Vue d'artiste du rover Rosalind Franklin (ExoMars 2020) de l'Agence spatiale européenne. Le lancement de ce rover martien, à bord d'un lanceur russe Proton, est prévu en juillet 2020. © ESA

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Pourquoi la mission ExoMars est de nouveau reportée ?

ActualitéClassé sous :mars , esa , Exploration robotique

L'ESA et Roscosmos ont annoncé que la mission ExoMars et son rover Rosalind Franklin ne partiront pas cet été à destination de Mars. Les deux agences partenaires ont été contraintes de reporter de deux ans le lancement en raison de difficultés techniques et de l'épidémie de coronavirus. Nos explications.

Les agences spatiales ESA et Roscomos, respectivement européenne et russe, ont reporté de deux ans le lancement de la mission ExoMars 2020 et de son rover Rosalind Franklin en raison de difficultés techniques et de l'épidémie de coronavirus. Prévue cet été, cette mission devait décoller à bord d'un lanceur russe Proton à destination de Mars dans l'espoir de trouver des traces de vie éteinte, voire en activité. Son lancement, toujours à bord d'un Proton, est maintenant prévu lors de la prochaine de fenêtre de tir qui aura lieu entre août et octobre 2022.

En 2016, les deux agences avaient déjà été contraintes de reporter le lancement d'ExoMars, alors prévu en mai 2018. À l'époque, pour justifier ce report, elles avaient évoqué des retards dans les activités industrielles européennes et russes, ainsi que dans les livraisons relatives à la charge utile scientifique.

Pour certains, l'annonce d'aujourd'hui n'est pas vraiment une surprise. Déjà cet été, il était question à demi-mot d'un risque de report. Les équipes étaient alors empêtrées dans la mise au point des parachutes, dont on apprenait plus tard que la taille et la complexité s'expliquaient par l'atterrisseur russe doté d'un système rétro-propulsif pas assez puissant. L'ESA et Roscosmos rencontraient aussi des problèmes concernant des équipements électroniques et l'écriture du logiciel de bord.

Le rover Rosalind Franklin (ExoMars 2020) débute ses essais de vide thermique chez Airbus à Toulouse. © Airbus

Un retard sur fond d'épidémie de coronavirus

Alors que les responsables de la mission étaient confiants en fin d'année 2019 pour tenir les délais et le planning de qualification, ces derniers jours, ils ont dû se rendre à l'évidence et accepter, malgré des cadences de travail très élevées des équipes en 3 x 8, ne pas pouvoir être prêts à lancer cet été. L'aggravation de l'épidémie de Covid-19 en Europe, n'a évidemment pas arrangé les affaires d'un projet très international avec des usines et des sites d'assemblage et de construction répartis en Espagne, en Angleterre, en France, en Italie et en Russie principalement. L'épidémie a fortement compliqué la tâche des équipes du fait de l'interdiction de se rendre en Italie et les périodes de quarantaine imposées aux citoyens français par la Russie par exemple.

Il faut aussi savoir que la participation russe à la mission n'a pas été au niveau attendu. Ainsi, la firme russe NPO Lavotchine, qui réalise la plateforme d'atterrissage Kazachok, a perdu beaucoup de compétence d'ingénierie du fait d'une activité très ralentie. La façon de travailler des équipes russes était également très en décalage avec celles des autres partenaires du projet, ce qui a été un facteur de ralentissement, malgré la bonne volonté des équipes russes. 

Sans surprise, ce deuxième report entraînera des coûts supplémentaires qui porteront le budget total du programme au-delà des deux milliards d'euros ! Une rallonge qui ne sera évidemment pas simple à trouver d'autant plus qu'ExoMars n'étant pas une mission obligatoire dans le jargon de l'ESA, son financement dépend du bon vouloir des États membres qui souhaitent la financer. À suivre donc.

Pour en savoir plus

Mars : la mission du rover ExoMars 2020 sera-t-elle reportée ?

