Opportunity

Vue d'artiste d'un engin de la mission Mars Exploration Rover (MER).

Opportunity (« opportunité, occasion » en anglais) est le deuxième astromobile de la mission Mars Exploration Rover de la NASA. Il a atterri sur la planète Mars le 25 janvier 2004 (05:05 UTC) dans la région équatoriale de Terra Meridiani, soit 21 jours après son jumeau Spirit qui évolue de l'autre côté de la planète.

Conçu pour analyser géologiquement le sol martien, le robot était programmé pour ne fonctionner que 90 sols. Or, neuf ans plus tard, il est toujours opérationnel – ayant parcouru 35,48 km en 3206 sols le 29 janvier 2013. On lui doit, entre autres, la découverte de la première météorite sur une autre planète Heat Shield Rock (Meridiani Planum) et l'étude, pendant plus de deux ans (2006-2008), du spectaculaire cratère Victoria. Ayant réchappé à plusieurs tempêtes de poussière et à deux enlisements, puis après avoir exploré le cratère Santa Maria en 2010, il a rejoint, le 9 août 2011, l'immense cratère Endeavour. Depuis cette date, il explore Cape York, une colline faisant partie du rebord nord-ouest d'Endeavour.

Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) qui est une division du California Institute of Technology situé à Pasadena, gère le programme Mars Exploration Rover pour la NASA.

Objectifs de la mission

Opportunity : un « rover géologue » (vue d'artiste).

L'eau est souvent synonyme de vie, la compréhension de l'activité passée de l'eau sur Mars et son évolution au cours du temps est un sujet fondamental. Les observations n'indiquent pas de présence d'eau liquide sur la planète mais l'analyse directe des roches et de la surface martienne peuvent apporter des solutions. La présence de rovers spécialisés sur le sol martien est indispensable pour accomplir cette tâche. Dans cette perspective la mission Mars Exploration Rover s'est vue attribuée plusieurs objectifs importants.

Une première approche consiste à rechercher une grande variété de roches et de sols avec des indices de l'activité passée de l'eau et la caractérisation de leurs textures. Les échantillons recherchés doivent révéler la présence de minéraux déposés par des procédés liés à l'eau comme les précipitations, l'évaporation, la cimentation sédimentaire ou l'activité hydrothermale. Le programme inclut également la recherche de minéraux contenant du fer, d'identifier et d'évaluer la quantité de types de minéraux spécifiques qui contiennent de l'eau ou se sont formés dans l'eau, tels que les carbonates ferrifères. Les rovers doivent aussi déterminer la répartition et la composition des minéraux, des roches et des sols entourant les sites d'atterrissage.

Vue d'artiste du rover Opportunity.

Une autre approche doit permettre grâce à l'étude de terrain d'étalonner et de valider les instruments d'observations des orbiteurs autour de Mars. Cela doit permettre de fournir davantage de précision et d'efficacité aux instruments qui équipent les sondes en orbite martienne. Les observations et analyses du terrain donneront des indications sur les processus géologiques qui ont façonné le relief de ces régions et influencé leur chimie. Ces processus peuvent inclure l'eau, l'érosion éolienne, la sédimentation, des mécanismes hydrothermaux, le volcanisme et la formation de cratères. Les rovers rechercheront des indices géologiques sur les conditions environnementales qui existaient lorsque l'eau liquide était présente sur la planète afin d'évaluer si les environnements ont été propices à la vie.

Caractéristiques de la sonde

Article détaillé : Mars Exploration Rover.

Voyage vers Mars

Fusée Delta II Heavy transportant le rover Opportunity.

Le rover Opportunity est lancé avec succès le 8 juillet 2003 par une fusée Delta II (7925H) et atterrit le 25 janvier 2004 (5:05 UTC, (MSD 46236 14:35 AMT, 18 Scorpius 209 Darien) dans la région équatoriale de Terra Meridiani, une plaine de Mars. À la différence des missions précédentes, la sonde n'a pas dévié de son orbite et a conservé sa trajectoire de vol vers la planète, variant de seulement quelques kilomètres.

