Illustration et de ses deux lunes, Phobos et Deimos. © dottedyeti, Adobe Stock

Sciences

La sonde MMX rapportera des échantillons de Phobos, une lune de Mars

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L'Agence spatiale japonaise prend-elle la Nasa de vitesse ? Alors que Mars suscite un très grand intérêt scientifique et que la Nasa et l'Agence spatiale européenne planifient une mission de retour d'échantillons martiens à l'horizon 2030, la Jaxa annonce qu'elle en rapportera en 2029 de Phobos, une des deux lunes de la Planète rouge !

Le 19 février, l'Agence spatiale japonaise (la Jaxa) a donné son feu vert au développement de la mission MMX, acronyme de Martian Moons Exploration, qui a pour objectif de déchiffrer l'origine de ces deux Lunes, encore incertaine, par des observations sur place et un retour d'échantillons sur Terre. Cette mission a aussi pour but de fournir des indices sur l'origine de l'eau des planètes telluriques du Système solaire. Les scientifiques sont assez convaincus que ces planètes tournent trop près du Soleil pour avoir conservé les volatils pendant leur formation. Au lieu de cela, l'eau des océans ainsi que les molécules nécessaires à l'apparition de la vie proviendraient de comètes et d'astéroïdes qui se sont formés dans les régions plus froides du Système solaire externe. On suppose donc que le système martien, c'est-à-dire la planète et ses lunes, pourrait conserver des indices de cet enrichissement en eau et matière organique.

Vue d'artiste de la sonde MMX au-dessus de Photos, une des deux lunes de Mars. © Jaxa

La Jaxa a profité de cette annonce pour lever les incertitudes sur les choix du site d'atterrissage du rover et du lieu de la collecte des échantillons. Il faut savoir que MMX emporte un petit rover d'exploration qui sera réalisé par le Cnes et le DLR (centre allemand pour l'aéronautique et l'astronautique).

Phobos a été considérée comme la lune la plus scientifiquement intéressante pour le prélèvement d'échantillons et l'atterrissage du rover. L'échantillon de 10 grammes sera collecté à une profondeur de deux centimètres. Phobos a également des régions suggérant deux compositions différentes au contraire de Deimos qui n'en possèderait qu'une. Cela implique que davantage d'informations pourraient être disponibles à partir d'un échantillon provenant de Phobos plutôt que de Deimos. De plus, Phobos étant plus proche de Mars que Deimos, cela signifie que les éjectas de la surface martienne devraient être plus nombreux sur Phobos, permettant une source supplémentaire d'informations sur l'évolution de Mars.


La mission Martian Moons Exploration (MMX) prévoit d'explorer les deux lunes de la Planète rouge : Phobos et Deimos. © Jaxa

L’exploration humaine de Phobos en point de mire

Si Phobos et Deimos, les deux satellites naturels de la Planète rouge sont des objectifs prisés des scientifiques, ils suscitent aussi l'intérêt des planificateurs des futures missions habitées à destination de Mars. En effet, Phobos, le plus grand des deux satellites, est souvent cité pour devenir un avant-poste habité de l'exploration humaine et robotique de Mars. Parmi les objectifs de MMX, un certain nombre est en lien avec les problématiques d'une mission habitée martienne. Par exemple, du fait de la proximité à Mars de ces deux lunes, sortir du puits gravitationnel de Mars ne sera pas une mince affaire. MMX testera une technologie pour atterrir et naviguer à la surface de corps de faible gravité et déployer de l'équipement pour des tâches telles que l'échantillonnage de surface. Un instrument mesurera également les taux de rayonnement et de radiation reçus par ces deux satellites, une préoccupation majeure pour la santé des astronautes.

Comme le souligne à juste titre Jim Green, directeur des sciences planétaires de la Nasa, les « humains peuvent explorer de manière réaliste les surfaces de seulement quelques objets et Phobos et Deimos figurent sur cette liste ». Leur « position à proximité de Mars peut en faire une cible privilégiée pour des missions humaines avant d'atteindre la surface de la Planète rouge, mais cela ne sera possible qu'une fois que les résultats de la mission MMX auront été exploités », souligne-t-il. Précisons à toutes fins utiles, que ce commentaire ne veut évidemment pas dire que la Nasa a décidé d'envoyer une mission habitée sur Phobos plutôt que sur Mars, comme le souhaite Donald Trump, lors de sa première mission habitée à destination de Mars.

Du fait de la proximité de Mars à la Terre, cette mission inédite d'un retour d'échantillons du système martien sera très rapide. En effet, seulement cinq années s'écouleront entre la date de lancement (septembre 2024) et le retour sur Terre (septembre 2029) de la sonde qui, entre-temps aura séjourné trois ans, d'août 2025 à août 2028, dans le système martien.

