Mars 2020

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rover du projet Mars 2020

Description de cette image, également commentée ci-après

Esquisse du rover

Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine Étude in situ de Mars.
Statut en cours développement
Masse ~ 900kg (rover)
Lancement ~2020
Lanceur Atlas V
Durée de vie 22 mois terrestres
Site JPL

Le projet Mars 2020 est une mission d'exploration de la planète Mars à l'aide d'une astromobile (rover) développée par le centre JPL associé à l'agence spatiale américaine, la NASA, et dont le lancement est planifié en 2020. Hormis sa charge utile l'engin spatial doit être une copie de la sonde Mars Science Laboratory, dont Curiosity qui s'est posé avec succès sur Mars en août 2012. L'un des principaux objectifs assignés à cette nouvelle mission est la collecte d'échantillons du sol martien qui devraient être retournés sur Terre par une mission de retour d'échantillons qui n'est en 2013 ni financée ni planifiée. Le coût de la mission est estimé à 1,5 G$ contre 2,5 G$ pour MSL.

Contexte et déroulement du projet[modifier | modifier le code]

À la suite de l'atterrissage réussi du rover Curiosity de la mission Mars Science Laboratory en août 2012, la NASA annonce le 4 décembre 2012, dans le cadre d'un congrès de l'American Geophysical Union à San Francisco, qu'un rover reprenant l'architecture de MSL/Curiosity, y compris le système de rentrée atmosphérique et d'atterrissage, sera lancé vers Mars en 2020. La charge utile du rover devrait être différente de celle de Curiosity. Grâce à la réutilisation des composants de MSL, le coût de cette mission devrait être abaissé de 2,5 à 1,5 G$[1],[2]. En janvier 2013, la NASA demande à une équipe (Science Definition Team ou SDT) de définir le contenu scientifique de la future mission. Le rapport, rendu début juillet 2013, fait figurer parmi les principaux objectifs la collecte d'échantillons du sol martien qui devraient être ramenés sur Terre par une future mission de retour d'échantillons[3].

Objectifs[modifier | modifier le code]

Le rapport de la Science Definition Team distingue quatre objectifs :

  • Explorer un environnement susceptible d'avoir accueilli la Vie en analysant son histoire et les processus géologiques qui s'y sont déroulé[4]
  • Rechercher des indices de signatures d'origine biologiques dans une sélection de sites[5]
  • Faire progresser les techniques permettant le retour d'échantillons du sol martien sur Terre[6]
  • Préparer les futures missions habitées sur le sol martien en testant des technologies (ISRU,...), analysant les conditions régnant à la surface de Mars - rayonnement, température,poussière,...- et améliorant les connaissances sur les conditions de rentrée atmosphérique (MEDLI+)[7].

Le retour des échantillons collectés[modifier | modifier le code]

Prototype de système de stockage d'échantillons de sol martien.

Le retour des échantillons collectés ne fait pas partie de la mission. En 2013, aucune mission de ce type n'est planifiée ni financée. La NASA envisage que la mission de retour d'échantillons pourrait avoir lieu au plus tôt en 2025 sinon vers 2030. La planification dépend de la mise à disposition de moyens financiers très importants mais également des résultats des missions martiennes en cours (MSL, MER) et à venir (MAVEN, ExoMars, ...)[8].

Choix du site d'atterrissage[modifier | modifier le code]

Le choix du site d'atterrissage fera l'objet comme pour MSL d'une consultation internationale des scientifiques concernés. Un facteur important de sélection est la proximité de terrains permettant de mettre en évidence avec la probabilité la plus forte des traces d'activité biologiques : terrains d'origine sédimentaire subaquatique, hydrothermale et roches dégradées par des fluides aqueux hydrothermaux ou par des températures basses[9].

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Le rover du projet Mars 2020 doit reprendre l'architecture de Curiosity. Le recours à des panneaux solaires au lieu du MMRTG utilisé par MSL n'est toutefois pas complètement écarté. Des modifications permettant d'améliorer la précision et diminuer les risques de l'atterrissage pourraient être incorporées :

  • Range Trigger (RT) : l'ouverture du parachute de MSL était conditionné par la vitesse de l'engin spatial. La modification envisagée pour la future mission consiste à déclencher cette ouverture lorsque la distance à la zone visée devient inférieure à une certaine valeur. Cette modification qui peut être implémentée sans évolution majeure de la sonde spatiale (l'information est déjà disponible) permet d'abaisser la longueur du grand axe de l'ellipse d’atterrissage de 25 à 13-18 km[10].
  • Terrain-Relative Navigation (TRN) : il s'agit d'utiliser les images fournies par les caméras embarquées lors de la descente vers le sol pour déterminer la position du module de descente et atterrissage par rapport à sa cible avec une précision d'environ 60 mètres au lieu d'un à deux km avec MSL. Cette précision permettrait d'éviter les zones de terrain les plus accidentées en utilisant les capacités de l'étage de descente à dévier de sa trajectoire. Cette capacité est déjà utilisée lors de la séparation de l'étage de descente avec le bouclier arrière et le parachute. L'étage de descente dispose de suffisamment de carburant pour s'écarter de sa trajectoire d'environ 300 mètres[11].

