Rover ExoMars

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ExoMars rover
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Vue d'artiste

Caractéristiques
Organisation Agence spatiale européenne et ̼Roscosmos
Domaine Étude in situ de Mars
Type de mission Rover
Statut développement
Masse 2600 kg dont 310 kg pour le rover
Lancement juillet 2020
Lanceur Proton
Durée de vie 218 jours martiens
Protection planétaire Catégorie IVb[1]
Site Site ESA
Principaux instruments
PanCam Caméras
ISEM Spectromètre infrarouge
CLUPI Caméra
WISDOM Radar
Adron Détecteur de neutrons
Ma_MISS Imageur multispectral
MicrOmega Spectromètre imageur infrarouge
RLS Spectromètre Raman
MOMA Chromatographe

Le Rover ExoMars est un projet de rover de l'Agence spatiale européenne dont l'objectif principal est la recherche de traces de vie passée à la surface de Mars. Le rover développé dans le cadre du programme ExoMars doit être lancé en 2020 par une fusée russe Proton fournie par l'agence spatiale russe Roscosmos. Cette dernière doit également fournir le véhicule de rentrée et de descente qui doit déposer le rover sur le sol martien. ExoMars Rover emporte plusieurs instruments dont un mini laboratoire capable d'analyser les échantillons extraits du sous-sol martien par une foreuse.

Genèse[modifier | modifier le code]

Article détaillé : ExoMars.

Au début des années 2000 un projet de rover martien européen sous l'appellation d'ExoMars, est mis à l'étude. Ce projet ambitieux est repoussé à plusieurs reprises car il nécessite à la fois des moyens financiers importants et la maitrise des techniques d'atterrissage sur Mars. Il est inscrit en 2005 comme mission majeure (Flagship mission) du programme Aurora. En octobre 2009 la NASA et l'Agence spatiale européenne associent leurs projets d'exploration de la planète Mars dans le cadre de l'Initiative conjointe d'exploration de Mars. Cet accord prévoit le lancement de quatre engins spatiaux vers Mars dont le rover américain MAX-C. Mais courant ce partenariat est abandonné par la NASA qui est plongée dans de graves difficultés financières. L'ESA ne peut financer seule le programme et elle propose à l'agence spatiale russe Roscosmos de remplir le rôle abandonné par la NASA. Au terme de l'accord mis au point en mars 2012 entre les deux agences, Roscosmos fournit deux lanceurs Proton et participe à la réalisation des trois engins spatiaux du programme:

  • ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) est un orbiteur sous la responsabilité de l'ESA qui a pour mission primaire d'identifier l'origine du méthane et d'autres gaz rares présents dans l'atmosphère martienne. L'agence spatiale russe fournit plusieurs instruments scientifiques. TGO doit être lancé en 2016 avec ExoMars EDM.
  • ExoMars EDM est un atterrisseur développé par l'ESA qui doit se poser en 2016 sur la planète Mars. ExoMars EDM doit permettre de valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage qui seront mises en œuvre par de futures missions martiennes européennes.
  • Le rover ExoMars. La Russie fournit le véhicule de rentrée et de descente sur le sol martien.

Déroulement du projet[modifier | modifier le code]

En mai 2012 une première réunion a lieu entre les différents industriels impliqués dans le projet notamment pour effectuer une première définition des interfaces entre les composants des sondes spatiales. Les participants sont Thales Alenia Space Italie responsable de l'ensemble du projet ExoMars, Astrium Royaume-Uni qui développe le rover, l'Agence spatiale européenne, l'Agence spatiale italienne, Lavotchkine constructeur russe du module de descente et d'atterrissage du rover, Khrounitchev le fabricant du lanceur Proton et le centre de recherche spatial russe Russian Space Research Institute qui coordonne la fourniture des instruments scientifiques de ce pays[2].


Objectifs[modifier | modifier le code]

Le rover Exomars doit[3] :

  • Rechercher des indices d'une vie passée ou présente sur la planète Mars
  • Etudier l'environnement géochimique des couches superficielles du sous-sol martien en particulier la présence d'eau
  • Etudier les gaz présents à l'état de trace dans l'atmosphère martienne
  • Caractériser l'environnement à la surface de Mars.

