Le simulateur de masse d’ExoMars 2020 a été largué depuis un hélicoptère à une altitude de 1,2 kilomètre. Le parachute de 35 mètres s’est déployé, après le décrochage du parachute pilote de 4,8 m, et a été utilisé pendant environ deux minutes et demie jusqu'au sol. © Esa

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ExoMars 2020 : les énormes parachutes du rover doivent être testés sur Terre

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Il faudra quatre parachutes ouverts successivement pour poser en douceur Exomars 2020. L'un d'eux sera le grand jamais déployé sur la Planète rouge. L'Agence spatiale européenne a commencé à les tester dans l'atmosphère terrestre.

Atterrir sur Mars n'est pas une mince affaire. Plusieurs techniques ont été essayées et de nombreuses sondes se sont écrasées. Sur cette planète, les rétrofusées des missions lunaires, par exemple, conviennent mal. En raison de la gravité, en effet, la quantité d'ergols nécessaire pour freiner est trop importante. Et contrairement aux cas de la Terre, de Vénus ou de Titan, l'atmosphère martienne est ténue. À 20 kilomètres de la surface, la vitesse de descente est encore de quelques kilomètres par seconde, contre environ 500 mètres par seconde sur Terre. Il ne reste du coup que quelques secondes pour freiner et atterrir. Le freinage doit donc être brutal. C'est pourquoi les agences spatiales préfèrent utiliser aujourd'hui des boucliers thermiques couplés à des parachutes avec une petite phase finale propulsive. Depuis Curiosity en 2013, la Nasa ajoute une grue à cette séquence.

En mars 2021, après un lancement en juillet 2020, la mission ExoMars 2020 se posera sur Mars, soit sur Oxia Planum, une vaste plaine datant de quatre milliards d'années, soit dans Mawrth Vallis, un grand chenal d'écoulement, avec d'épaisses couches de sédiments sur les plateaux alentour. La sélection du site est prévue en novembre.

Les différents parachutes du système de freinage et d'atterrissage d'ExoMars 2020 et la séquence de leur déploiement. © ESA

Un des parachutes déjà utilisé sur Mars et Titan

Cette mission de l'Agence spatiale européenne et de Roscosmos, réalisée sous la maîtrise d'œuvre de Thales Alenia Space, utilisera le plus grand parachute jamais utilisé sur Mars. D'un diamètre de 35 mètres, il a été testé début mars, à Kiruna, dans le nord de la Suède, à des températures négatives. Ce parachute est de conception annulaire, de façon à augmenter la traînée à des vitesses faibles. Cet essai, qui s'est bien déroulé, sera suivi d'autres à des altitudes plus élevées. Certains seront même réalisés depuis un ballon stratosphérique, à près de 30 kilomètres d'altitude, où la faible pression simule bien l'atmosphère martienne.

La séquence complète, qui mettra en jeu les quatre parachutes (deux principaux avec pour chacun un parachute pilote), sera également testée. L'utilisation de deux parachutes principaux n'a rien à voir avec de la redondance. Elle s'explique par la masse plus importante d'ExoMars 2020, quelque 2.000 kg, contre 600 kg pour la mission précédente (ExoMars 2016) qui n'avait eu besoin que d'un seul parachute.

L'ensemble des quatre parachutes a une masse de 195 kg. À lui seul, celui de 35 m accuse 70 kg, et compte 5 kilomètres de cordes ! Ces 195 kg sont à comparer aux 310 kg du rover et aux 26 petits kilogrammes des instruments scientifiques. Quant au premier parachute de 15 mètres, il est de même conception que ceux utilisés pour ExoMars 2016 et la sonde Huygens de l'ESA qui a atterri sur Titan, la plus grande lune de Saturne, en 2005. Il sera déployé à des vitesses supersoniques alors que le deuxième parachute le sera à des vitesses subsoniques.

L'atterrissage d'ExoMars 2020 comportera également une petite phase propulsive, une fois largué le dernier parachute (celui de 35 mètres). Au moment du contact, un système d'amortissement réduira le choc de la plateforme d'atterrissage.

