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MISE A JOUR (juin 2007)
Exploration de Mars
La stratégie de la NASA pour la période 2009 - 2020
Mars est une planète fascinante pour les scientifiques
en raison des similitudes qu'elle présente avec la Terre. Son étude
nous renseigne sur les évolutions possibles de notre propre planète,
d'où l'intérêt d'approfondir nos connaissances de la planète rouge.
Face aux restrictions budgétaires qui affectent le programme scientifique
d'exploration spatiale, la NASA a été contrainte de redéfinir son
programme d'exploration martienne. Cela se traduit par la confirmation
de l'abandon de la sonde Mars Telecommunications Orbiter,
sur flashespace en juillet 2005 et la réduction de son budget de
R&T de 50% et son budget d'opérations de 20%.
Les grands objectifs scientifiques restes les mêmes depuis
les début de son exploration :
- histoire de la planète ;
- La problèmatique de la vie ;
- l'étude du climat et des saisons ;
- l'étude des principaux dispositifs géologiques (vallées,
canaux, volcans ...).
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Sommaire
- Rechercher des traces de vie éteinte
- Rechercher des traces de vie présente
- Explorer les niches biologiques hydro-thermiques
- L'évolution de la planète Mars
- Mars Reconnaissance Orbiteur (2005)
- Mars Science Laboratory (MSL, 2009)
- Aeronomy Mission
- Astrobiology Field Laboratory
- Deep Drill Mission
- Network Mission
- Phoenix (2007)
- SCIM
- ARES
- MARVEL
-Ground Breaking Mars Sample Return
-Mars Sample Return with Rover
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Les
objectifs scientifiques |
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Rechercher des traces de vie éteinte |
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L'histoire de Mars montre que la planète a connu des conditions
climatiques favorables à l'apparition et la perduration de la vie,
au moins pour un instant, à l'échelle de l'évolution de la planète.
La recherche de traces évidentes de vie éteinte passe par la recherche
de bio-signatures. L'exploration martienne de ces dix dernières
années a permis d'identifier des dépôts sédimentaires qui, si l'on
se réfèrent à ce qui se passe sur Terre, sont tous désignés pour
abriter des indices de vie passée tant la probabilité est forte
dans ce contexte.
Cela passe par des missions de surface (lander, rover) d'analyse
d'échantillons mais également par l'utilisation de sonde en orbite
martienne. Les missions Mars Reconnaissance Orbiteur, dont le lancement
est prévu en fin d'année et le rover MSL (2009) sont en cours de
développement et sont conçues notamment pour rechercher des indices
de trace de vie passée.
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Rechercher des traces
de vie présente |
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Tout comme la recherche d'indice de vie passée, la découverte d'une
forme de vie aujourd'hui passe par des missions de surface et en
orbite. Les niches biologiques les plus propices au vivant, semblent
être des zones souterraines proches de la surface, des systèmes
hydro-thermiques actifs ou encore la source des écoulements découverts
par la sonde Mars Global Surveyor contre les parois de nombreux
cratères.
Le sous-sol de la planète est particulièrement intéressant car il
est protégé des radiations violentes qui frappent la surface de
Mars et peut favoriser un environnement riche en eau et relativement
chaud, conditions favorables aux vivants. Au pôle et sous la couche
de glace et de poussière, on pense que de vastes étendues sont à
considérer comme des habitats potentiels pour des écosystèmes microbiens
et probablement analogues à ce qui peut exister dans le pergélisol
terrestre.
La stratégie de la NASA prévoit donc d'accéder à ces régions souterraines,
de les étudier, de découvrir des composés organiques à base de carbone,
d'étudier la composition chimique de la glace, la géologie environnante
et de déterminer si de l'eau est maintenant exposée à la surface.