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

Un groupe de travail d'une trentaine de spécialistes, le SSSWG (Landing Site Selection Working Group) a été formé en 2013 pour chosir le site d'atterrissage du rover Exomars. Il comprend des membres du groupe de travail scientifique du rover (ESWT pour ExoMars Science Working Team), des représentants du groupe chargé de la protection planétaire (Planetary Protection Working Group ou PPWG) ainsi que des représentants des industriels impliqués dans le projet[4]. Un appel à propositions a été lancé fin 2013 pour la sélection du site. Celui-ci doit présenter les caractéristiques suivantes[5] :

  • Le site doit être ancien (plus de 3,6 milliards d'années)
  • Le site doit présenter de nombreux indices au niveau de sa morphologie et de sa minéralogie prouvant qu'il a connu des activités impliquant la présence d'eau à plusieurs reprises sur des périodes prolongées
  • Le site doit comporter des affleurements comportant des couches de roches sédimentaires
  • Les affleurements doit être répartis sur l'ensemble de la zone d'atterrissage pour permettre au rover d'atteindre ceertaines d'entre elles compte tenu de son autonomie limitée théoriquement à quelques kilomètres
  • Le site doit être recouvert par une faible épaisseur de poussière.

Un premier atelier a eu lieu en mars 2014 à Madrid. Le groupe de travail a retenu quatre des huit propositions initiales. Tous les sites sont situés près de l'équateur martien[6] :

Le site a été identifié par l'ESA en octobre 2015. C'est Oxia Planum,son sol est argileux et est âgé de 4 milliards d'années , et il y avait surement un lac dans le passé.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Les véhicules de croisière et de descente[modifier | modifier le code]

La sonde spatiale d'une masse totale de 2,6 tonnes comprend de manière classique :

  • Un module de croisière chargé de gérer la phase de vol comprise entre le lancement et l'arrivée à la limite de l'atmosphère martienne
  • Un module de descente qui doit ralentir la sonde spatiale durant la rentrée atmosphérique et poser le rover en douceur sur le sol martien. Il comprend principalement un bouclier thermique pouvant résister à l'échauffement durant la phase de traversée de l'atmosphère, un système de parachute et un système d'atterrissage
  • Le rover qui emporte plusieurs instruments ainsi qu'un bras muni d'une foreuse et d'un système de recueil d'échantillon.
Modules principaux de la sonde spatiale[7]
Composant Masse Agence spatiale Industriel
Module de croisière 400 kg Agence spatiale européenne
Ergols 50 kg
Système de séparation 50 kg Roscosmos ?
Module de descente 1 790 kg Roscosmos Lavotchkine
Rover 310 kg Agence spatiale européenne Airbus Royaume-Uni
Ensemble de la sonde spatiale 2 600 kg

Le rover[modifier | modifier le code]

Schéma du rover européen Exomars en position repliée et déployée

Le rover ExoMars d'une masse d'environ 300 kg se caractérise par sa mobilité, sa capacité à forer et recueillir un échantillon de sol martien puis à le traiter à l'aide d'un des trois instruments scientifiques formant le laboratoire Pasteur. Il comporte une suite d'instruments scientifiques permettant d'effectuer des recherches dans les domaines de l'exobiologie et de la géochimie. L'énergie est fournie par des panneaux solaires. Le rover comprend un mat sur lequel sont montés certains instruments dont les caméras principales, un bras muni d'une foreuse et de quelques instruments. Il possède 6 roues montées sur 3 bogies indépendants[8].

Les instruments scientifiques[modifier | modifier le code]

La charge utile comprend 9 instruments scientifiques représentant une masse totale de 26 kg dont 2 instruments panoramiques (PanCam et WISDOM), 4 instruments effectuant des analyses au contact (CLUPI, RLS, Ma_Miss et Adron) et 3 instruments d'analyse (MicrOmega,ISEM et MOMA). Deux de ces instruments sont fournis par la Russie[9] :

Chromatographe MOMA[modifier | modifier le code]

MOMA (Mars Organic Molecule Analyser) est un chromatographe en phase gazeuse qui doit analyser la matière organique et inorganique dans l'atmosphère, en surface et dans le sous-sol. Il est alimenté par le système de prélèvement d'échantillon du rover. Cet instrument, qui est le plus important embarqué par le rover, est réalisé sous la supervision de l'Institut Max Planck (Allemagne) [10].

Spectroscope Raman[modifier | modifier le code]

Le spectroscope laser Raman RLS (Raman Laser Spectrometer) réalise à l'aide d'un laser l'analyse à distance de la composition des roches. Il est utilisé pour identifier les composants organiques et rechercher les indices de vie, pour identifier les minéraux et les indicateurs d'une activité biologique, pour caractériser les phases minérales produites par des processus liés à la présence d'eau et pour caractériser les minéraux ignés et les produits résultant d'un processus d'altération. L'instrument d'une masse de 2 kg est développé sous la supervision du Centro de Astrobiología, Unidad Asociada (Espagne) [11].

