La mission Mars 2020
Le lancement du projet Mars 2020
L’idée d’un nouveau projet remonte déjà en 2011 dans un rapport rédigé par des représentants de la communauté scientifique sur les objectifs prioritaires de l’exploration spatiale. Dans le rapport figure le retour d’échantillons du sol martien sur Terre. Le projet est alors lancé par la NASA en collaboration avec l’Agence spatiale européenne et la structure du robot explorateur est similaire à celle de Mars Science Laboratory alias Curiosity.
Malheureusement, le projet doit être abandonné pour des raisons budgétaires mais suite au succès de l'atterrissage du rover Curiosity en 2012, le président Barack Obama relance l’intérêt de créer un nouveau rover. C’est ainsi qu’est née la mission Mars 2020.
Le cratère Jezero
Bien évidemment, le lieu d’atterrissage n’a pas été décidé au hasard mais doit répondre à des critères bien précis, en accord avec la communauté internationale des spécialistes de Mars : le site choisi doit contenir de l’eau sous forme de glace, les roches doivent potentiellement présenter des signes d’une vie passée, l’astromobile doit atterrir et circuler sans difficulté,…
Le cratère Jezero de 45 kilomètres de diamètre a été choisi comme lieu d’exploration car très prometteur du fait de sa diversité géologique. Les scientifiques supposent qu’il était il y a 3,5 milliards d'années un lac permanent avec des traces de plusieurs deltas de rivières.
Le décollage
La sonde spatiale décolle le 30 juillet 2020 à 11h50 depuis la base mythique de lancement de Cap Canaveral en Floride. Comme pour InSight et Curiosity, la sonde spatiale Mars 2020 est mise en orbite à l’aide du lanceur Atlas V-541, l’une des fusées les plus puissantes pour le vol interplanétaire.
Pour que la mission soit un succès, la fenêtre de lancement de la fusée est programmée entre le 17 juillet et le 15 août 2020 au moment où Mars se retrouve au plus proche de la Terre tous les 26 mois environ. En effet, comme les deux planètes orbitent autour du Soleil à des vitesses différentes, il faut attendre qu’elles soient alignées pour consommer le moins d’énergie afin de se rendre sur Mars.
Le transit Terre-Mars
Ce voyage vers Mars a duré 204 jours soit 7 mois a une vitesse de croisière d’environ 39 600 km/h et a parcouru au total une distance de 470 millions de kilomètres alors qu’au moment de l'atterrissage, la distance Terre-Mars n’était que de 105 millions de kilomètres.
Durant le voyage, les ingénieurs ont eu un nombre limité de tentatives pour corriger la trajectoire de la sonde, la Trajectory Correction Manoeuver, au moyen de huit propulseurs : trois durant le transit Terre-Mars et trois autres avant la phase d’approche de Mars dont une de secours et une d’urgence.
L'amarsissage
L’atterrissage périlleux du rover sur le sol martien nommé les septs minutes de terreur en passant de 20 000 km/h à zéro se décompose en cinq phases :
- la phase d’approche, le largage de l’étage de croisière et l'éjection des lests pour créer de la portance
- la rentrée atmosphérique, le freinage par l’atmosphère martienne et les deux boucliers thermiques et la correction de l’angle d’attaque
- la descente avec le déploiement du parachute pour réduire la vitesse, l’expulsion du bouclier thermique avant et le calcul de la position
- la descente rétro-propulsée du Sky Crane, le largage du bouclier thermique arrière ainsi que le parachute pour éviter une collision
- la séparation de Sky Crane avec le rover, le déploiement des roues, l’atterrissage et la manœuvre d'évitement
Les différents objectifs de la mission
Un comité d’experts a lieu en janvier 2013 suite à la demande de la NASA, pour y définir le principal objectif, c’est-à-dire la collecte d'échantillons et leur stockage à la surface de Mars, en attendant la mission suivante qui s'occupera de les envoyer sur Terre. Le compte rendu écrit par la Science Definition Team assigne cinq objectifs à la mission de Mars 2020 :
- analyser l’histoire et les phénomènes géologiques qui s’y sont passés en explorant un environnement qui a potentiellement accueilli la vie.
- enquêter sur des indices de biosignatures, déterminer l’habitabilité de la planète, rechercher des matériaux qui ont pu conserver des signatures biologiques.
- collecter des échantillons du sol martien avec une description du terrain et vérifier que la collecte respecte les règles de protection planétaire.
- tester des technologies pour préparer de futures missions habitées sur Mars, comme produire de l’oxygène et du carburant avec les éléments sur place.
- évaluer la dangerosité de la poussière sur les opérations martiennes et la santé des astronautes et mesurer les caractéristiques du climat.
Le retour des échantillons martiens sur Terre
Comme les instruments envoyés sur le sol martien sont limités au niveau de leurs poids ainsi que de leurs performances et que certaines analyses ne peuvent pas être automatisées, il est essentiel de ramener les échantillons sur Terre. En effet, les équipements ont des capacités de mesure supérieure à ce qui a été envoyé sur Mars.
Il s'agit d’une des missions spatiales les plus complexes jamais réalisée à ce jour étant donné que ce type de manœuvre n’a jamais été effectué auparavant : un atterrissage d’une grande précision et un décollage depuis le sol martien. Le scénario élaboré par la NASA est divisé en trois missions : la première qui se déroule actuellement repère les sites, collecte et stocke les carottes du sol martien, en 2026, la deuxième conduira les échantillons en orbite de Mars et enfin, en 2031, la dernière les ramènera sur Terre.
Sample Retrieval Lander (SRL)
Une fois la mission Mars 2020 terminée et les échantillons collectés, la seconde mission, Sample Retrival Lander, une plateforme de lancement sur laquelle est posée une fusée Mars Ascent Vehicle, ramènera un container des échantillons amassés par Perseverance en orbite basse de Mars. Le petit rover Sample Fetch Rover se chargera d'apporter les tubes jusqu’à la plateforme.
Earth Return Orbiter (ERO)
Quant à la dernière mission, Earth Return Orbiter, un engin spatial laissé en orbite sert pour l’instant de relais de télécommunications avec les opérations sur place. Dans un second temps, il récupérera la fusée MAV placée en orbite pour rapatrier les échantillons sur Terre.