Article de Rémy Decourt publié le 04/03/2020

Alors que les équipes de Thales Alenia Space mettent la dernière main au rover Rosalind Franklin, les directeurs de l'ESA et de Roscosmos ont prévu de se rencontrer ce 12 mars pour faire le point sur le programme. Et des rumeurs font état d'un possible report du lancement de la mission. Un report qui serait très surprenant d'autant plus que ExoMars devait déjà décoller en... 2018.

À quelques jours de la réunion (le 12 mars) des dirigeants de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de l'agence spatiale russe Roscosmos pour discuter de l'état d'avancement du projet ExoMars et de sa préparation au lancement, des rumeurs d'un éventuel report se font entendre. Le directeur général de l'ESA, Jan Wörner, et le directeur général de Roscosmos, Dmitry Rogozin, ont reçu le 3 février 2020 une évaluation préliminaire de l'équipe conjointe du projet concernant les travaux en cours nécessaires pour autoriser le lancement et ils ont demandé que des évaluations supplémentaires soient effectuées.

Ces évaluations supplémentaires et le report à fin mars d'essais cruciaux des parachutes d'ExoMars 2020 alimentent la rumeur d'un possible report que l'Agence spatiale européenne ne commentera pas avant la réunion du 12 mars à Moscou (Russie). Actuellement, le lancement de la mission à bord d'un lanceur Proton, depuis le cosmodrome de Baïkonour, est prévu à l'intérieur d'une fenêtre de tir qui s'ouvre le 26 juillet et se ferme le 11 août 2020.

Si l'ESA ne nie pas les difficultés techniques rencontrées dans le développement et la réalisation de l'ensemble des éléments d'ExoMars 2020 qui compte le rover Rosalind Franklin, la plateforme d'atterrissage russe Kazachok (fournie par Lavochkin) et le module de transport réalisé par OHB (Allemagne), il s'agit de difficultés inhérentes à chaque programme spatial. Dans le cas d'ExoMars, il y a plusieurs « paramètres » qui rendent soucieux les responsables de la mission. Si isolé, aucun ne représente une difficulté technique insurmontable, la difficulté de la tâche est de s'assurer que ces paramètres, en fonction des marges d'erreurs des uns et des autres, fonctionneront correctement les uns par rapport aux autres.

Tests d'extraction des parachutes après les modifications recommandées par la Nasa et le JPL. Ces tests ont été réalisés sur un banc de test du JPL. © Nasa, JPL

Atterrir sur Mars : toujours un défi

Il faut garder à l'esprit qu'atterrir sur Mars est plus facile à dire qu'à faire. Et ce n'est pas la Nasa qui va nous contredire, elle qui compte plusieurs échecs martiens. On citera en exemple la perte des sondes Mars Observer (1992) et Mars Climate Orbiter (1998) lors de la manœuvre d'insertion autour de Mars, et les crashs sur la surface martienne de Mars Polar Lander et les deux pénétrateurs Deep Space 2 (1999). La Russie compte aussi de nombreux échecs dont trois missions lors du trajet Terre-Mars, d'une mission lors de la manœuvre d'insertion orbitale et de trois échecs lors de l'atterrissage.

Quant à l'Agence spatiale européenne, le rover Rosalind Franklin est sa première tentative pour rouler sur Mars. Pour rappel, la capsule Schiaparelli, qui a partiellement réussi sa mission, malgré son crash en octobre 2016, était un démonstrateur martien d'entrée, de descente et d'atterrissage. Quant au lander Beagle 2, qui s'est écrasé sur Mars en décembre 2003, ce projet était britannique et non pas de l'ESA.

Restons optimistes donc et attendons les annonces qui seront faites lors de cette réunion. Concernant les parachutes, les essais finaux à haute altitude, qui décideront du sort de la mission, sont prévus fin mars. Nous en reparlerons à ce moment-là.


