. Le coût de cette astromobile est estimée à environ 25 millions de dollars américains[9]. L'astromobile a cessé toute communication le 27 septembre 1997 pour une raison inconnue mais a transmis durant son activité 550 images et contribué à de nombreuses analyses de roches et observations du site d'atterrissage.

Spirit (2004-2010) et Opportunity (2004-2014)[modifier | modifier le code]

Le rover Spirit, au centre spatial Kennedy (mars 2003)
Articles détaillés : Spirit et Opportunity.

La NASA lance le 10 juin et le 7 juillet 2003, deux astromobiles « géologues » nommées Spirit et Opportunity dans le cadre de la mission Mars Exploration Rover. Elles atterrissent toutes les deux avec succès en janvier 2004 sur deux régions opposées de la planète Mars, le cratère Gusev et la plaine Meridiani Planum. Les deux astromobiles sont conçues de la même façon avec une masse d'environ 185 kg et équipées de six roues motorisées qui sont alimentées par des batteries lithium-ion restituant l'énergie fournie par leurs panneaux solaires de 1,3 m2. L'équipement est composé d'un ensemble d'outils qui permet d'effectuer de la détection à distance (photographie, spectromètre thermique) ou des mesures in-situ (abrasion, spectromètre X et Mössbauer). Des séquences de commandes sont envoyées de la Terre pour guider les astromobiles à partir des images et résultats reçus régulièrement de Mars. À l'origine conçus pour une mission d'étude de 90 jours martiens, les deux robots ont dépassé largement ce cap :

Spirit a envoyé son dernier signal le 22 mars 2010 plusieurs mois après s'être enlisé dans le sable et après avoir parcouru 7,7 km.

Opportunity est toujours en activité en janvier 2014, dix ans après son atterrissage (record de longévité d'un engin sur Mars), évoluant à proximité du cratère Endeavour. Il a parcouru plus de 39 km[10].

Curiosity (2012-2014)[modifier | modifier le code]

Le rover Curiosity

La NASA lance le 26 novembre 2011 une astromobile « géologue » nommée Curiosity dans le cadre de la mission Mars Science Laboratory. Celle-ci atterrit avec succès dans le cratère Gale le 6 août 2012 pour une mission de 22 mois terrestres, dont l'objectif est de déterminer si un environnement habitable, c'est-à-dire favorable au maintien d'une éventuelle vie de type terrestre, a existé sur Mars.

Le 17 juin 2014, elle a parcouru 7,9 km[11].

ExoMars (2018, projet)[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Rover ExoMars.

Dans le cadre du programme ExoMars de l'Agence spatiale européenne, une astromobile doit être lancée sur Mars à l'horizon 2018.

Référence[modifier | modifier le code]

  1. Arrêté du 20 février 1995 relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales
  2. a et b (en) Robert Christy, « The Mission of Luna 17 », sur zarya (consulté le 1er aout 2010).
  3. (en) Artem Ivankov, « Luna 17/Lunokhod 1 », sur NASA -NSSDC (consulté le 1er aout 2010).
  4. (en) Artem Ivankov, « Luna 21/Lunokhod 2 », sur NASA -NSSDC (consulté le 1er aout 2010).
  5. ↑ Le chiffre de 37 km, avancé pendant 40 ans, a été révisé à la hausse en juin 2013 : d'après des images prises depuis orbite, Lunokhod 2 aurait en effet parcouru entre 42,1 km et 42,2 km. http://www.nature.com/news/space-rovers-in-record-race-1.13229 [archive] Représentation du parcours : http://fr.rian.ru/infographie/20100322/186299882.html [archive
  6. (en) David R. Williams, « The Apollo Lunar Roving Vehicle », sur NASA -NSSDC (consulté le 1er aout 2010).
  7. (en) Artem Ivankov, « Mars 3 », sur NASA -NSSDC (consulté le 1er aout 2010).
  8. (en) Fast Facts, « Mars 3 », sur NASA -Solar System Exploration (consulté le 1er aout 2010).
  9. (en) David R. Williams., « Mars Pathfinder Rover », sur NASA -NSSDC (consulté le 1er aout 2010).
  10. (en) JPL, « Update: Spirit and Opportunity », sur NASA -NSSDC (consulté le 15 décembre 2013).
  11. http://curiosityrover.com/tracking/drivelog.html

Voir aussi[modifier | modifier le code]