Phobos, une des deux lunes de Mars, photographiée par la sonde MRO. © Nasa/JPL-Caltech/University of Arizona
  • Une mission de la Jaxa, à laquelle participeront le Cnes et le DLR, prévoit d'explorer les deux lunes de Mars.
  • Des échantillons de Phobos seront rapportés sur Terre, avant ceux de Mars !
Pour en savoir plus

Bourget 2019 : la Jaxa, le Cnes et le DLR enverront un rover sur une lune de Mars

Article de Rémy Decourt publié le 20/06/2019

En attendant la grande mission internationale de retour d'échantillons martiens, prévue à l'horizon 2030, la Jaxa prépare une mission à destination des satellites de la Planète rouge avec comme principal objectif de rapporter des échantillons de Phobos ou de Deimos. Cette mission prévoit aussi un rover qui atterrira soit sur Phobos, soit sur Deimos. Il sera réalisé en coopération entre le Cnes et le DLR allemand. 

Après l'échec de la mission Phobos-Grunt, qui n'avait pas réussi à quitter la Terre, c'est une nouvelle mission à destination des mondes martiens qui se prépare. En avril 2017, Jean-Yves Le Gall, président du Cnes, et Naoki Okumura, président de la Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) avaient signé un accord pour préparer la mission MMX (Martian Moons Exploration) qui prévoyait un retour d'échantillons de Phobos, un des deux satellites de la planète Mars.

Hier, lors du 53e Salon du Bourget, les partenaires du projet (la Jaxa, l'Isas, le DLR et le Cnes) ont fait le point sur l'état d'avancement de cette mission et annoncé que les échantillons seront soit rapportés de Phobos, soit de Deimos. L'arrivée autour de Mars est toujours prévue en 2025 et son retour sur Terre en 2029. Ce qui change donc, c'est que Deimos devient une cible.

Des échantillons des satellites de Mars avant ceux de la Planète rouge

En raison de terrains très accidentés sur Phobos et l'absence de cartes précises des surfaces de Phobos et de Deimos, le choix du site d'atterrissage sera déterminé après une cartographie complète et une exploration minutieuse des deux satellites martiens que réalisera MMX dès son arrivée dans le système martien. À cette cartographie qui permettra d'obtenir les cartes les plus fines de ces deux mondes, s'ajouteront des évaluations des risques plus poussées des sites qui auront été présélectionnés sur la base de ces nouvelles cartes.

Comme pour chaque mission d'exploration d'un objet autour du Soleil, les scientifiques attendent de nouveaux indices pour compléter leur connaissance de l'histoire de la formation et de l'évolution du Système solaire. Ils font aussi le pari de retracer l'histoire méconnue de Phobos et de Deimos, dont on suppose qu'ils sont des objets capturés par Mars, à la différence de la Lune, née d'une collision d'un astéroïde géant avec la Terre.

Concept provisoire du rover de la mission japonaise MMX à destination des satellites martiens Phobos et Deimos. Ce rover sera réalisé par le Cnes et le DLR. © Cnes

Cette mission sera réalisée sous la responsabilité et la maîtrise d'œuvre de l'Agence spatiale japonaise qui fournira le satellite, le mécanisme pour récupérer les échantillons et le système de transport pour les envoyer sur Terre. Le Cnes et le DLR (Centre allemand pour l'aéronautique et l'astronautique) réaliseront ensemble le rover d'exploration qui sera posé soit sur Phobos, soit sur Deimos.

Cette mission s'inscrit dans la continuité d'Hayabusa-2, qui a récupéré des échantillons de l'astéroïde Ryugu et qui avait auparavant posé sur l'astéroïde les trois très petits rovers Minerva conçus pour tester les déplacements dans des environnements à très faible gravité, et Mascot (Mobile Asteroid Surface Scout), le robot sauteur réalisé conjointement par le DLR et le Cnes.


Mars : le Cnes et la Jaxa veulent ramener des échantillons de Phobos

Article de Rémy Decourt, publié le 14/04/2017

En Europe, le Centre national d'études spatiales a toujours été le moteur de l'exploration robotique de Mars. Bien que la France soit un des principaux États membres de l'Agence spatiale européenne (ESA), qu'elle finance à hauteur de 833 millions d'euros (2017), cela n'empêche pas le Cnes de mener des programmes en commun avec la Nasa et d'autres agences spatiales. Comme avec la Jaxa, par exemple, avec qui elle de vient de signer un accord pour préparer la mission MMX (Martian Moons Exploration) qui ira explorer les petites lunes de Mars en 2024..

Jean-Yves Le Gall, Président du Cnes, et Naoki Okumura, Président de la Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) ont signé lundi 10 avril à Tokyo, un accord pour préparer la mission MMX (Martian Moons Exploration) qui ira explorer les lunes de Mars en 2024. Il s'agit d'un ambitieux projet de retour d'échantillons de Phobos dont le but est de rechercher l'origine de ces lunes et de contribuer ainsi à mieux comprendre la formation et l'évolution du Système solaire.

