Le rover Perseverance de la NASA atterrit avec succès sur Mars, mettant en valeur la technologie composite avancée

Une mission historique pour l'exploration de Mars

Perseverance, le plus grand et le plus avancé rover que la NASA a envoyé sur un autre monde — et qui est soutenu par de nombreux matériaux et structures composites — a atterri sur Mars le 18 février après un voyage de 203 jours dans l'espace traversant 293 millions de miles (472 millions de kilomètres). La confirmation de l'atterrissage réussi a été annoncée dans le contrôle de mission au Laboratoire de Propulsion à Reaction de la NASA en Californie du Sud à 15h55 HNE (12h55 HNP).

Rempli de technologie révolutionnaire, la mission Mars 2020 a été lancée le 30 juillet 2020 depuis la Station Spatiale de Cape Canaveral en Floride. La mission du rover Perseverance marque une première étape ambitieuse dans l'effort de collecter des échantillons de Mars et de les ramener sur Terre.

« Cet atterrissage est l'un de ces moments pivots pour la NASA, les États-Unis et l'exploration spatiale globalement — quand nous savons que nous sommes sur le point de la découverte et d'aiguiser nos crayons, pour ainsi dire, pour réécrire les manuels », dit l'administrateur par intérim de la NASA Steve Jurczyk. « La mission Mars 2020 Perseverance incarne l'esprit de notre nation de persévérer même dans les situations les plus difficiles, inspirant et faisant avancer la science et l'exploration. La mission elle-même personnifie l'idéal humain de persévérer vers le futur et nous aidera à préparer l'exploration humaine de la Planète Rouge dans les années 2030. »

De la taille d'une voiture, le géologue robotique et astrobiologiste de 1 026 kilogrammes (2 263 livres) subira plusieurs semaines de tests avant de commencer son investigation scientifique de deux ans du cratère Jezero de Mars. Pendant que le rover investiguera la roche et le sédiment du lit de lac ancien et du delta fluvial de Jezero pour caractériser la géologie et le climat passé de la région, une partie fondamentale de sa mission est l'astrobiologie, incluant la recherche de signes de vie microbienne ancienne. À cette fin, la campagne de retour d'échantillons de Mars, planifiée par la NASA et l'ESA (Agence Spatiale Européenne), permettra aux scientifiques sur Terre d'étudier les échantillons collectés par Perseverance pour rechercher des signes définitifs de vie passée en utilisant des instruments trop grands et complexes pour être envoyés sur la Planète Rouge.

« À cause de ces événements excitants, les premiers échantillons pristins de locations soigneusement documentées sur une autre planète sont une étape de plus vers être ramenés sur Terre », dit Thomas Zurbuchen, administrateur associé pour la science à la NASA. « Perseverance est la première étape pour ramener roche et régolithe de Mars. Nous ne savons pas ce que ces échantillons pristins de Mars nous diront. Mais ce qu'ils pourraient nous dire est monumental — incluant que la vie a pu exister un jour au-delà de la Terre. »

Large de quelque 45 kilomètres (28 miles), le cratère Jezero se trouve sur le bord ouest d'Isidis Planitia, un bassin d'impact géant juste au nord de l'équateur martien. Les scientifiques ont déterminé qu'il y a 3,5 milliards d'années, le cratère avait son propre delta fluvial et était rempli d'eau.

Ouvrir la voie aux missions humaines

Avant son lancement en juillet 2020, l'équipe de la NASA a équipé Perseverance avec une série de structures, instruments et systèmes avancés pour assurer son succès sur la face de Mars.

Le système d'alimentation qui fournit électricité et chaleur pour Perseverance à travers son exploration du cratère Jezero est un Générateur Thermoélectrique à Radioisotope Multi-Mission, ou MMRTG. Le Département de l'Énergie des États-Unis (DOE) l'a fourni à la NASA à travers un partenariat continu pour développer des systèmes d'alimentation pour applications spatiales civiles.

Équipé de sept instruments scientifiques primaires, le plus grand nombre de caméras jamais envoyées sur Mars, et son système complexe de mise en cache d'échantillons — dit être le premier de son genre envoyé dans l'espace — Perseverance explorera la région de Jezero pour des restes fossilisés de vie microscopique martienne ancienne, prélevant des échantillons en cours de route.

« Perseverance est le géologue robotique le plus sophistiqué jamais fait, mais vérifier que la vie microscopique a existé une fois porte un fardeau de preuve énorme », dit Lori Glaze, directrice de la Division des Sciences Planétaires de la NASA. « Pendant qu'on apprendra beaucoup avec les grands instruments que nous avons à bord du rover, il se peut bien qu'il faille les laboratoires et instruments bien plus capables ici sur Terre pour nous dire si nos échantillons portent des preuves que Mars a autrefois abrité la vie. »

Rôle crucial des composites dans l'atterrissage et la mission

Les structures composites ont également joué un grand rôle dans l'atterrissage réussi du rover — et continueront de le faire pour les futurs projets. Pendant sa descente vers Mars, par exemple, le parachute d'atterrissage qui a été déployé — un aspect vital pour l'atterrissage, et le support du poids du rover — incorpore les fibres para-aramide haute performance de Teijin Aramid (Arnhem, Pays-Bas) dans les cordons de suspension du parachute et le riser du parachute.

De plus, le véhicule d'entrée aeroshell qui a servi de bouclier thermique pour défendre Perseverance contre la chaleur intense pendant sa descente d'entrée vers la surface de Mars a été construit par Lockheed Martin (Littleton, Colorado, USA) et a utilisé du préimprégné fibre de carbone/ester cyanate pour le support structurel de Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Californie, USA).

