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Phoenix en route pour le pôle nord martien

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Jean Etienne, Futura

La sonde américaine Phoenix a été correctement lancée ce samedi 4 août 2007 à 09h26 TU (11h26 de Paris) au moyen d'une fusée United Launch Alliance Delta II depuis Cap Canaveral. Elle devrait se poser à proximité du pôle nord martien le 25 mai 2008.

Logo de la mission Phoenix.

Phoenix

Cette sonde est la première réalisation dans le cadre du programme Scout de la NASA, qui prévoit l'utilisation de missions à la fois simples, peu coûteuses et efficaces dans le cadre de l'exploration martienne. Plusieurs des éléments utilisés pour Phoenix ont été détournés des modèles de test ou même de vol n'ayant pas été utilisés lors de l'assemblage de Mars Polar Lander, un atterrisseur qui aurait dû explorer le pôle sud de la Planète rouge, mais qui s'y est malencontreusement écrasé le 3 décembre 1999.

Phoenix en cours de vérification avant son intégration au lanceur. NASA.

Les deux principaux objectifs de la mission sont de détecter, et si possible quantifier la présence d'eau sous toutes ses formes, de la présence de matière organique et de déterminer le degré d'habitabilité du pôle nord martien. Il est en effet prioritaire de savoir si les conditions qui règnent en surface, ainsi que dans le sous-sol, permettent la conservation de formes de vie fossiles, ou même des microorganismes dormants, susceptibles de revenir à la vie à la faveur d'un évènement climatique ou local.

Installation de Phoenix dans la coiffe du lanceur Delta II. NASA.

L'atterrissage

Le choix du lieu d'atterrissage a été dicté par la découverte en 2002 par la sonde Mars Odyssey de composés volatils (y compris de l'eau) et diverses molécules organiques au niveau des hautes latitudes de l'hémisphère nord, ainsi que de vastes concentrations de glace dans le sous-sol.

Contrairement aux landers de Spirit et Opportunity, toujours en opération sur la Planète rouge, Phoenix n'utilisera pas d'airbags pour se poser, mais bien un système complexe de rétrofusées à l'image des sondes Viking, mais aussi de Mars Polar Lander. Bien que certaines faiblesses de cette dernière aient été dénoncées par une commission d'enquête suite à la perte de la sonde, la NASA affirme les avoir toutes corrigées.

La descente durera 13 minutes, et sera suivie à la demande de la NASA depuis la sonde européenne Mars Express, ainsi que de deux autres sondes américaines. Cette phase est nommée EDL (Entry Descent and Landing). Le choix de Mars Express comme témoin privilégié de la manœuvre n'est pas innocent, car son orbite elliptique lui permet de rester plus longtemps en contact avec un point donné au niveau du sol. Sa trajectoire sera d'ailleurs optimisée en vue de la manœuvre.

Gros plan sur le bouclier thermique de Phoenix (en haut) utilisé pour la rentrée, avant l'ouverture du parachute de descente. NASA.

Durant la phase finale, Phoenix sera freinée par un parachute tandis qu'un radar altimétrique renseignera l'ordinateur de la sonde sur la distance qui lui reste à parcourir. A un kilomètre d'altitude, ce parachute sera abandonné et des rétrofusées prendront le relais. Le contact avec le sol se fera à environ 2,4 mètres par seconde et provoquera, via des capteurs situés dans les pieds, l'arrêt des moteurs.

La mission scientifique

Phoenix se posera en mai 2008 entre 65 et 75° de latitude nord, dans la région de Vastitas Borealis, à proximité du cercle arctique, juste au moment où les premiers rayons du Soleil se mettront à briller dans cette région sortant à peine de la nuit polaire. Les instruments de la sonde pourront ainsi suivre le dégel progressif de cette zone recouverte de givre.

Vue d'artiste montrant Phoenix sur le sol martien. NASA.

Une partie de l'équipement de Phoenix est héritée de la défunte Mars Polar Lander, telle la caméra SSI, le four TEGA et la caméra de descente MARDI (également utilisée par les atterrisseurs de Spirit et Opportunity).

Bras robotique

D'une longueur de 2,35 m, le bras robotique de Phoenix est capable de creuser une tranchée de 50 cm de profondeur et de collecter des échantillons destinés à être analysés dans le four TEGA ou le laboratoire de chimie MECA. Il est équipé d'une petite caméra possédant sa propre source d'éclairage au moyen de LEDs rouges, bleues et vertes, qu'elle peut utiliser ensemble ou séparément.

Caméras SSI (Stereo Imager)

Il s'agit d'un système de vision binoculaire similaire à celui de Spirit et Opportunity, qui prendra des images couleurs en trois dimensions depuis une hauteur d'homme (2 mètres environ). Des roues à filtres permettront d'observer dans 12 longueurs d'ondes.

Roue à filtres de la caméra SSI. NASA.

MET (Meteorological Station)

Fourni par le Canada, cet ensemble regroupe des capteurs de pression et de température, ainsi qu'un LIDAR, un émetteur laser envoyant des pulses lumineuses à la verticale et dont la réception des signaux en retour renseignera sur l'altitude des nuages ainsi que sur la concentration en poussière atmosphérique.

TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer)

Cet instrument, qui associe huit petits fours électriques de la taille d'une cartouche d'encre à un spectromètre de masse, recevra et analysera les échantillons du sol collectés par le bras robotique. Il recherchera essentiellement les composés organiques, une expérience qui n'avait plus été réalisée depuis 1976 et les sondes Viking.

Les échantillons y seront portés à une température d'environ 1000°C de manière progressive. Durant ce processus, de l'eau, du CO2, ainsi que diverses substances volatiles emprisonnées dans différents minéraux seront libérés. Celles-ci seront identifiées grâce à un spectromètre de masse très sensible, qui en déterminera la nature et la concentration.

MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer)

Laboratoire d'analyse complet, MECA s'organise autour de trios instruments.

Un petit laboratoire humide, destiné à mesurer les propriétés du sol, comme le pH, le potentiel d'oxydoréduction, la salinité (magnésium, sodium, chlore, brome et sulfates), l'acidité ou l'alcalinité, et la concentration en oxygène et dioxyde de carbone.

Il comporte un agitateur et un système d'électrodes permettant de mesurer la concentration de différents solutés, ainsi que des réactifs, l'un acide pour détecter d'éventuels carbonates et mesurer des espèces uniquement solubles en milieu acide, l'autre pour mettre en évidence sulfates et molécules oxydantes.

Un des réceptacles d'analyse (modèle d'expérimentation au sol). NASA.

Le second instrument est un ensemble de deux microscopes, dédiés à l'étude des particules du sol. Le premier possède une résolution de 4 microns par pixel. Les échantillons seront éclairés par des diodes électroluminescentes colorées (rouge, verte, bleue et ultraviolet) afin de faire ressortir les différents constituants du sol. Le second instrument, nommé FAMARS, est un microscope à force atomique. Ce type d'appareil n'observe pas sa cible par vision, mais utilise la force tactile. Son principe est de toucher l'échantillon au moyen d'une pointe extrêmement fine (FAMARS en comporte 8, une pointe défectueuse étant automatiquement remplacée). Le pouvoir de résolution de l'instrument est de 10 nm.

Le troisième instrument de MECA est une sonde destinée à mesurer la conductivité thermique et électrique du sol. Fixée sur la pelle du bras robotique, elle sera enfoncée dans la tranchée lors de son creusement.

L'atterrissage sur Mars est prévu pour le 25 mai 2008.

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