Parachutes d'ExoMars 2020 : la Nasa apporte son expertise à l'ESA

Article de Rémy Decourt publié le 23/12/2019

Après deux essais ratés des parachutes du rover martien Rosalind Franklin, l'Agence spatiale européenne a demandé l'aide de la Nasa et du JPL dont la compétence et la maîtrise dans ce domaine ne sont plus à démontrer. Après des tests au sol réussis sur banc de test du JPL, les essais finaux, à haute altitude dans l'Oregon aux États-Unis, décideront du sort du rover dont le lancement à destination de Mars, prévu en juillet 2020, pourrait être annulé en cas d'échec.

À moins de quatre mois de la dernière revue d'aptitude de la mission, qui décidera si le lancement de la sonde peut avoir lieu à l'été 2020, l'Agence spatiale européenne est toujours empêtrée avec ses problèmes liés aux parachutes de l'atterrisseur.

À la suite des essais réalisés en Europe qui se sont soldés par des échecs (mai et août 2019), l'ESA a sollicité la Nasa et le Jet Propulsion Laboratory (JPL) afin de discuter de ces problèmes cruciaux dans l'espoir de bénéficier de l'expérience américaine dans le domaine de la décélération dans l'atmosphère martienne.

Après les recommandations de la Nasa et du JPL, afin que les parachutes sortent correctement de leur sac sans se déchirer, car c'est de cela qu'il s'agit, l'ESA a apporté des modifications. Elles ont pour but de faciliter l'extraction des parachutes des sacs qui les abritent de façon à les libérer sans dommages et friction excessive.

Les tests d'extraction des parachutes des sacs qui les abritent ont été réalisés sur un banc de test du Jet Propulsion Laboratory (JPL). © ESA

Pour valider ces modifications, et avant de les qualifier en vol, une série de tests d'étalonnage ont été réalisés au JPL sur un banc de test au sol. Deux types de tests à différentes vitesses ont été effectués avec succès. Des tests à 120 kilomètres par heure ont permis de vérifier la stabilité de la nouvelle conception des sacs et du pliage des parachutes, tandis que les tests à plus grande vitesse, à 200 kilomètres par heure, imitent l'extraction des sacs attendus pendant la phase de descente sur Mars.

Dernière chance de qualifier les parachutes

En février et mars 2020, l'ESA et la Nasa réaliseront deux dernières campagnes d'essais à haute altitude, pour les parachutes de 15 et 35 mètres, où un composite représentant le module de descente sera largué d'un ballon stratosphérique. Ces deux tests sont planifiés aux États Unis, dans l'État de l'Oregon.

Ces tests doivent être achevés avant la revue de qualification et d'acceptation de la mission ExoMars prévue fin avril qui décidera du sort du rover Rosalind Franklin. Si tout se déroule comme prévu, le nouveau système de parachutes sera installé sur l'atterrisseur avant que celui-ci ne soit envoyé à Baïkonour, d'où doit décoller ExoMars 2020 à l'intérieur d'une fenêtre de lancement qui s'ouvre le 26 juillet 2020 et se ferme le 11 août 2020.

En revanche, un échec de ces essais à haute altitude contraindrait l'ESA à reporter la mission et attendre la fenêtre de tir suivante, en septembre 2022.


ExoMars 2020 : nouvel échec des tests de parachutes à un an du lancement

Article de Rémy Decourt publié le 20/08/2019

Après deux essais ratés des parachutes du rover martien Rosalind Franklin, l'Agence spatiale européenne et le consortium industriel européen qui le réalise sont dans l'expectative. François Spoto, le responsable ESA de la mission ExoMars 2020, nous explique les raisons de ces ratés. Il se veut aussi confiant pour les deux prochains essais qui décideront du sort du rover Rosalind Franklin dont le lancement à destination de Mars est prévu en juillet 2020.

