Sciences

Pourquoi la NASA place autant d'espoir dans le robot Perseverance

Temps de lecture : 6 min

La mission Mars 2020 est un défi immense sur les plans scientifique, d'ingénierie et de sécurité biologique.

Vue d'artiste du Fetch Rover qui récupère des tubes d'échantillons sur Mars. | Capture d'écran European Space Agency (ESA) via YouTube
Vue d'artiste du Fetch Rover qui récupère des tubes d'échantillons sur Mars. | Capture d'écran European Space Agency (ESA) via YouTube

Ce 18 février 2021, vers 21h55, le rover Perseverance vient d'atterrir à la surface de la planète Mars, après sept mois de voyage interplanétaire. Un rover de plus, direz-vous, pour employer la terminologie anglo-saxonne. Sûrement, mais avec quelques nouveautés aussi excitantes qu'ambitieuses.

Ce qui est nouveau, c'est que cette mission sera la première étape du retour d'échantillons martiens. Bien sûr, le terme «retour» est impropre, car les échantillons viendront sur Terre pour la première fois et ce sera un aller simple.

Outre le retour d'échantillons de sol martien, la mission a aussi pour objectif de continuer les études scientifiques pour déterminer si la planète a été habitable dans un passé géologiquement ancien, pour trouver dans les terrains propices des traces d'une forme de vie passée ou contemporaine ou des traces des réactions chimiques qui auraient pu conduire à une forme de vie. Les études climatologiques préparent, elles, l'exploration éventuelle de Mars par des astronautes dans quelques lustres.

Une chronologie de long terme

Perseverance atterrit en février 2021 dans le cratère Jezero, qui a été sélectionné pour son passé géologique. Il comporte des terrains qui sont les traces d'un ancien delta débouchant dans un ancien lac. Il y a eu de l'eau là-bas, pendant quelque temps, et c'est l'un des meilleurs endroits pour rechercher des traces d'une forme de vie martienne… si elle a un jour émergé sur Mars. À bord de Perseverance, un système de collecte et de conditionnement, des tubes étanches pour quarante-trois échantillons d'une vingtaine de grammes chacun, et des instruments scientifiques (ce qui est plus habituel).

Le cratère Jezero vu par la mission Mars Express de l'ESA, lancée en 2003. | NASA/JPL/MSSS/ESA/DLR/FU-Berlin/J. Cowart / CC BY-SA 3.0 IGO

De 2021 à 2023 –pendant la durée de la mission planifiée, Perseverance sera programmé quotidiennement à partir des laboratoires terrestres et explorera, analysera, et prélèvera une vingtaine d'échantillons.

De 2023 à 2026 (ou peut-être 2028, ou même encore plus tard), Perseverance remplira les autres tubes à prélèvements au gré des découvertes les plus prometteuses. Les tubes d'échantillons seront déposés au sol par petits tas afin de se prémunir d'une panne du système ou du véhicule qui empêcherait leur récupération.

Les instruments scientifiques du rover Perseverance, dont SuperCam, la caméra dont la partie située en haut du mat a été construite par des laboratoires du CNRS et des universités avec des contributions techniques du CNES. | HANDOUT / NASA / AFP

Puis, en 2026, selon le plan actuel, l'Europe et les États-Unis lanceront chacun une mission emportant plateforme, rover et satellite complémentaires pour récupérer ces échantillons et les amener jusqu'à la Terre.

Autour de la planète rouge


Les États-Unis lanceront une mission qui comprendra une plateforme d'atterrissage. Celle-ci servira de base de lancement à un petit lanceur, le Mars Ascent Vehicle, ou «MAV». Celui-ci placera le conteneur porte-échantillons en orbite martienne.

Il faudra d'abord remplir le conteneur. C'est un petit véhicule, conçu et fabriqué en Europe, le Fetch Rover, rapide et agile, qui ira récupérer certains des tubes abandonnés au sol. Un bras robotique placera les tubes récupérés dans le porte-échantillons qui sera placé au sommet du MAV. Le conteneur ne pourra emporter que trente-et-un tubes.

L'Europe, toujours en 2026, lancera un satellite européen nommé Earth Return Orbiter, ou «ERO», destiné à se mettre en orbite autour de Mars. Il emportera un système européen de repérage et un système américain de récupération en orbite du porte-échantillons. Ce système américain capturera en orbite ce conteneur complètement passif et l'enfermera dans une enveloppe étanche. Il placera le tout dans la capsule destinée à lui faire traverser ultérieurement l'atmosphère terrestre, le Earth Entry Vehicle ou «EEV».

