De Sojourner à Curiosity : les rovers martiens

De Sojourner à Curiosity, quatre rovers (robots mobiles), tous de fabrication américaine, se sont déplacés sur la planète rouge depuis une vingtaine d’années.

Sojourner, le premier rover martien

 

Le robot Sojourner utilise son spectromètre APXS sur le rocher Yogi.
Le robot Sojourner utilise son spectromètre APXS sur le rocher Yogi.

Lancé le 4 décembre 1996, Sojourner, embarqué à bord de la sonde spatiale Mars Pathfinder est le tout premier rover à atterrir sur Mars. Il ne pèse que 10,6 kg et dispose d’un rayon d’action limité. En effet, il ne peut se déplacer que jusqu’à 500 mètres de sa station, à une vitesse de 1 cm/s (grâce à un panneau solaire).

Le tout dernier contact avec Pathfinder date du 27 septembre 1997. La raison exacte de la défaillance n’est pas certaine, mais elle serait probablement due à l’épuisement de la batterie qui aurait provoqué son refroidissement. Les ingénieurs ont malgré tout essayé de rétablir le contact jusqu’au 10 mars 1998 mais sans succès.

Pendant 83 jours, Sojourner s’est approché de plusieurs dizaines de roches ( Barnacle BillYogiScooby DooCasperBoeStimpyBullwinkleWedge, eh oui les scientifiques leur ont bien donné des noms de dessins-animés…),  analysé les propriétés chimiques de seize d’entre elles et du sol et envoyé 550 photographies…  Il a tout de même multiplié par douze son espérance de vie qui était prévue de sept jours au départ.

 

En septembre et décembre 1999, la NASA perd Mars Climate Orbiter et Mars Polar Lander, les deux sondes de la mission Mars Surveyor 98. Leur objectif était d’étudier la planète Rouge principalement autour du thème de l’eau. La NASA se retrouve alors dans une position défavorable, se remet en question et décide de revoir sa stratégie d’exploration de la planète rouge.

 

Mars Exploration Rover (MER A et MER B)

 

Un peu plus tard, le Jet Propulsion Laboratory propose l’atterrissage sur Mars d’une version plus puissante du rover Sojourner.

Pour limiter les risques, la NASA décide en août 2000 d’envoyer deux engins similaires pour la mission appelée Mars Exploration Rover (MER). Il sont alors appelés MER A et MER B

Ces rovers géologues devront explorer Mars, analyser sur place à l’aide de leurs instruments scientifiques embarqués et transmettre les résultats de leurs mesures.

 

Chaque MER est équipé de six instruments scientifiques et est conçu pour parcourir au moins 1 km durant 90 jours martiens. A noter que sur Mars, les jours sont de 24 heures et 39 minutes, soit un peu plus longs que sur Terre…

Spirit et Opportunity

 

Vue d'artiste d'un Rover MER à la surface de Mars - NASA/JPL-Caltech
Vue d’artiste d’un Rover MER à la surface de Mars – NASA/JPL-Caltech

La NASA et la Planetary Society ont finalement décidé d’organiser un concours pour leur trouver un meilleur nom. Parmi 10 000 écoliers, Sofi Collis, une orpheline de 9 ans née en Sibérie et adoptée par une famille américaine vivant en Arizona est la gagnante. Les 2 MER  ont finalement été officiellement nommés  Spirit et Opportunity au début du mois de juin 2003.

Sofi Collis avec un modèle de MER
Sofi Collis avec un modèle de MER

 

« Je vivais dans un orphelinat. Il était froid et sombre, et j’étais seule. J’ai regardé le ciel étincelant et je me suis sentie mieux. Je me suis mis à rêver que je pourrai voler là-haut un jour. En Amérique, tous mes rêves peuvent devenir réalité. Merci pour l’esprit (Spirit) et l’opportunité (Opportunity) ».

Autre opération de communication de la NASA, 3 551 645 noms ont été gravés sur deux DVD devant être déposés à la surface de Mars par Spirit et Opportunity.

Spirit

La sonde Spirit est lancée le 10 juin 2003 et la sonde Opportunity le 7 juillet 2003 à bord de fusées Delta II de la base de lancement de Cape Canaveral.

Le module d’atterrissage du robot Spirit se pose le 3 janvier 2004 au sud de l’équateur dans le cratère Gusev formé par l’impact d’une météorite de grande taille il y a plusieurs milliards d’années. L’étude de ce cratère d’impact permet aux scientifiques d’avoir des nouvelles informations :

« Nous avons découvert des preuves irréfutables d’une ancienne Mars qui était un milieu chaud, humide et violent ponctué d’explosions volcaniques, d’activités hydrothermales et autres jets de vapeur »  raconte  Steve Squyres, professeur d’astronomie à l’Université Cornell et principal chercheur de la mission.

 

Trajet de Spirit depuis son site d'atterrissage jusqu'à Home Plate, qu'il va explorer pendant plus de trois ans, de février 2006 à mai 2009, avant de s'enliser dans les dunes avoisinantes.
Trajet de Spirit depuis son site d’atterrissage jusqu’à Home Plate, qu’il va explorer pendant plus de trois ans, de février 2006 à mai 2009, avant de s’enliser dans les dunes avoisinantes.