Spectroscope infrarouge MicrOmega[modifier | modifier le code]

Le spectromètre imageur infrarouge MicrOmega fait partie avec MOM, RLS des instruments chargés d'analyser les échantillons de sol martien prélevés par la foreuse. Il fournit à l'échelle d'un grain la composition moléculaire et minéralogique. Les images monochromatiques sont obtenues avec une résolution de 20 × 20 microns / pixel avec une résolution spectrale élevée pour les longueurs d'onde comprises entre 0,9 et 3,5 microns. Il est développé sous la supervision de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (France)[12].

Caméras PanCam[modifier | modifier le code]

PanCam (Panoramic Camera) comprend trois caméras installées dans le mat du rover : deux caméras avec un objectif grand angle (champ optique de 37°, focale fixe) constituent les yeux du rover et sont équipés de 12 filtres. Une caméra équipée d'un téléobjectif avec un champ optique de 5° fournit des images en couleur à haute définition. La fourniture de l'instrument est placée sous la supervision de l'University College London (Royaume-Uni)[13].

ADRON-RM[modifier | modifier le code]

ADRON-RM est un détecteur de neutrons utilisé pour identifier et quantifier la présence d'hydrogène contenu dans la couche superficielle (mois de 1 mètre) du sol martien : eau ou glace d'eau et molécules OH et H2O présentes dans les minéraux hydratés. Le détecteur peut fonctionner de manière passive ou active. L'instrument est développé par l'institut de recherche spatial russe IKI[14].

Imageur multispectral Ma_MISS[modifier | modifier le code]

Ma_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies) est un Spectromètre imageur dont la partie optique est installée à l'intérieur du foret qui fournit des informations sur la stratigraphie, la distribution et l'état des minéraux associés à la présence d'eau. La partie optique comprend une source lumineuse dont la lumière est réfléchie par la paroi du trou foré et qui est analysée au fur et à mesure de l'enfoncement. Le spectre analysé est compris entre 0,4 et 2,2 microns et la résolution spectrale atteint 20 microns. L'instrument est développé sous la supervision de l'Instituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (Italie) [15].

Radar WISDOM[modifier | modifier le code]

WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Observation on Mars) est un radar permettant de détecter la présence de dépôts de glace d'eau dans le sous-sol proche de la surface. L'instrument est développé sous la supervision du laboratoire LATMOS (France)[16].

Caméra microscope CLUPI[modifier | modifier le code]

La caméra CLUPI (Close-UP Imager) est un instrument monté sur le bras de la foreuse qui fournit des images en couleur en gros plan des roches, falaises et du sol. Les images peuvent être prises d'une distance comprise entre 10 cm et l'infini avec une résolution comprise entre 7 microns par pixel à 10 cm de distance et 79 microns à 1 mètre de distance. Le capteur CCD a une définition de 2652 pixels × 1768 pixels. Le responsable scientifique de l'instrument fait partie de l'Institut d'exploration spatiale de Neufchatel (Suisse) [17].

Spectromètre infrarouge ISEM[modifier | modifier le code]

Le spectromètre infrarouge ISEM (Infrared Spectrometer for ExoMars) est un instrument monté sur le mat du rover qui est utilisé pour déterminer à distance la composition minéralogique des rochers, falaises et du sol. Sa partie optique à un champ de 1° et peut être orientée en azimut et en élévation. Le spectromètre analyse le spectre électromagnétique entre 1,15 et 3,3 microns. L'instrument d'une masse de 1,3 kg est fourni par l'institutIKI russe[18].

La foreuse et le système de distribution des échantillons[modifier | modifier le code]

Le rover dispose d'une foreuse capable de prélever des carottes jusqu'à une profondeur de 2 mètres. Elle est capable de pénétrer dans le sol martien et d'y prélever une carotte d'un centimètre de diamètre et de 3 cm de long puis de transférer cet échantillon dans le mini laboratoire du rover. Le senseur de l'instrument Ma_MISS, un spectromètre infrarouge miniaturisé, est monté sur la tête de la foreuse pour permettre l'étude du forage. La foreuse est conçue pour permettre de travailler dans les différents sols qui sont envisagés pour la mission. Elle doit pouvoir effectuer 7 forages plus deux d'une profondeur de 2 mètres avec recueil de 4 carottes à chaque sondage profond. La foreuse comprend[19] :

  • une tête de forage de 70 cm de long qui inclut le système permettant de recueillir la carotte et la tête de lecture du spectromètre.
  • trois tiges de 50 cm de long permettant à la tête de forage d'atteindre la profondeur de 2 mètres.
  • Le moteur qui imprime le mouvement de rotation au système de forage.
  • Une structure située sur le flanc du rover dans laquelle la foreuse est rangée lorsqu'elle n'est pas utilisée.

