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Mission ExoMars : le nouveau scénario est arrêté

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Mission en deux étapes à deux ans d'intervalle, atterrissage à l'aide d'une fusée, pas de panneaux solaires pour le premier atterrisseur : la Nasa et l'Esa viennent d'arrêter les principaux choix pour leurs prochaines missions conjointes vers Mars.

Le nouveau scénario d'ExoMars envisagé par la Nasa et l'Esa. © Esa/Nasa Crédit ESA

L'accord conclu entre l'Esa et la Nasa pour mettre en œuvre une coopération sur l'exploration robotique de Mars donne ses premiers effets avec le nouveau scénario de la mission ExoMars. Défini en octobre 2009, il a été approuvé en fin d'année par le Conseil de l'Agence spatiale européenne qui autorise l'Esa à ouvrir la souscription auprès des Etats membres pour le financer.

Après une révision du projet Exomars en mai 2009, le nouveau scénario prévoit deux lancements en 2016 et 2018. La mission de 2016, réalisée sous la maîtrise d'œuvre de l'Esa, consiste en un orbiteur et un atterrisseur de 600 kg lancés par une fusée Atlas-5. Quant à la mission de 2018, elle sera bien plus ambitieuse et dirigée par la Nasa. Les deux partenaires prévoient de déposer sur la surface de Mars deux rovers, l'un américain et l'autre européen (ExoMars), à l'aide du même atterrisseur.

Ce scénario conserve les grands objectifs initiaux d'ExoMars mais la façon de les atteindre sera différente. Le paquet géophysique Humboldt et plusieurs instruments de Pasteur ont été débarqués. La recherche de la vie et le forage restent donc des priorités fortes auxquelles on ajoute la traque du méthane martien, une priorité pour la Nasa depuis que MRO a confirmée sa découverte par l'instrument PFS de Mars Express.

Le volet technologique de cette coopération entre la Nasa et l'Esa est important pour l'Europe. En effet, ce programme doit valider un certain nombre de technologies, navigation ou relais de données par exemple, qui seront nécessaires pour les futures missions d'exploration, comme celles qui ramèneront des échantillons martiens. L'atterrisseur de 2016 embarquera une série de capteurs pour mesurer ses performances et son comportement pendant sa descente et d'autres qui seront utilisés pour étudier l'environnement du site d'atterrissage.

Seulement huit jours martiens de fonctionnement au sol en 2016

Cet atterrisseur se posera grâce à un système propulsif. L'Europe abandonne donc l'idée d'utiliser des airbags. Pour restreindre les coûts de développement, il a également été décidé de ne pas utiliser de panneaux solaires, de sorte qu'il fonctionnera uniquement sur batterie, ce qui réduit considérablement sa durée de vie sur Mars. L'activité de cet atterrisseur s'en trouve limitée à huit sols (jours martiens), ce qui nécessite de développer des batteries suffisamment puissantes et résistantes pour faire fonctionner une charge utile (qui n'a pas encore clairement été définie) et maintenir le lander en veille et en hors gel pendant la nuit.

La conception de l'atterrisseur ne sera pas simple. L'Europe ne s'est jamais posée sur Mars. L'échec de Beagle-2 est là pour nous le rappeler, même si ce projet n'était pas sous la responsabilité de l'Esa. Avant de se poser sur Mars, la traversée de l'atmosphère martienne nécessite un bouclier et un dispositif de ralentissement. Pour le bouclier, il faut une surface très grande générant suffisamment de portance pendant la descente. Il doit être en C-SiC (carbone-carbure de silicium) car l'atmosphère martienne est très oxydante. Ces matériaux ont la particularité de ne pas s'oxyder à la différence des alliages en carbone-carbone qui brûleraient.

Atterrissage propulsé

L'intérêt de l'atterrissage propulsé est double par rapport à des parachutes ou des airbags. Les scientifiques maîtrisent le point d'impact jusqu'à l'entrée dans l'atmosphère et la vitesse d'arrivée ne dépend pas des conditions atmosphériques. Autrement dit, on pose la charge utile où l'on veut, d'autant que le propulseur peut lutter contre les vents, qui soufflent parfois très fort sur Mars. A l'inverse, l'utilisation de parachutes interdit de se poser exactement où on le souhaite et dans tous les cas jamais à plus de 1.000 mètres d'altitude. En effet, à cette hauteur, l'atmosphère est si fine que le parachute ne peut pas freiner suffisamment pour poser un rover en sécurité.

L'atterrissage propulsé envisagé dans le nouveau scénario de la mission ExoMars s'inspire de celui utilisé par la Nasa pour poser sur la Lune les capsules Apollo. On utilise le combustible nécessaire pour amener l'engin à la vitesse voulue. Dans le cas de Mars, l'atterrissage devrait se faire à environ 1 mètre par seconde.