Grosse mise à jour annoncée par la Nasa ce lundi 21 mars : le programme est décalé de deux ans et les échantillons ne reviendront pas sur Terre avant 2033. De plus, la mission de récupération des échantillons est maintenant divisée en deux.

Le programme Mars Sample Return (MSR) de retour d'échantillons martiens est encore en phase de design de mission, soit la phase A (cela va jusqu'à la mise en œuvre en phase E). C'est à l'occasion de la Space Science Week (semaine des sciences de l'espace) à l'Académie nationale des sciences, de l'ingénierie et de la médecine, que Thomas Zurbuchen (directeur associé de la NasaNasa pour les missions scientifiques) a annoncé des changements majeurs pour MSR.

En réalité, le programme est déjà en cours ! Le roverrover américain Perseverance, qui s'est posé dans le cratère Jezero en février 2021, est déjà en train de prélever les échantillons de roche. Il les stocke séparément dans des capsules en forme de cigare. Perseverance conserve les échantillons dans sa carlingue en attendant d'en avoir assez pour les déposer à la surface. Le programme MSR a pour charge de les rapporter sur Terre.

Le nouveau planning du programme <em>Mars Sample Return</em>. © Nasa
Le nouveau planning du programme Mars Sample Return. © Nasa

Dédoublement de la mission de récupération

Le programme MSR comptait jusqu'à présent deux missions : une de récupération des échantillons, et une pour les rapporter sur Terre. La première comptait un rover pour récupérer les capsules, qui ensuite les transférerait dans une petite fuséefusée. Ultérieurement, la petite fusée décollerait de Mars mais n'aurait pas assez de puissance pour atteindre la Terre. Elle se mettrait alors en orbite autour de la Planète rouge. Ce serait alors au tour de la seconde mission, avec une sonde, de récupérer les échantillons en orbite et de les rapporter sur Terre.

Aujourd'hui, la Nasa a jugé qu'envoyer à la fois le rover de récupération (Mars Fetch Rover) avec la fusée martienne (Mars Ascent Vehicle) serait trop compliqué et trop risqué. En effet, cela fait beaucoup de charge utile dans un seul même vol, ce qui laisse trop peu de marge de sécurité. On a donc décidé de répartir la mission en deux vols : un premier pour le rover de récupération et sa plateforme d'atterrissage, un second pour poser la fusée martienne sur Mars, non loin du rover.

Il y aura donc beaucoup de monde dans le cratère Jezero, d'autant plus que le programme MSR est une coopération entre la Nasa (l'agence spatiale américaine) et l'ESA (l'agence spatiale européenne). Cette dernière fournit le Mars Fetch Rover ainsi que la sonde de retour des échantillons sur Terre (Earth Return Orbiter). Tous deux seront fabriqués par Airbus Defence & Space. Côté américain, la Nasa fournit les atterrisseurs, le mécanisme de capture des échantillons, la capsule de rentrée atmosphérique terrestre, ainsi que le Mars Ascent Vehicle avec l'aide des industriels Lockheed Martin et Northrop Grumman.

Programme décalé de deux ans

Le rover de récupération des échantillons devait initialement partir en 2026. À l'issue d'un audit indépendant de la mission, la Nasa a indiqué que finalement ce ne sera pas faisable et qu'il faut plutôt attendre la prochaine fenêtrefenêtre de tir, qui a lieu seulement tous les 24 mois pour joindre Mars depuis la Terre sans coûter trop de temps et de carburant.

Le rover partira donc en 2028, ainsi que le Mars Ascent Vehicle peu après dans un autre vol. L'Earth Return Orbiter partira en 2027 (inchangé). Comme tout, le programme - extrêmement complexe, faut-il le préciser - est décalé de deux ans, il en sera de même pour la date de retour des échantillons sur Terre, désormais prévu en 2033.

Ce nouveau planning ne détaille pas les surcoûts qui sont impliqués dans ce programme, notamment ceux d'un lanceurlanceur et d'un atterrisseur supplémentaires. La phase A de la mission se terminera lors d'une revue prévue en juin. La mission pourra alors passer à la suite.

 


L'ambitieuse mission Mars Sample Return prend forme : premiers tests de ses équipements

Démarrée en février dernier avec l'atterrissage du rover Perseverance, conçu pour prélever des échantillons martiens, la mission Mars Sample Return se poursuit avec le développement et les tests sur un second rover destiné à récupérer les échantillons et les acheminer vers la Terre.  

