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L'exploration des sites

Dossier - L'armada martienne : MER, Mars Express, Spirit, Opportunity, Beagle II
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Phénomène sans précédent dans l'histoire, ce n'est pas moins de sept engins spatiaux qui seront en activité sur ou autour de la planète rouge au début de l'année prochaine afin de l'étudier dans ses moindres détails.

  
DossiersL'armada martienne : MER, Mars Express, Spirit, Opportunity, Beagle II
 

La phase d'exploration de la surface de Mars commence après la première liaison directe avec la Terre à partir d'un rover ayant ses roues sur la surface martienne. Les opérations de surface se poursuivront jusqu'à sol 91 (soit 93 jours terrestres) qui est défini comme la fin de la durée de la mission. Cette durée, évidemment théorique (et souvent largement dépassée dans le cas de missions orbitales) est en fait justifiée par plusieurs facteurs qui vont tous dans le sens de limiter la durée de vie des rovers. Il s'agit d'une part de la distance Mars-Terre, nous l'avons vu, qui ne va cesser d'augmenter au cours du temps nécessitant de plus en plus d'énergie pour transmettre quotidiennement les informations vers la Terre.

Le rover MER continue son exploration martienne, celle-ci doit durer environ 3 mois. © NASA

Mais d'autres paramètres vont avoir un impact, comme le dépôt de poussières sur les panneaux solaires qui vont ainsi perdre petit à petit de leur efficacité. Il n'est en effet pas prévu de les nettoyer, seul le basculement des panneaux orientables pourra être fait afin de faire tomber la poussière accumulée. Enfin, la quantité d'énergie disponible chaque jour va baisser régulièrement du fait de l'approche de l'automne dans l'hémisphère Sud, qui va surtout concerner Spirit.

Une journée typique du rover commence par le réveil matinal qui est en général déclenché par l'horloge interne mais peut également avoir lieu automatiquement quand l'énergie reçue sur les panneaux solaires est suffisante. L'activité du matin est consacrée à l'exécution des commandes de taches reçues la veille et à la préparation de la séquence de communication de la fin de matinée. Durant cette séquence de communication, les commandes du reste de la journée sont reçues ainsi que celles du sol suivant. Le rover peut également envoyer des informations pendant cette séquence de transmission.

Après cette période de communication, la séquence principale d'activité à lieu pendant environ deux heures. A la fin de la séquence principale, le rover se met en veille, rechargeant uniquement ses batteries en ayant activité son alarme de réveil. L'après-midi, le rover se réveille à nouveau pour une séquence de communication destinée à envoyer sur Terre les informations scientifiques et techniques du jour. A leur réception, les opérateurs du JPL préparent la définition de la séquence du sol suivant.

Schéma du rover replié dans sa station porteuse. On distingue notamment les filets qui permettront au rover de poser ses roues sur Mars sans danger © NASA

Les liaisons critiques ont lieu directement avec la Terre, mais le rover peut également communiquer dans la bande UHF avec les orbiteurs MGS et Odyssey qui survolent régulièrement le site. Ces communications, jugées non critiques pour la survie du rover, peuvent être envoyées à haut débit (128 kbit/s) pendant de courtes durées, entre 2 et 17 mn suivant la géométrie de survol de l'orbiteur. Il est prévu qu'environ 60 % des données transitent ainsi via les orbiteurs relais.

La mission d'exploration des rovers sera évidemment adaptée à la nature du terrain rencontrée. On peut néanmoins anticiper ce que le rover pourra réaliser durant les 90 sols. Il devrait franchir environ 600 mètres, réaliser quatre panoramas du paysage environnant, effectuer une analyse complète (microscope optique, spectromètres Mössbauer et APXS) de la poussière martienne et des analyses sur quatre sites différents de six roches différentes dont deux avec un ponçage préalable (gros consommateur d'énergie). Au total, la quantité d'information transmise sur Terre sera d'environ 4 - 5 milliards de bits et l'énergie utilisée de 500 à 600 kW.h.

On remarque immédiatement que le nombre d'analyses réalisées (six de roches et une des poussières du sol) est très faible. On pourrait se dire que ces chiffres sont très prudents, mais la réalité ne devrait pas être très au-delà. En fait, cela vient encore une fois de cette forte limitation en énergie pour ces véhicules mobiles qui sont eux-mêmes consommateurs d'énergie pour les déplacements, les communications et la thermique interne la nuit. Ce constat a été fait depuis bien longtemps par les ingénieurs qui ont convaincu la NASA que pour les missions futures au sol de Mars l'utilisation de l'énergie nucléaire était indispensable. Ces dispositifs, appelés RTG pour Radioisotopic Thermoelectronic Generator, consistent à transformer l'énergie thermique provenant de la désintégration naturelle de plutonium radioactif en énergie électrique. Avec des RTG, comme ce fut le cas pour les atterrisseurs Viking Les RTG sont utilisés depuis fort longtemps pour les missions spatiales s'éloignant très loin du Soleil. Les missions Pioneer, Voyager, Galieo et plus récemment Cassini-Huygens d'exploration du système de Saturne en sont équipées., les possibilités des rovers seront décuplées et ils pourront même travailler la nuit.

Au bout de 90 sols environ, ou peu de temps après, la quantité d'énergie à bord deviendra insuffisante et les opérateurs à Terre devront prendre la douloureuse décision d'interrompre les opérations et de mettre le rover en veille afin de passer l'hiver martien. Il n'est pas prévu que les rovers survivent à cette période particulièrement froide, mais on peut dès à présent parier que des tentatives de réanimation au printemps ou au début de l'été seront effectuées. Et si le miracle a lieu, une nouvelle mission pour les MERs pourra débuter à nouveau. Mais c'est une autre histoire ...