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Lancement et transit vers Mars[modifier | modifier le code]

Initialement prévu en mai 2018, l'agence spatiale européenne annonce, en mai 2016, le report du lancement du rover Exomars à juillet 2020[20]. Le lancement s’effectue par une fusée russe Proton et la sonde doit arriver sur la planète Mars 9 mois plus tard (en avril 2021). Du lancement jusqu'à l'atterrissage, le rover est installé sur une palette unique installée dans un ensemble formé par l'étage de croisière. Le véhicule de rentrée avec son bouclier thermique et l'étage de descente est fourni par l'agence spatiale russe avec une contribution de l'agence spatiale européenne (ESA)[21].

L'exploration du sol martien[modifier | modifier le code]

La durée nominale de la mission est de 180 sols (jours martiens). La mission est constituée de cycle d'expérimentation : chaque cycle comprend le repérage d'un lieu présentant un intérêt scientifique, le déplacement jusqu'à celui-ci, la mise en œuvre des instruments scientifiques et enfin la transmission vers la Terre des données scientifiques. Les instruments optiques, radar et infrarouge permettent d'effectuer des repérages dans un cercle d'environ 20 mètres autour du rover. Celui-ci a la capacité de parcourir plusieurs kilomètres entre deux sites intéressants mais il est probable que la distance entre deux sites sera généralement comprise entre 100 et 500 mètres[21].

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Solar System Missions », sur NASA - Office of Planetary Protection, NASA (consulté le 6 juillet 2016)
  2. (en) Anatoly Zak, « Exomars 2018 », sur russianspaceweb.com (consulté le 10 septembre 2015)
  3. « Scientific objectives of the ExoMars Rover », sur Agence spatiale européenne (consulté le 10 septembre 2015)
  4. (en) « ExoMars 2018 Landing Site Selection Working Group », Agence spatiale européenne (consulté le 10 septembre 2015)
  5. (en) « Call for ExoMars 2018 Landing Site Selection », Agence spatiale européenne (consulté le 13 décembre 2013)
  6. (en) « Four candidate landing sites for ExoMars 2018 », Agence spatiale européenne,‎
  7. (en) Anatoly Zak, « Exomars 2018 », sur russianspaceweb.com (consulté le 10 septembre 2015)
  8. (en) « ExoMars Rover », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  9. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  10. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > MOMA - Mars Organics Molecule Analyser », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  11. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > RLS - Raman Spectrometer », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  12. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > The MicrOmega Infrared Spectrometer », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  13. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > PanCam - the Panoramic Camera », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  14. (en) Igor Mitrofanov et Sergey Nikiforov, « Instrument Adron-RM for ExoMars 2018 », Agence spatiale européenne,‎
  15. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > Ma_MISS - Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  16. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > WISDOM - Water Ice and Subsurface Deposit Observation on Mars », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  17. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > CLUPI - Close-UP Imager », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  18. (en) « The ExoMars Rover Instrument Suite > ISEM - Infrared Spectrometer for ExoMars », Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  19. (en) « The ExoMars drill unit », sur Agence spatiale européenne (consulté le 9 septembre 2015)
  20. esa, « Second ExoMars mission moves to next launch opportunity in 2020 », sur European Space Agency (consulté le 5 mai 2016)
  21. a et b (en) « ExoMars Rovers Mission (2018) », sur ESA (consulté le 5 avril 2011)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Sélection du site d'atterrissage
  • (en) ESA, ExoMars 2018 Landing Site Proposal Guide & Template, Agence spatiale européenne, , 5 p. (lire en ligne)
  • (en) ESA, Exomars 2018 Landing site selection : User's manual, Agence spatiale européenne, , 19 p. (lire en ligne)
Historique du projet
  • (en) Paolo Ulivi et David M. Harland, Robotic exploration of the solar system : Part 4 : the Modern Era 2004-2013, Springer Praxis, , 567 p. (ISBN 978-1-4614-4811-2)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]