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ExoMars : l'Europe conforte ses ambitions martiennes

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La définition de la mission ExoMars de l'Agence Spatiale Européenne vient de prendre un tournant décisif, et revoit ses ambitions à la hausse avec l'augmentation significative de sa charge utile. Même si le concept général doit encore être approuvé par les Etats membres de l'UE - notamment en raison du surcoût entraîné - les scientifiques s'en frottent déjà les mains.

ExoMars au sol, la "taupe" en action (vue d'artiste). Crédit ESA.

"Nous avons eu une discussion détaillée prolongée sur divers aspects de la mission ExoMars", a déclaré Bruno Gardini, un des membres de l'équipe ExoMars de l'Esa. "Et finalement, les délégations des pays membres nous ont autorisé à concevoir de nouveaux projets sur une nouvelle ligne de base technique", ajoute-t-il avec enthousiasme.

Les scientifiques de toute l'Europe ont ainsi développé en parallèle plusieurs concepts de la mission, dont le résultat final n'a que peu de rapports avec le concept de base, originellement évalué à 650 millions d'euros, qui prévoyait l'envoi au moyen d'une fusée Soyouz d'un petit robot en surface et d'un satellite relais en orbite.

Le nouveau projet prévoit l'abandon du satellite relais, la totalité de l'engin spatial se posant sur le sol de Mars, ce qui permet d'en augmenter considérablement les possibilités. Celui-ci se compose d'un atterrisseur mobile (rover) de 205 kg, comprenant 16,5 kg d'instruments scientifiques, 30 kg de GEP (Geophysical & Environmental Package) et un système de forage du sol (taupe). Mais le concept exige aussi une profonde modification du système d'atterrissage, à base d'airbags d'un type nouveau, et aussi l'abandon de la fusée Soyouz au profit d'un lanceur plus puissant, qui pourrait être une Ariane 5 ou une Proton.

L'abandon de l'orbiteur

La décision de ne pas placer de relais de communication en orbite martienne peut paraître surprenant. Il nous paraît cependant logique, dans la mesure où, selon toute probabilité, plusieurs sondes actuellement en orbite autour de Mars, tant américaines qu'européenne, sans évoquer les missions à venir, peuvent tenir ce rôle. Pari risqué peut-être, mais largement compensé par une mission ExoMars considérablement revue à la hausse en raison de la conversion d'un équipement orbital de moindre intérêt scientifique en instrumentation de surface.


Premiers tours de roue d'ExoMars sur le sol martien (vue d'artiste). Crédit ESA.

Notons aussi que cette modification de la mission a entraîné un changement de concept au niveau de l'arrivée du vaisseau sur Mars, les techniciens ayant abandonné l'idée d'un tir direct au profit d'une mise en orbite préalable autour de la Planète rouge. Celle-ci présente un double avantage. Tout d'abord la possibilité de mieux choisir la zone d'atterrissage et de s'y poser avec une meilleure précision. Mais surtout, l'utilisation d'une "orbite de parking" permet de différer l'arrivée sur Mars, de plusieurs mois si nécessaire, en cas de défaillance ou d'absence de satellites-relais, mais aussi - et ce n'est pas négligeable - de tempêtes martiennes rendant l'opération hasardeuse. Notons aussi que l'ESA n'exclut pas, en guise de solution extrême, d'envoyer un petit satellite relais en orbite martienne au moyen d'un lanceur léger VEGA.

Le système d'atterrissage

L'arrivée sur Mars des rovers américains Spirit et Opportunity, d'une masse unitaire de 180 kg (contre 205 kg pour ExoMars), semblait avoir révélé la limite de sécurité envisageable pour l'utilisation d'un système d'airbags en toute sécurité. Chacun des deux engins avait rebondi environ 25 fois sur plusieurs centaines de mètres avant de s'immobiliser, ce qui n'avait pas manqué de causer certaines frayeurs parmi les équipes de contrôle, qui n'arrivaient plus à "situer" leurs engins... Un nouveau système, actuellement étudié par l'ESA et qui a effectué un premier essai en grandeur réelle voici quelques jours, consiste à déployer un ensemble de ballons gonflables autour de l'atterrisseur, mais la comparaison s'arrête là.

En effet, un dispositif altimétrique devra détecter avec une très grande précision la distance au sol, et commander l'ouverture de soupapes d'échappement de gaz au moment précis où les airbags entreront en contact. Les rebonds devraient être ainsi évités par absorption intégrale du choc de l'atterrissage, et l'engin spatial s'immobilisera immédiatement. La surface augmentée des airbags sous le véhicule et leur disposition en "couronne" devraient aussi le stabiliser instantanément, excluant tout risque de basculement.


Déploiement du système d'airbags (vue d'artiste). Crédit : ESA.

Bien que paraissant horriblement complexe et exigeant des réactions "électro-mécano-pneumatiques" réglées à la milliseconde, une première série d'essais effectués durant un mois et demi en grandeur réelle, avec largage d'une maquette grandeur nature d'ExoMars depuis diverses altitudes, a été couronnée de succès. Mieux, les tests ont révélé l'aptitude de l'engin à se poser en toute sécurité par fort déport latéral, et même selon un angle pratiquement horizontal.

La prochaine étape consistera à tester le déploiement des airbags, plus complexes et volumineux que la génération précédente, dans une chambre à vide afin de simuler les conditions martiennes où l'atmosphère est extrêmement raréfiée.

Enfin, selon certaines sources, il ne serait pas exclu que les Russes rejoignent le programme ExoMars et fournissent une certaine quantité de matériel scientifique à incorporer à la sonde, tout en proposant l'utilisation gracieuse d'une fusée Proton en guise de paiement.

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