À moins d'un an de son lancement à destination de Mars, le rover ExoMars Rosalind Franklin de l'Agence spatiale européenne (ESA) ne sait toujours pas atterrir ! Les parachutes qu'il doit utiliser pour freiner sa descente dans l'atmosphère martienne ne sont toujours pas qualifiés. Après un premier essai raté de ses parachutes en mai, le deuxième essai, qui s'est déroulé le 5 août, s'est aussi soldé par un échec. Cette situation est d'autant plus préoccupante que l'équipe en charge des parachutes avait tenu compte des loupés du premier test et apporté des adaptations à la conception des parachutes et des sacs. Visiblement, cela n'a pas suffi.

Interrogé, François Spoto, le responsable ESA de la mission ExoMars confirme faire face à « un problème de pliage et de coutures combinés aux choix des forces de résistance de ces coutures qui sont conçues pour lâcher dans le bon ordre et au bon moment afin que le parachute sorte correctement de son sac. La réalisation des parachutes et de leur pliage est une tâche artisanale extrêmement pointue et délicate ».

À première vue, et en attendant une analyse plus poussée du matériel et des données récupérées en fin de test, il apparait de nouveau que « la séquence de commandes s'est déroulée correctement ». Cependant, des dommages à la canopée ont été encore « observés avant que le parachute ne s'ouvre et subisse une pression maximale ». En conséquence, la descente du module « n'était freinée que par le seul parachute pilote ». Autrement dit, le rover se serait écrasé sur Mars !

Pour comprendre la difficulté de la tâche, il faut savoir que le rover Rosalind Franklin n'utilisera pas un seul parachute pour freiner sa descente mais un « système incluant plusieurs parachutes à déployer séquentiellement à des vitesses supersoniques et subsoniques » ! On compte deux parachutes principaux de 15 et 35 mètres de diamètre et pour chacun, un parachute pilote de 1,5 mètre. Le parachute de 35 mètres sera le plus grand jamais déployé sur Mars. Quant au 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. Ce choix d'architecture complexe a été choisi en raison de la « masse et de la résistance mécanique du module de descente et des capacités de freinage offertes par le système de propulsion russe en charge du freinage final ».

La réalisation des parachutes et de leur pliage est une tâche artisanale extrêmement pointue et délicate

Ce qui semble poser problème est « l'extraction des lignes et des parachutes du sac toroïdal dans lequel ils sont logés après un pliage compact très délicat ». Concrètement, les parachutes principaux sont contenus dans des sacs avec trois compartiments pour « faciliter leur déploiement dans le bon ordre : d'abord les câbles et brides, puis l'auvent ». À cette contrainte, s'ajoute celle de la vitesse à laquelle s'effectue l'ouverture des parachutes : à plus de 1200 kilomètres par heure pour le premier parachute à s'ouvrir, celui de 15 m, et à moins de 1.000 kilomètres par heure pour le parachute de 35 m.

Le temps presse

Il ne reste plus beaucoup de temps à l'ESA et à son consortium industriel européen pour trouver une solution. Bien que la fenêtre de tir s'ouvre le 26 juillet et se ferme le 11 août 2020, la dernière revue d'aptitude est programmée en avril 2020. D'ici là, deux autres campagne d'essais sont encore prévues « où un composite représentant le module de descente sera largué d'un ballon stratosphérique à environ 30 km d'altitude : en fin d'année pour le parachute principal de 15 m et début 2020 pour celui de 35 mètres ». Ces deux tests sont planifiés aux États-Unis, dans l'État de l'Oregon en raison de la fermeture saisonnière de la base Esrange, en Suède, qui ne redeviendra disponible pour de telles campagnes qu'en mai 2020.

L'ESA a également prévu de rencontrer la Nasa et le Jet Propulsion Laboratory afin de discuter de ces problèmes cruciaux avec l'espoir de bénéficier de l'expérience américaine dans le domaine de la décélération dans l'atmosphère martienne.


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

Article de Rémy Decourt, publié le 04/04/2018

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.


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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