En mai 2009, après avoir parcouru parcouru 7 730,5 mètres et transmis plus de 124 500 photographies, Spirit s’enlise dans les sables des collines Columbia. Malheureusement les techniciens n’arriveront jamais à l’y extraire. Le 22 mars 2010, la communication est rompue. Il aura parcouru 8 kilomètres et réalisé 124.000 photographies. Le 25 mai 2011, la NASA décide d’arrêter ses tentatives pour reprendre contact avec le rover.

 

Opportunity

Le rover Opportunity, quant à lui, se pose le 24 janvier 2004 sur Meridiani Platum, une plaine volcanique au milieu du cratère Eagle, un cratère d’impact de 22 m de diamètre.

Pendant ce temps-là son frère jumeau Spirit se trouve de l’autre côté de la planète.

Il réalise les premières découvertes extra-terrestre de météorites : Heat Shield Rock, Block Island, Shelter Island, Mackinac…

Heat Shield Rock photographié par le rover Opportunity.
Heat Shield Rock photographié par le rover Opportunity.

 

De 2006 à 2008, il étudie le spectaculaire cratère Victoria. Trois ans plus tard, en 2011, il atteint Endeavour, un cratère de 22 kilomètres de diamètre.

Opportunity  y  repère en particulier un rocher appelé “Esperance”.

« Les résultats d’Esperance sont les plus importants de toute notre mission. La composition nous raconte les conditions environnementales qui ont altéré les minéraux. Beaucoup d’eau a déplacé cette roche. » raconte Steve Squyres. Sa composition démontre pour la première fois que de l’eau de PH neutre a coulé en ce lieu. Jusque là, les résultats des analyses précédentes montraient des signes d’une eau très acide, ou très saline, donc peu propices à accueillir la vie.

 

Trajet d'Opportunity du 25 janvier 2004 au 24 mars 2015 : plus de 42km en 11 ans.
Trajet d’Opportunity du 25 janvier 2004 au 24 mars 2015 : plus de 42km en 11 ans.

 

Conçus pour fonctionner au minimum durant 90 jours martiens et parcourir 600 mètres à la surface de Mars, les 2 rovers ont largement dépassé les espérances des scientifiques.

 

Curiosity


Suite à la mission Mars Exploration Rover, la NASA lance en 2011 la mission Mars Science Laboratory rebaptisée Curiosity La sonde spatiale est lancée le 26 novembre 2011 par une fusée Atlas V. Le rover Curiosity à son bord est cette fois-ci de 775 kg (contre 185 kg pour les MER) dont 70 kg d’instruments scientifiques (contre 6 kg pour Spirit et Opportunity). Ces derniers sont en partie consacrés à répondre à la question : Mars a-t-elle présenté un environnement habitable ? La France a contribué à fabriquer certains de ces instruments : le laboratoire d’analyses d’échantillons SAM (Sample Analysis at Mars) et la caméra-laser ChemCam.

 

autoportrait de Curiosity pris le 31 octobre 2012 - NASA/JPL-Caltech
autoportrait de Curiosity pris le 31 octobre 2012 – NASA/JPL-Caltech

Après s’être posé à l’intérieur du cratère Gale, le rover Curiosity commence l’exploration de son environnement et se concentre tout particulièrement sur les pentes du mont Sharp

Le 8 février 2013, il effectue le premier perçage significatif d’une roche sur Mars. Les analyses montrent que les minéraux argileux de cette roche (jusqu’à 20 % de l’échantillon) se sont formés en présence d’eau. Les données recueillies permettent donc de déduire que Mars avait été habitable dans un lointain passé.

En mars 2018, il a cumulé 2000 sols (jours martiens) d’exploration à la surface de Mars pour un peu plus de 18,5 km, alors que sa mission de base devait durer 668 sols. Son prédecesseur Opportunity à quant à lui fêté son 5 000e sol sur Mars, le 17 février 2018.

 

Mars 2020
Mars 2020

Ces 4 Rovers ont déjà un successeur prévu : le rover américain Mars 2020. Il effectuera des prélèvements dans le sol martien et les mettra dans des tubes qu’il déposera à la surface. Les échantillons du sol martien seront ensuite retournés sur Terre.

 

Pour aller plus loin

Mars – Une exploration photographique

Conçu comme un atlas visuel, ce livre emmène le lecteur dans un voyage fantastique : des canyons de Valles Marineris aux proportions vertigineuses, aux dunes noires de Noachis en passant par le volcan Olympe, plus haut sommet de notre système solaire, sans oublier les vastes étendues de glace carbonique situées aux 
pôles, à la recherche de traces d’eau. 

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Mars, planète rouge


 Illustré de photographies obtenues par satellites, cet ouvrage aborde les découvertes les plus récentes concernant la planète Mars, évoque les possibles nouvelles preuves d’une vie microbienne et les scénarios pour la rendre habitable ou pour effectuer de futures missions martiennes. 

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NASA Mars Rovers Manual: 1997-2013 (Sojourner, Spirit, Opportunity and Curiosity)

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Sources

 

http://marsrover.nasa.gov/home/index.html

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