  • Pour freiner dans l'atmosphère, Exomars 2020 ouvrira un parachute inédit de 35 mètres de diamètre.
  • Il ne suffira pas : le rover aura au préalable été ralenti par un parachute de 15 mètres.
  • Plusieurs essais sont prévus, au sol et dans la stratosphère terrestre.
Pour en savoir plus

ExoMars : l’Esa teste des parachutes pour l'atterrissage

Article de Rémy Decourt publié le 07/10/2013

L'Agence spatiale européenne partira à la conquête de la planète Mars avec deux missions scientifiques et technologiques ambitieuses, ExoMars 2016 et 2018. Encore faut-il réussir l'atterrissage. L'Europe ne l'a jamais fait mais s'y prépare. Des parachutes viennent d'être testés, qui seront utilisés pour freiner les modules de rentrée des missions.

À l'automne 2016, l'Europe devrait débarquer sur Mars et poser le démonstrateur EDM d'entrée, de descente et d'atterrissage d'ExoMars 2016. Il doit démontrer que l'Agence spatiale européenne (Esa) est capable de poser une charge utile sur la Planète rouge. Si elle réussit, ce sera une grande première. Sa seule tentative, Beagle 2 en décembre 2003, s'est soldée par un échec sans que l'on sache ce qui est advenu de la sonde britannique d'une soixantaine de kilogrammes, très vraisemblablement écrasée.

Le DTV d'Arca (Drop Test Vehicle) qui sera utilisé pour tester le parachute des modules de descente d'ExoMars 2016 et 2018. © Arca

L’Esa teste des parachutes martiens

Pour la mission de 2016, l'EDM entrera dans l'atmosphère martienne à une altitude de 120 km à la vitesse de 5,8 km par seconde. La chétive atmosphère qui entoure Mars sera suffisante pour ralentir l'engin, alors protégé par un bouclier thermique, jusqu'à Mach 2. Dès que cette vitesse sera atteinte, un parachute se déploiera pour réduire la vitesse de l'EDM à Mach 1. L'atterrissage à proprement parler se fera à l'aide de 9 rétrofusées et d'un système radar altimètre Doppler.

En 2018, le module de descente sera fourni par la Russie, qui participe au programme en remplacement de la Nasa. Il devra adapter les technologies de l'EDM d'ExoMars 2016. Cependant, le parachute, bien que plus grand que celui d'ExoMars 2016, car les charges à poser sont plus lourdes, sera fabriqué par la même société.

Pour tester les parachutes d'ExoMars 2016 et 2018, l'Agence spatiale européenne a fait appel à Arca, une société roumaine. Un contrat a été signé entre les deux parties pour la réalisation de tests de déploiement et de fonctionnement au moyen de ballons des futurs parachutes d'ExoMars.

Pour préparer les vols d'essai du DTV, Arca et l'Esa ont testé le matériel et les instruments qui seront utilisés. Des ballons ont ainsi amené à 24,4 km d'altitude deux conteneurs pressurisés qui ont été largués pour s'assurer du bon fonctionnement des composants. © Arca

Simulation des conditions d’atmosphère martienne

L'idée est d'utiliser deux véhicules d'essai de chute (DTV), sortes de fusées avec des ailettes d'un poids de plus d'une demi-tonne chacun. Amenés jusqu'à une altitude de 30 km, ils seront alors détachés pour entamer une chute libre de plusieurs minutes, au-dessus de la mer Noire, où ils seront récupérés. Il est prévu que ces simulateurs de masse atteignent la vitesse de Mach 0,7. Compte tenu de la différence de densité entre les atmosphères de la Terre et de Mars, cette expérience mettra les engins dans les conditions d'une rentrée atmosphérique martienne. Dès cette vitesse atteinte, le DTV déploiera son parachute.

Avant d'effectuer ces essais, Arca et l'Esa ont réalisé fin septembre un test afin de s'assurer que tout le matériel qui sera utilisé pour ces essais fonctionnera bien. L'avionique, les systèmes de communication et de mesure ont ainsi été essayés lors d'une chute libre de plus de 24 km d'altitude. Abrités à l'intérieur d'un conteneur pressurisé et capables de flotter, ils ont été récupérés à la surface de la mer Noire.

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