Le rapport de juillet préconise également de modifier le système de télécommunications utilisé par le rover MSL pour que celui-ci puisse transmettre directement ses données vers la Terre au cas où le relais assuré actuellement en UHF par les orbiteurs martiens ne serait plus opérationnel dans les années 2020. La modification baptisée DTE (Direct-to-Earth) consiste à remplacer l'antenne grand gain par une antenne de plus grande taille et à remplacer l'amplificateur actuel par un tube à ondes progressives plus puissant[12].

Instrumentation scientifique[modifier | modifier le code]

Il est prévu que l'instrumentation scientifique soit en partie différente de celle de MSL. Plusieurs configurations sont à l'étude en 2013. Les instruments embarqués doivent permettre des mesures plus précises dans plusieurs domaines[13] :

  • Les instruments des rovers existant fournissent la composition moyenne minéralogique et chimique des roches sur une surface de plusieurs cm². L'instrumentation du rover de Mars 2020 devra permettre de mettre en évidence les structures géologiques à petite échelle qui fournissent des informations importantes dans la recherche des signatures biologiques ;
  • L'instrument SAM d'analyse des composants organiques embarqué sur le rover MSL/Curiosity analyse des échantillons de sol qui doivent être au préalable broyés et tamisés ce qui fait disparaître des données importantes sur leur texture. La mission à venir devra pouvoir effectuer des observations avec une résolution spatiale suffisamment fine pour permettre de mettre en évidence des structures telles que celles que pourrait créer une vie microbienne.

Le rapport de juillet 2013 présente deux exemples de configuration de la charge utile de masse total équivalente et pouvant remplir les objectifs fixés à la mission. On remarquera que les trois instruments les plus complexes de MSL - SAM, ChemCam et CheMin - n'en font pas partie :

Deux exemples de configuration de la charge utile[14]
Fonctionnalité Configuration 1 (bleue) Coût Configuration 2 (orange) Coût
Contexte (image) Mastcam ou dérivé Moyen Mastcam ou dérivé Moyen
Contexte (minéralogie) UCIS[Note 1] ou dérivé Moyen miniTES[Note 2] ou dérivé Moyen
Chimie des éléments APXS[Note 3] ou dérivé Faible μXRF[Note 4] ou dérivé Faible
Imagerie à petite échelle MAHLI[Note 5] ou dérivé Moyen
MMI[Note 6] ou dérivé Moyen
Minéralogie à petite échelle Green Raman[Note 7] ou dérivé Élevé
Détection des matériaux organiques Deep-UV ou dérivé Élevé
Équipements en support de l'activité scientifique Ceci comprend le système de collecte et de stockage d'échantillons, ainsi que les instruments de préparation des surfaces rocheuses (brosse,...)
Coût configuration minimale ~90 M$ ~90 M$
Instruments optionnels GPR[Note 8] Moyen GPR Moyen
Contribution au programme habité ISRU[Note 9] ISRU
Modifications technologiques TRN et Range Trigger
Coût total ~105 M$ ~105 M$

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Il est prévu que la mission dure une année martienne (deux années terrestres) dont environ la moitié est réservée aux opérations scientifiques proprement dites[15].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Ultra-Compact Imaging Spectrometer : spectromètre visible/infrarouge. Utilisé par MSL.
  2. Mini-Thermal Emission Spectrometer : spectromètre infrarouge. Utilisé par les rovers MER.
  3. Alpha Particle X-Ray Spectrometer : spectromètre à particules alpha. Utilisé par MSL.
  4. Ultra-trace X-Ray Fluorescence : spectromètre à fluorescence X. Utilisé par MSL.
  5. Mars Hand Lens Imager : caméra microscope. Utilisé par MSL.
  6. Multispectral Microscopic Imager : Imageur multispectral associé à un microscope.
  7. Spectromètre Raman.
  8. Ground Penetrating Radar : détermine les caractéristiques du sous-sol proche.
  9. In-Situ Resource Utilization : Prototype générant de l'oxygène à partir de l'atmosphère martienne.

Références[modifier | modifier le code]

Sources[modifier | modifier le code]

NASA :

  • (en) J.F. Mustard et al., Report of the Mars 2020 Science Definition Team,‎ juillet 2013 (lire en ligne)
    Rapport de l'équipe chargé de la définition du contenu scientifique de la mission Mars 2020.

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]