Article de Gaspard SalomonGaspard Salomon, publié le 15 décembre 2021

Fruit d'une collaboration entre les agences spatiales américaine et européenne, Nasa et ESA, la mission Mars Sample Return vise à retourner des échantillons du sol martien sur Terre, ce qui marquerait une première dans le domaine de l'exploration spatiale. Débutée en février dernier avec l'atterrissage du rover Perseverance (mission Mars 2020) dans le cratère Jezero, la mission Mars Sample Return devrait voir l'arrivée d'échantillons martiens sur Terre courant 2031.

Un programme spatial en trois étapes

La première étape du programme Mars Sample Return, dont l'objectif ultime est de déceler d'éventuelles traces de vie passée sur la Planète rouge, a été un franc succès. Le rover Perseverance (également accompagné de l'aérobot Ingenuity) a touché le sol martien en février dernier au fond du cratère Jezero ; depuis, il a permis, entre autres, la collecte de plusieurs échantillons de sol martien, principalement dans des roches susceptibles d'avoir préservé des traces biochimiques de la vie durant plusieurs milliards d'années. Perseverance a déjà pu recueillir quatre échantillons de roches martiennes, qui devraient être envoyés vers la Terre pour permettre aux scientifiques, à l'inverse de la mission ExoMars qui analysera les échantillons sur place, de les analyser et les étudier avec des équipements de laboratoire bien plus performants, et beaucoup trop grands pour être expédiés sur Mars. 

Une fois les échantillons recueillis, la mission nécessite l'utilisation d'un second atterrisseur, sous maîtrise de la Nasa et baptisé SRL (Sample Retrieval Lander), comportant d'une part un rover chargé de récupérer les échantillons sélectionnés par Perseverance, ainsi qu'une petite fusée (baptisée Mars Ascent Vehicle) chargée de ramener les échantillons en orbite martienne. Les échantillons seront emballés dans la fusée à l'aide d'un bras robotiquerobotique, avant de rejoindre l'orbiteur européen ERO (Earth Return Orbiter), où les échantillons seront scellés avant leur voyage vers la Terre.

Prélèvement d'un échantillon martien par le rover Mars 2020. © Nasa, JPL-Caltech
Prélèvement d'un échantillon martien par le rover Mars 2020. © Nasa, JPL-Caltech

De nombreux tests à réaliser avant de pouvoir avancer sereinement

Marquant une avancée fondamentale pour les domaines de la planétologie et l'exploration spatiale, le programme Mars Sample Return nécessite également de nouvelles prouesses techniques : l'atterrisseur Sample Retrieval serait le plus gros et le plus lourd (plus de deux tonnes, soit presque deux fois plus lourd que Perseverance) à jamais aller sur Mars. De nombreux essais sont menés avec un prototype d'atterrisseur afin d'étudier la moindre caractéristique susceptible de mettre à mal l'atterrissage du module Sample Retrieval. D'après Pavlina Karafillis, ingénieure au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa, « la dernière étape du voyage est très importante, car il y a toutes sortes de conditions d'atterrissage dont il faut tenir compte, comme les rochers, ou le sablesable très mou ».

Mais l'atterrissage ne représente qu'une partie du défi, car une fois les échantillons chargés dans la fusée, cette dernière devra décoller pour rejoindre l'orbiteur : ce sera la première fois dans l'histoire qu'un engin spatial décollera de la surface d'une autre planète que la Terre. Consistant déjà un défi de taille, les équipes chargées de la mission devront, de plus, prendre en compte la faible gravitégravité martienne (un tiers de celle de la Terre) et le poids de la fusée qui, combiné à son échappement, pourrait la faire basculer. Bien que les tests ne soient pas encore strictement satisfaisants, les ingénieurs chargés du décollage sont sur la bonne voie, et ont confiance en une réussite de leurs tests dans un futur proche.


La mission Mars Sample Return devient réalité : voici comment cela va se passer

Article de Dorian de SchaepmeesterDorian de Schaepmeester, publié le 18 octobre 2021

La Nasa prépare le retour des échantillons prélevés sur Mars par Perseverance avec une mission, nommée Mars Sample Return, envisagée depuis le lancement du rover vers la Planète rouge en 2020. L'Agence spatiale a annoncé travailler en collaboration avec l'ESA, pour un retour sur Terre estimé à l'horizon 2030.

