| 11.04.05 |
Après Mars
Express, ExoMars |
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La semaine dernière, s'est tenue une réunion de travail afin
de discuter de la première mission de l'ESA inscrite dans le cadre
d',
l'ambitieux programme scientifique à long terme de l'ESA. Un large
consensus s'est fait autour de la poursuite de l'exploration de
la planète Mars et il a été décidé de franchir une étape supplémentaire
en faisant atterrir sur la planète rouge un rover. L'objectif visé
est de mener une étude détaillée de l'environnement martien et rechercher
des traces de vie éteinte ou présente.
La décision finale est entre les mains des instances dirigeantes
de l'Agence spatiale européenne. Elle est attendue lors du Conseil
des ministres qui doit se réunir en décembre 2005.
ExoMars
La mission recommandée est ExoMars, celle-la même envisagée dans
le cadre du programme Aurora. Des études exploratoires ont déjà
été lancées mais par rapport au , plusieurs changements ont été
apportés.
Initialement, ExoMars était composée d'un module orbital qui devait
stationner en orbite autour de la planète Mars et relayer les communications
entre le rover d'ExoMars et la Terre. L'orbiter a donc été abandonné,
pour des raisons de coûts essentiellement, au profit d'un carrier,
c'est-à-dire d'un module interplanétaire. C'est un véhicule beaucoup
plus simple  à
développer, conçu pour transporter le rover jusqu'à la planète rouge.
Il a un niveau du contrôle d'attitude et une durée de vie limitée
à la croisière jusqu'à Mars.
Concept exploratoire de la sonde ExoMars (Crédits
ESA / AEOS - Medialab)
Les communications entre Mars et la Terre seront assurées par une
des sondes orbitales de la NASA. Si ce choix s'explique par des
raisons de coûts, il est toutefois judicieux car la NASA développe
des moyens de communication entre les deux planètes bien plus performants
que ceux qui existent aujourd'hui et que l'ESA aurait pu développer.
Autre abandon, les quatre stations de surface NetLander que devait
transporter ExoMars. Il semble que la complexité de leur séparation
et les risques encourus était trop importants. Les stations devaient
être séparées à des instants précis de façon à atteindre des régions
martiennes suffisamment espacées. Cela ne laisse plus que peu de
temps pour la séparation en catastrophe de la sonde ExoMars proprement
dite, augmentant la complexité et les risques
Le lanceur
Le lancement d'ExoMars est prévu en juin 2011 pour une arrivée sur
Mars en 2013. Le lanceur utilisé sera une fusée Soyouz 2B équipée
de l'étage Frégate depuis le Centre spatial de Kourou. Le choix
du lanceur s'explique encore par des raisons de coûts. Pour cette
mission, la charge utile est limitée à environ 1400 kg. La fenêtre
de 2011 est bien moins favorable que celle de la conjonction de
2003 utilisée pour lancer les deux rovers de la mission MER de la
NASA. Cela contraint à faire une manoeuvre à mi-course pour ralentir
ExoMars (le carrier) et au lieu de mettre 7 ou 9 mois pour le transfert,
on met presque 18 ou 20 mois car la sonde doit faire 1,5 fois le
tour du Soleil. De cette façon on arrive à maximiser la masse à
l'arrivée à Mars.
D'autres choix s'offrent aux concepteurs de la mission. Ont peut
envisager la séparation de la sonde depuis l'approche hyperbolique.
De cette façon on économise les propergols pour la capture en orbite
martienne, mais moins on a une moins bonne précision d'atterrissage
ce qui offre une flexibilité moindre dans le choix du site d'atterrissage
après le lancement. Un second choix consisterait à séparer le module
de descente du carrier après la capture par Mars. Cette solution
inverse les avantages et les inconvénients de la précédente solution.
Noter que le choix du site d'atterrissage se fera au tout dernier
moment de façon à bénéficier des dernières découvertes des autres
missions.
La problématique de l'atterrissage sur la planète Mars
L'atterrissage sur Mars est une phase délicate, quelle que soit
la mission. La NASA et la Russie ont d'ailleurs perdu de nombreuses
missions lors de cette phase. L'Europe déplore également la perte
d'un lander, dans le cadre de la mission Mars Express En janvier
2004, le qui devait se poser sur la surface de planète
Mars et étudier son site d'atterrissage durant quelques semaines,
n'a jamais donné signe de vie.
Dans le cas d'ExoMars, la procédure d'atterrissage n'a pas encore
été choisie et forcément tiendra compte des enseignements de la
mission ratée  Beagle-2.
Plusieurs concepts font l'objet d'études.
L'un fait appel à une structure gonflable d'aérofreinage. L'utilisation
d'airbags présente plusieurs avantages. D'une part ils sont légers,
ont une meilleure atténuation des chocs et d'autre part n'engendrent
pas de rebonds ce qui peut s'avérer dommageable pour les charges
utiles. Bien que cette technique soit utilisée dans les systèmes
militaires
Un des profils de mission envisagé pour
la phase d'atterrissage du rover d'ExoMars (Crédit ESA)
terrestres, elle n'a jamais été mise en œuvre dans le secteur spatial.
L'autre alternative repose sur l'utilisation d'un système de rétro-fusées
de type de ceux utilisés pour les missions Viking. Mais cela est
bien plus cher et nécessite d'utiliser des moteurs à modulation
de poussée. Technologique que ne dispose pas l'Europe et qui réclame
un développement.
La charge utile
La mission du rover d'ExoMars est avant tout une mission d'exobiologie
qui visera la recherche de traces de vie présente ou éteinte. Il
identifiera également les dangers de l'environnement martien auxquels
seront confrontés les premières missions habitées. Tenant compte
des résultats et des nouvelles perspectives scientifiques ouvertes
par Mars Express, le rover d'ExoMars sera équipé d'instruments capable
de mesures sismiques provoqués par une activité volcanique, hydro
thermique ou de tremblements de mars.
Concernant la partie exobiologique de la mission, l'ESA travaille
sur une telle suite d'instruments connue sous le nom de Pasteur
Payload Package (PPP). Mais tous les instruments envisagés ne seront
pas retenus. Des choix devront être fait. Le rover sera équipé d'un
foret capable de pénétrer le sous-sol de la surface sur une profondeur
de 2m de façon à caractériser les terrains traversés.
Enfin, le rover embarquera un système d'analyse des gaz présents
dans l'atmosphère, les roches et au sol, similaire à celui qu'embarquait
Beagle-2. Ce système était composé d'un four capable d'élever progressivement
la température d'un échantillon solide (roche ou sol). Un système
permettant de diriger les gaz générés par le four vers le spectromètre
de masse capable de mesurer la quantité de dioxyde de carbone libéré
à chaque étape de la cuisson et de distinguer les différents isotopes
du carbone et pourra également analyser d'autres gaz comme le méthane.
Retour d'échantillons
Enfin, les scientifiques ont confirmé leur engagement en faveur
d'une mission internationale de retour d'échantillons en 2016 en
raison de la complexité et les coûts d'une telle mission. Si l'ESA
décide de collaborer avec la NASA, il est s'agira d'une mission
de type Mars sample return. Dans ce cas, les démonstrateurs Arrows
d'Aurora censés valider les technologies et scénarii de mission
de retour d'échantillons ne verraient jamais le jour.
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