Les matériaux préimprégnés de Toray ont aussi trouvé leur place sur les portions structurelles du pont d'atterrissage du rover.

« Atterrir sur Mars est toujours une tâche incroyablement difficile et nous sommes fiers de continuer à bâtir sur notre succès passé », dit le directeur du JPL Michael Watkins. « Mais, pendant que Perseverance fait avancer ce succès, ce rover trace aussi sa propre voie et relève de nouveaux défis audacieux dans la mission de surface. Nous avons construit le rover pas juste pour atterrir mais pour trouver et collecter les meilleurs échantillons scientifiques pour le retour sur Terre, et son système d'échantillonnage incroyablement complexe et autonomie n'activent pas seulement cette mission, ils préparent le terrain pour de futures missions robotiques et habitées. »

La suite de capteurs Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) a collecté des données sur l'atmosphère de Mars pendant l'entrée, et le système de Navigation Relative au Terrain a guidé autonomément le vaisseau spatial pendant la descente finale. Les données des deux sont attendues pour aider de futures missions humaines à atterrir sur d'autres mondes plus sûrement et avec des charges utiles plus grandes.

Instruments scientifiques sur la surface de Mars

Sur la surface de Mars, les instruments scientifiques de Perseverance auront l'opportunité de briller scientifiquement. Mastcam-Z est une paire de caméras scientifiques zoomables sur le mât de détection à distance de Perseverance, ou tête, qui crée des panoramas 3D couleur haute résolution du paysage martien. Aussi situé sur le mât, le SuperCam utilise un laser pulsé pour étudier la chimie des roches et sédiments et a son propre microphone pour aider les scientifiques à mieux comprendre la propriété des roches, incluant leur dureté.

Situés sur une tourelle au bout du bras robotique du rover, l'Instrument Planétaire pour X-ray Lithochimie (PIXL) et l'instrument Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals (SHERLOC) travailleront ensemble pour collecter des données sur la géologie de Mars de près. PIXL utilisera un faisceau X-ray et une suite de capteurs pour plonger dans la chimie élémentaire d'une roche. Le laser ultraviolet et spectromètre de SHERLOC, avec son imageur Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON), étudieront les surfaces rocheuses, cartographiant la présence de certains minéraux et molécules organiques, qui sont les blocs de construction à base de carbone de la vie sur Terre.

Le châssis du rover abrite trois instruments scientifiques, aussi. Le Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment (RIMFAX) est le premier radar à pénétration de sol sur la surface de Mars et sera utilisé pour déterminer comment différentes couches de la surface martienne se sont formées au fil du temps. Les données pourraient aider à ouvrir la voie pour de futurs capteurs qui chassent les dépôts de glace d'eau souterrains.

Avec aussi un œil sur les futures explorations de la Planète Rouge, la démonstration technologique Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) tentera de fabriquer de l'oxygène à partir de l'air mince — l'atmosphère ténue et majoritairement dioxyde de carbone de la Planète Rouge. L'instrument Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) du rover, qui a des capteurs sur le mât et le châssis, fournira des informations clés sur la météo, le climat et la poussière de Mars actuelle.

Actuellement attaché au ventre de Perseverance, l'hélicoptère Mars Ingenuity, petit, est une démonstration technologique qui tentera le premier vol propulsé et contrôlé sur une autre planète en utilisant des pales de rotor qui sont construites en fibre de carbone et noyau mousse.

Les ingénieurs et scientifiques du projet mettront maintenant Perseverance à l'épreuve, testant chaque instrument, sous-système et sous-routine au cours du prochain mois ou deux. Seulement alors déploieront-ils l'hélicoptère sur la surface pour la phase de test de vol. Si réussi, Ingenuity pourrait ajouter une dimension aérienne à l'exploration de la Planète Rouge dans laquelle de tels hélicoptères servent d'éclaireurs ou font des livraisons pour de futurs astronautes loin de leur base.

Une fois les vols de test d'Ingenuity terminés, la recherche du rover pour des preuves de vie microbienne ancienne commencera sérieusement.

« Perseverance est plus qu'un rover, et plus que cette incroyable collection d'hommes et femmes qui l'ont construit et nous ont amenés ici », dit John McNamee, gestionnaire de projet de la mission rover Mars 2020 Perseverance au JPL. « C'est même plus que les 10,9 millions de personnes qui se sont inscrites pour faire partie de notre mission. Cette mission est à propos de ce que les humains peuvent accomplir quand ils persévèrent. Nous l'avons fait jusqu'ici. Maintenant, regardez-nous aller. »

À propos de la mission Mars

Un objectif principal pour la mission de Perseverance sur Mars est la recherche astrobiologique, incluant la recherche de signes de vie microbienne ancienne. Le rover caractérisera la géologie et le climat passé de la planète et sera la première mission à collecter et mettre en cache la roche et le régolithe martiens, ouvrant la voie à l'exploration humaine de la Planète Rouge.

De futures missions NASA, en coopération avec l'ESA, enverront des vaisseaux spatiaux sur Mars pour collecter ces échantillons mis en cache de la surface et les ramener sur Terre pour analyse approfondie.

La mission Mars 2020 Perseverance fait partie de l'approche d'exploration Moon to Mars de la NASA, qui inclut les missions Artemis vers la Lune qui aideront à préparer l'exploration humaine de la Planète Rouge.

JPL, une division de Caltech à Pasadena, Californie, gère la mission Mars 2020 Perseverance et la démonstration technologique de l'hélicoptère Mars Ingenuity pour la NASA.