Le retour des roches martiennes se précise ! La Nasa a annoncé l'avancement du projet Mars Sample Return (MSR), qui devrait permettre de faire décoller de la Planète rouge les échantillons prélevés par Perseverance afin de les envoyer sur Terre. Le Jet Propulsion Laboratory, branche de la Nasa supervisant la mission Mars 2020, a ainsi indiqué que ce projet était en cours d'élaboration, en collaboration avec l'Agence spatiale européenne (ESA). Plusieurs paramètres sont à prendre en compte, tels que l'atterrissage d'un lanceur, la récupération des roches et leur retour, en passant par la décontamination des prélèvements.

Conceptualisation de la mission MSR : à gauche, Perseverance rejoint par le <em>Sample Retrieval Lander</em> à droite, l'<em>Earth Return Orbiter</em> dans le ciel et le rover chargé de récupérer les échantillons en arrière-plan. © Nasa, JPL-Caltech
Conceptualisation de la mission MSR : à gauche, Perseverance rejoint par le Sample Retrieval Lander à droite, l'Earth Return Orbiter dans le ciel et le rover chargé de récupérer les échantillons en arrière-plan. © Nasa, JPL-Caltech

L'ambitieux projet de retour des échantillons 

La mission MSR a été initiée par la Nasa en 2020, en parallèle de l'envoi de la mission Mars 2020 en juillet de la même année. Pour parvenir à accomplir cette tâche d'une technicité extrême, le budget alloué à la Nasa a augmenté de 7 %, passant à 24,8 milliards de dollars annuels ; 9 % de cette augmentation seront destinés à la Direction de la Mission scientifique (Science mission directorate), chargée de la conception de Mars Sample Return.

 

Conceptualisation 3D de la mission MSR. © Nasa, JPL-Caltech

Celle-ci sera découpée en plusieurs parties : le Sample Retrieval Lander (SRL), appareil transportant un nouveau rover et un lanceur est déposé sur Mars au cours de la décennie à venir. L'astromobile serait alors déployée non loin de Perseverance afin de récupérer les tubes contenant les échantillons de roches dans son sillage. Une fois les prélèvements stockés grâce un bras robotisé, le rover reviendrait vers son point de départ afin de transférer les roches dans le lanceur. Ce dernier décollerait alors à une date estimée à 2028 pour effectuer un rendez-vous avec l'orbiteur crée par l'ESA et Airbus Defence and Space, l'Earth Return Orbiter

Schéma de la mission <em>Mars Sample Return</em>. © ESA
Schéma de la mission Mars Sample Return. © ESA

Le trajet retour vers la Terre est estimé à trois ans : l'ERO ne larguerait les échantillons qu'en 2031. Les chercheurs s'affaireraient à examiner si les roches pourraient représenter un risque de contaminationcontamination pour des organismes terrestres avant de se pencher sur l'étude des précieux matériaux.

L'intérêt scientifique de « Mars Sample Return »

Mars Sample Return n'est pas une lubie scientifique ou la seule démonstration de la maîtrise technologique des agences spatiales. Le retour des roches prélevées par Perseverance pourraient permettre aux chercheurs d'en apprendre plus sur l'histoire de Mars et les possibles traces de son habitabilité, à l'époque durant laquelle la Planète rouge abritait de l'eau à sa surface, il y a environ 3 milliards d'années.

La seconde roche forée par Perseverance, dans la région martienne de Cratered Floor Fractured Rough, le 1<sup>er</sup> septembre. © Nasa, JPL-Caltech
La seconde roche forée par Perseverance, dans la région martienne de Cratered Floor Fractured Rough, le 1er septembre. © Nasa, JPL-Caltech

Si la pléthore d'instruments équipés sur Perseverance permettent déjà d'étudier les composants géologiques de Mars, les outils technologiques utilisables sur Terre tels que des microscopesmicroscopes ou encore des spectroscopesspectroscopes permettraient aux scientifiques d'entrer dans le détail de ces recherches, afin de déterminer si la vie a pu être présente à la surface de Mars un jour. En attendant le lancement des missions qui prendront place d'ici à l'horizon 2030, les trois rovers Curiosity, Perseverance et ZhurongZhurong continuent d'explorer la Planète rouge afin d'en apprendre plus sur son histoire.