La sonde protégée par son bouclier thermique arrive directement dans l'atmosphère de Mars sans se mettre en orbite et commence a décélérer grâce principalement aux forces de traînée. Lorsque la sonde atteint une vitesse se rapprochant de celle du son un parachute est déployé, le bouclier thermique est largué, l'atterrisseur quitte ensuite le module de descente en venant pendre au bout d'un câble. Des coussins gonflables ou « airbags » se mettent en place autour de l'atterrisseur et des rétrofusées se déclenchent ensuite pour réduire davantage la vitesse avant l'impact au sol. Les coussins amortissent grandement le choc faisant rebondir l'atterrisseur et le robot Opportunity (~544 kg à eux deux) de nombreuses fois avant de s'immobiliser. La structure de l'atterrisseur met plusieurs dizaines de minutes à se déployer, écarte les coussins gonflables, développe ses panneaux solaires et met en place son appareil photographique.

Activité de la sonde

Synthèse de la mission

Site d'atterrissage d'Opportunity (photographié par Mars Global Surveyor.

Parcours d’Opportunity de l'atterrissage à novembre 2009 (sol 2055).

2004

Opportunity atterrit au milieu d'une large plaine située sur l'équateur de Mars, Meridiani Planum, très exactement dans un cratère d'impact de 22 m de diamètre, le cratère Eagle. De cet endroit, il examine de nombreux échantillons et prend des photos panoramiques. Ces premières analyses permettent aux scientifiques de faire des hypothèses concernant la présence d'hématite et de la présence passée d'eau à la surface de Mars. L'engin mobile est ensuite dirigé vers l'est, en direction d'un cratère plus grand, Endurance, large de 170 mètres et profond de 20 mètres. Il l'explore entre juin et décembre mais il est décidé de ne pas l'engager trop au centre en raison des risques d'enlisement lié aux dunes. En revanche, le rover s'approche de la falaise Burns d'aussi près qu'il lui est possible.

2005

Sorti du cratère, Opportunity est ensuite dirigé vers le sud. L'équipe du JPL caresse en effet l'espoir de le faire parvenir jusqu'au cratère Victoria, situé à près de 8 kilomètres de là. En janvier, à quelques centaines de mètres d'Endurance, il examine les restes de son bouclier thermique, l'impact au sol provoqué par celui-ci ainsi qu'une météorite baptisée Heat Shield Rock, du fait de sa proximité avec le bouclier thermique.

Le 20 mars, le robot accomplit son plus long trajet en une seule journée (220 mètres) mais la suite du voyage est mouvementée car, du 25 avril au 4 juin, il s'empêtre dans une dune de 30 cm, plusieurs de ses roues étant ensablées. Plus de six semaines de simulations sur Terre sont nécessaires afin de déterminer la meilleure manœuvre à effectuer pour le libérer. En le déplaçant centimètre par centimètre, l'opération réussit finalement et le robot poursuit son itinéraire.

En octobre, Opportunity étudie le cratère Erebus, d'un diamètre de 350 m peu profond et partiellement enterré.

2006

Le robot quitte Erebus en mars. Continuant sa route, et malgré quelques problèmes mécaniques avec son bras robotisé, il atteint Victoria fin septembre (sol 951) et commence par en explorer les bords. Les images qu'il envoie de ses différentes "baies" sont les plus spectaculaires jamais envoyées depuis la planète. Elles constituent par ailleurs une mine d'or pour les géologues qui découvrent les différentes strates du sol.

2007

En juin, après avoir exploré différents "caps" et "baies" de Victoria, dans sa partie nord, Opportunity revient à « Duck Bay » l'endroit où il était arrivé. Il pénètre très légèrement dans le cratère en septembre pour une étude détaillée de ses parois qui l'occupe pendant près d'un an.