Ce n'est pas la première fois qu'une mission à destination de cette lune de 27 km de long est en projet. Au cours des 30 dernières années, les scientifiques soviétiques et russes ont réalisé quatre missions sans succès : les sondes Phobos-1 et Phobos-2 en 1988, suivies en 1996 de Mars-96, et enfin, Phobos-Grunt en 2011. Cette nouvelle mission du Cnes et de la Jaxa n'est pas la seule à l'étude. La Russie a toujours pour objectif d'atteindre ce satellite de Mars et en prépare pour cela une cinquième. Baptisée provisoirement Boomerang, la sonde pourrait être lancée en 2022 et ramener sur Terre des échantillons de sa surface. La Nasa n'est évidemment pas en reste et à chaque appel d'offres, des missions à destination des deux satellites de Mars sont proposées et des projets sont financés.

Pourquoi s’intéresser à Phobos ?

Cet intérêt pour Phobos s'explique par sa proximité avec la Planète rouge, en moyenne à quelque 6.000 km, ce qui en fait un excellent promontoire pour l'observer. Par ailleurs, le satellite présente un intérêt scientifique majeur : il serait un astéroïde de la ceinture principale capturé par Mars, et renfermerait donc des matériaux datant de la formation de notre Système solaire. Petite contrainte tout de même : pour accéder à ces indices il faudra creuser la surface sur plusieurs dizaines de centimètres afin d'accéder à des matériaux qui n'auront pas été exposés au vide spatial et préservés donc de l'usure du temps et des effets des différentes formes d'énergies rencontrées dans l'espace (vent solaire, rayons cosmiques).

Phobos pourrait également devenir un poste avancé de l'exploration humaine de Mars. L'absence d'atmosphère, une faible gravité, une structure interne vraisemblablement poreuse et l'existence possible de poches de glace d'eau en font un candidat idéal pour établir un avant-poste, d'autant plus, encore une fois, que sa position rapprochée autour de la Planète rouge en fait un promontoire exceptionnel pour l'étudier.

Image de Phobos acquise par la sonde Mars Express le 7 mars 2010. Les cercles indiquaient les sites possibles d’atterrissage de la sonde Phobos-Grunt. Ils pourraient être ceux de la future mission MMX du Cnes et de la Jaxa. © ESA, DLR, FU Berlin

Des échantillons de Phobos avant ceux de Mars

D'un point de vue scientifique, préférer rapporter des échantillons de Phobos plutôt que de Mars peut évidemment surprendre. Mais, cela s'explique et se comprend. D'abord, techniquement il est plus facile d'atterrir et de repartir du satellite que de la planète, en raison d'une force de gravité plus faible et de l'absence d'atmosphère. Ensuite, les poussières et les petits agrégats de Phobos peuvent également fournir des informations sur Mars ! D'après les scientifiques, il est en effet probable que depuis les quatre derniers milliards d'années, la petite lune ait récupérée une partie des éjectas projetés dans l'espace par les impacts de météorites. Mieux encore, on suppose que certains de ces débris devaient être de tailles importantes comme en témoigne le cratère d'une dizaine de kilomètres (Stickney) qui recouvre plus de 30 % de sa surface. Autrement dit, l'astre contiendrait pas mal de matière martienne qui pourrait avoir été mieux conservée que sur Mars !

Ajoutons que malgré les progrès réalisés dans la miniaturisation des composants et des instruments spatiaux, seuls ceux des laboratoires terrestres permettent de mener à bien des analyses minéralogiques détaillées, de déterminer la composition élémentaire (l'abondance des atomes) et isotopique (carbone et oxygène, par exemple) des échantillons.

Pour l'instant, il est trop tôt pour se faire une idée précise du scénario de la mission, de la profondeur à laquelle seront récupérés les échantillons, comment ils seront envoyés sur Terre et si les sept instruments scientifiques aujourd'hui envisagés, pour répondre aux questions fondamentales que l'on se pose encore sur ces satellites martiens, seront ceux qui seront embarqués à bord de la sonde. On attend de MMX qu'elle tranche sur l'histoire de l'origine de Phobos et Deimos dont on ne s'est pas s'il s'agit d'astéroïdes capturés ou des éjectas agglomérés suite à un impact géant contre Mars. Cette sonde devrait également confirmer ou infirmer les données de la sonde Maven qui suggèrent que la planète est peut-être déjà en train de s'entourer d'anneaux. Quant au mécanisme de collecte des échantillons, la collaboration avec la Jaxa laisse à penser que MMX utilisera un des deux mécanismes utilisés par ses sondes Hayabusa pour récupérer des échantillons soit sur la surface (Hayabusa en 2005 sur l'astéroïde Itokawa) ou à l'intérieur d'un cratère que Hayabusa-2 prévoit de créer sur l'astéroïde Ryugu en juillet 2018.

Si l'accord signé entre le Cnes et la Jaxa se transforme en programme, le lancement de MMX est prévu en 2024. La décision sera prise à la fin de l'année.

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