La NASA et l’ESA simplifient le retour d’échantillons martiens

La NASA et l’ESA simplifient le retour d’échantillons martiens

Le rover Perseverance aidé de deux drones hélicoptères apportera désormais les échantillons martiens vers le lanceur chargé de les envoyer sur orbite d’où ils seront capturés par une sonde pour le voyage vers la Terre.

Arrivé sur Mars le 8 février 2021, le rover Perseverance de la NASA est équipé (en plus d’instruments scientifiques) d’un dispositif de stockage des prélèvements de roche ou du sol qu’il réalise. Les échantillons (10 à 15 grammes) sont conservés dans des petits tubes scellés de 6 cm de long.
De fait, Perseverance accomplit la première étape d’une série de missions visant à ramener sur Terre des échantillons de la planète rouge. Cet ambitieux projet appelé MSR pour Mars Sample Return associe la NASA et l’Agence Spatiale Européenne (ESA).

Un scénario simplifié

La vidéo NASA ci-dessous explique le fonctionnement du Sample Caching System de Perseverance.

Pour amener sur Terre les échantillons martiens stockés dans ces tubes, la NASA et l’ESA ont tout d’abord pensé à un scénario faisant appel à deux autres missions. La première envoyait sur Mars un atterrisseur de la NASA doté d’un Fetch rover de l’ESA chargé de récupérer les tubes laissés au sol par Perseverance afin de les apporter à une fusée qui les propulserait sur orbite martienne. La deuxième mission consistait ensuite à envoyer une sonde de l’ESA (avec Ariane 6) qui rejoignait la quatrième planète, capturait les échantillons sur orbite dans leur réceptacle et les convoyait jusqu’à la Terre.

Dans cette version de MSR, le Fetch rover récoltait les échantillons et les amenait à un atterrisseur doté d’une fusée (illustration). C’est ce rover additionnel qui a été abandonné dans le nouveau scénario de mission. Crédit : NASA

Dans cette version de MSR, le Fetch rover récoltait les échantillons et les amenait à un atterrisseur doté d’une fusée (illustration). C’est ce rover additionnel qui a été abandonné dans le nouveau scénario de mission.
Crédit : NASA

Cependant, il est apparu que l’atterrisseur chargé de se poser avec le Fetch rover et la fusée dépassait en masse la capacité du Sky Crane (grue volante), le système NASA d’arrivée sur le sol martien connu pour ses «7 minutes de terreur» et mis au point pour Curiosity et Perseverance. Les partenaires de MSR ont alors envisagé de rajouter une mission afin de poser le rover d’un côté et la fusée de l’autre, augmentant à 3 le nombre de lancements nécessaires (en plus de celui de Perseverance déjà accompli).
Le 27 juillet, la NASA et l’ESA ont présenté un nouveau scénario qui revient à deux lancements. Désormais, l’atterrisseur qui amène la fusée (avec les dispositifs de décollage associés) est équipé d’un bras robotique européen qui récupérera les tubes d’échantillons déposés par… Perseverance ! Les excellentes performances du rover, ajoutées au fait que son jumeau Curiosity atteindra 10 ans de fonctionnement en août prochain, laissent en effet penser qu’il sera capable de réaliser cette part de MSR.
Toutefois, l’atterrisseur avec la fusée apportera aussi deux drones hélicoptères semblables à Ingenuity (qui avec presque 30 vols a largement dépassé les objectifs attendus) en vue d’aider ou remplacer si besoin Perseverance. Ces hélicoptères martiens auront en plus des roues pour se déplacer une fois posés et un bras robotique afin de saisir les tubes d’échantillons.
Ce nouveau scénario qui évite ainsi un rover et un lancement est estimé plus simple et donc plus sûr.

Mars sur Terre en 2033

Le nouveau schéma de la mission Mars Sample Return (MSR). Crédit : Cité de l’espace d’après NASA

Le nouveau schéma de la mission Mars Sample Return (MSR).
Crédit : Cité de l’espace d’après NASA

Le nouveau scénario de MSR se présente comme suit selon l’illustration NASA ci-dessus.
1 : Perseverance (arrivée en février 2021) amène les échantillons qu’il a récoltés, aidé de deux drones hélicoptères.
2 : Les deux drones hélicoptères ont été apportés par un atterrisseur doté d’un bras robotique européen chargé de saisir les tubes d’échantillons.
3 : Depuis cet atterrisseur, une fusée décolle vers l’orbite martienne avec les tubes stockés dans une capsule.
4 : La capsule est capturée autour de Mars par la sonde Earth Return Orbiter (ERO) de l’ESA (fabriquée par Airbus). À proximité de la Terre la capsule est larguée et les échantillons récupérés au sol pour analyses en laboratoire.

Ce nouveau scénario repose donc sur 2 lancements. Tout d’abord, celui pour amener l’atterrisseur avec les drones, le bras robotique et la fusée (une mission essentiellement américaine, sauf le bras robotique de l’ESA). Ensuite, celui qui enverra la sonde ERO de l’ESA vers Mars (avec un système de la NASA pour la prise en charge de la capsule d’échantillons). Le lanceur européen Ariane 6 est prévu.
La date envisagée pour l’arrivée sur Terre des prélèvements martiens est 2033.

Sur son Terrain Martien, la Cité de l’espace de Toulouse vous propose de découvrir une reproduction taille réelle du rover Perseverance en action.