2008

Opportunity ressort de Victoria en août (sol 1634). Après avoir exploré d'autres abords du cratère, au sud-est, le rover s'en éloigne définitivement au sol 1679. Son objectif est le lointain cratère Endeavour, situé au sud-ouest et d'un diamètre de 21 km. Pour l'équipe du JPL, en raison de la distance et de l'âge du rover, il s'agit d'un nouveau pari. Afin de le gagner, elle prend le risque de ne pas lui faire emprunter le chemin le plus court, le jugeant trop sablonneux, et l'engage vers le sud-est.

2009

En juillet (sol 1390), le rover est dirigé vers l'est, c'est-à-dire dans la direction opposée d'Endeavour, le sol étant jugé beaucoup trop risqué pour sa progression. Un peu plus tard, son trajet est dévié vers une nouvelle météorite, Block Island qu'il photographie sous tous les angles. En octobre (sol 2042), nouveau changement de trajectoire, cette fois vers le sud.

2010

Le 24 mars (Sol 2191), grâce à l'expérience accumulée et la cartographie raffinée obtenue par le satellite Mars Reconnaissance Orbiter, Opportunity a parcouru 20 kilomètres, malgré de nombreux mais fructueux arrêts auprès des divers rochers, cratères et formations géologiques rencontrés.

Le 19 mai (sol 2245), nouvelle correction de trajectoire majeure, cette fois vers le sud-ouest, en direction du cratère Endeavour.

Le 15 décembre (sol 2452), Opportunity atteint le cratère Santa Maria, large de 80 à 90 mètres.

2011

Le 3 février, l'examen de Santa Maria est interrompu par la conjonction solaire : Mars se trouve diamétralement opposé à la Terre par rapport au Soleil. Le 25 mars (sol 2542), après l'avoir contourné par le sud, Opportunity quitte les abords de Santa Maria.

En mai, le rover atteint son trentième kilomètre et, le 11 août, il atteint Endeavour . La mission qui lui est confiée est d'explorer Cape York, qui est un monticule d'un kilomètre de long constitué lors de l'impact météorite qui a provoqué le cratère (il s'agit donc d'un fragment du rempart de ce cratère). Rapidement, Opportunity analyse des échantillons qui se révèlent plus anciens que tous ceux découverts jusque là.

Après s'être attardé dans le sud de Cape York, le rover gagne le nord en suivant la partie occidentale de la colline. Le 27 décembre, il est parqué dans un endroit baptisé « Greeley Haven » (en hommage au géologue planétaire décédé deux mois plus tôt, Ronald Greeley) pour y être immobilisé pendant cinq mois, le temps que s'écoule l'hiver martien. Cette interruption d'activité est d'autant plus nécessaire qu'avec le temps, de la poussière s'est accumulée sur les panneaux solaires du robot, ce qui réduit d'autant ses ressources énergétiques.

2012

Le rover reprend ses déplacements le 9 mai. Le 12 juillet, il parvient tout au nord de Cape York et le 28 août, alors qu'il redescend vers le sud (cette fois par son flanc oriental), il s'engage vers le milieu de la colline. Baptisé Matjevic Hill, l'endroit est riche en découvertes. Le 14 septembre, Opportunity repère un type de sphérules jusqu'ici inconnues des scientifiques.

2013

En février, ayant parcouru près de 36 kilomètres (ce qui lui fait une moyenne de 4 kilomètres par an), le rover se trouve toujours au milieu de Cape York. Il amorce sa dixième année de fonctionnement.

Notes et références

Bibliographie

• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 3 Wows and Woes 1997-2003, Springer Praxis, 2012 (ISBN 978-0-387-09627-8).
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1997 et 2003.
   

Voir aussi

Articles connexes

• Mars Exploration Rover Article principal sur les rovers MER.
• Spirit Le rover jumeau d'Opportunity.