Vue d'artiste du Earth Return Orbiter de l'ESA qui relâche les échantillons martiens en direction de la Terre.

Rejoindre la Terre

Enfin vers 2030, lorsque Mars et la Terre seront en bonne position, le satellite ERO –avec en son sein l'EEV– accélérera pour quitter l'orbite de Mars et se diriger vers la Terre qu'il rejoindra en quelques mois. Il ne sera pas dirigé pour rejoindre directement la Terre. En effet, l'étanchéité des enveloppes qui entourent le porte-échantillons doit être testée et certifiée avant que l'EEV ne soit largué et fasse une entrée balistique, pour atterrir enfin dans un champ d'entraînement militaire de l'Utah.

Pas de parachute, pas de système de freinage, une capsule qui traversera l'atmosphère simplement protégée par un bouclier thermique et des matériaux qui se déformeront à l'impact pour absorber le choc.

La question de la protection planétaire

Cette entrée assez brutale s'explique par les recommandations de protection planétaire. Une forme de vie a pu éventuellement se développer à la surface de Mars: nul ne peut l'affirmer ou démontrer son contraire. L'analyse de ces échantillons devrait apporter quelques éléments de réponses. Donc, par prudence, l'hypothèse du développement d'une vie martienne est retenue. De même, connaissant la transformation climatique de Mars, si cette vie a existé, elle s'est probablement éteinte. Nul ne peut cependant l'affirmer ou démontrer le contraire.

L'hypothèse de la présence d'une forme de vie martienne active ou dormante est retenue. Cette forme de vie éventuelle peut-elle avoir une interaction avec la vie terrestre? Encore une fois, nul ne peut l'affirmer ou démontrer le contraire. L'hypothèse d'une interaction possible est donc retenue. Le groupe dédié à la protection planétaire du COSPAR –une assemblée des scientifiques utilisant le spatial pour leurs recherches– recommande donc que les échantillons soient isolés et qu'aucune interaction avec des éléments de la biosphère terrestre ne soit possible avant qu'ils n'aient été stérilisés ou qu'il soit raisonnablement démontré qu'ils sont stériles.

Les recommandations de protection planétaire imposent une phase de quarantaine pour les échantillons.

Un système de rentrée sophistiqué peut être envisagé, mais pour ces raisons de sécurité, il faut prévoir qu'il peut tomber en panne: les parachutes peuvent ne pas se déployer ou des moteurs ne pas se déclencher, par exemple. Il faut donc prévoir un système robuste résistant à toutes les pannes possibles (et imaginables). Une réponse simple: pas de système de freinage actif, pas de possibilité de panne. Le bouclier thermique et les matériaux déformables garantiront passivement la sécurité de cette phase de vol en limitant la hausse de température et les dommages au moment du choc.

Les recommandations de protection planétaire imposent aussi une phase de quarantaine pour les échantillons qui évite que quelque particule que ce soit provenant de Mars puisse être en contact avec des éléments biologiques de la biosphère terrestre. Les scientifiques demandent de leur côté que les échantillons soient protégés de toute contamination chimique ou microbiologique d'origine terrestre afin de préserver leur intérêt scientifique. L'infrastructure qui accueillera le container, puis les tubes d'échantillons, combinera un ensemble de boîtes à gant à doubles parois pour protéger ces échantillons. Elles seront installées dans un laboratoire de haute sécurité biologique, de groupe P4 pour éviter que des grains de poussière martienne puissent diffuser à l'extérieur du laboratoire.

L'avenir des échantillons

Dans ces conditions, les échantillons seront divisés en trois parties. Une moitié sera stockée en conditions contrôlées, pour que les générations futures puissent travailler sur des échantillons intacts. Un quart de l'échantillon sera conservé en conditions standard en attendant la fin de la quarantaine. Une partie pourra être distribuée dans des laboratoires après avoir été stérilisée.

C'est sur la partie restante, soigneusement sélectionnée que se fera la recherche de traces d'une forme de vie passée, latente ou active. D'ores et déjà, des comités scientifiques internationaux préparent ces recherches, définissent des protocoles provisoires, établissent des critères d'évaluation des résultats. Sommes-nous seuls dans l'univers? Perseverance et le programme de retour d'échantillons dont il est le premier élément peuvent apporter, à cette question, une réponse définitive si elle est positive. Il est cependant probable que les biosignatures, si elles sont présentes, soient subtiles, infinitésimales, et discutées.

Ce «retour simple» de quelques dizaines de grammes de sol martien générera des recherches complexes et nous aidera à mieux situer la Terre, notre planète et sa biosphère, ainsi que Mars dans l'histoire de l'univers.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l'article original.

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