Découvrir des traces de vie existantes ne sera pas facile tant les
contraintes techniques sont élevées. En effet, la NASA sera confrontée
à la fiabilité de ces mesures tant est si bien que si des mesures
in situ révèlent une forme de vie quelconque il sera nécessaire
de les confirmer en rapportant ces échantillons depuis Mars pour
analyse sur Terre. Autre problème d'importance, la 'propreté' extrême
des instruments qui seront chargés d'effectuer ces mesures.
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Explorer les niches
biologiques hydro-thermiques |
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L'activité hydro-thermique sur Mars a pu fournir un environnement
favorable à l'évolution de la vie. C'est-à-dire un endroit tempéré
où existe de l'eau sous forme liquide et des briques du vivant.
A ne pas en douter, une activité de la sorte a sans aucun doute
laissé des dépôts qui renferment des traces évidentes de ces niches
biologiques. Les scientifiques s'attendent à découvrir des éléments
biogéniques et autres composés pré-biotiques comme des signatures
microbiennes.
La NASA est persuadée que des dépôts hydro-thermiques fossilisés
ou encore en activité existent sur Mars. Mais aucun d'entre eux
n'a encore été découvert. L'analyse de météorites martiennes ramassées
sur Terre suggère que l'on devrait facilement découvrir ces dépôts
au moyen de télédétection (observation de Mars depuis l'espace).
Il s'agit d'un des objectifs de Mars Reconnaissance Orbiteur et
de Mars Odyssey en activité autour de la planète. Leur découverte
est très attendue. Une fois faite, cela obligera les scientifiques
à se focaliser sur l'origine et l'évolution des dépôts découverts
et de replacer le tout dans le contexte de l'évolution géologique
de la région qui abrite ces dépôts.
La NASA prévoit donc de poser le rover MSL en 2009 sur l'emplacement
d'un des dépôts hydro-thermiques. A charge pour les instruments
du rover de rechercher des bio-signatures de vie présente ou éteinte,
c'est-à-dire des composés organiques, signatures isotopiques et
autres indicateurs de texture microscopiques.
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L'évolution
de la planète Mars |
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Le projet Explore the Evolution of Mars Pathway démontrera probablement
avant le début de la prochaine décennie, que les modèles atmosphériques
et climatologiques ainsi que l'histoire du climat de Mars actuellement
admis s'avèrent incorrects.
Par exemple, les explorations futures telles qu'effectuées par Mars
Exploration Rover (MER), et MRO pourraient démontrer qu'il n'existe
aucune évidence d'un recouvrement de la surface par de l'eau, contrairement
à ce que la télédétection depuis l'orbite martienne semble démontrer
aujourd'hui.
Dans ce cas, les objectifs prioritaires du programme de recherche
seraient sensiblement modifiés, sauf bien entendu si de l'eau liquide
est découverte sur, ou sous la surface. Avec cette découverte surprenante
se profilerait le mystère de l'évolution de planètes de type terrestre
ayant suivi des chemins très différents, malgré leurs similitudes
de départ.
Le programme Explore the Evolution of Mars Pathway se focaliserait
alors sur les différences ayant caractérisé les évolutions de la
Terre et de Mars, avec des expériences visant cet objectif spécifique.
La compréhension et la modélisation de Mars, depuis son noyau jusqu'aux
couches supérieures de son atmosphère, serait un préalable indispensable
à cette étude.
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Les
missions pour la période 2009 - 2020 |
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Mars Reconnaissance Orbiteur (2005)
La sonde Mars Reconnaissance Orbiteur est un engin imposant. D'un
poids de deux tonnes (soit une masse deux fois supérieure à celle
de Mars Global Surveyor), la sonde embarque une charge utile de
124 kilogrammes, constituée de six instruments. MRO doit explorer
les reliefs de la surface martienne avec une précision sans précédent,
cartographier les minéraux, détecter des poches d'eau ou de glace
dans le sous-sol, étudier la distribution de l'eau et de la poussière
dans l'atmosphère, et enfin obtenir des relevés météorologiques
quotidiens .()
Mars Science Laboratory (2009)
Le est un rover qui marque une rupture technologique
significative. Par rapport aux générations précédentes, comme Spirit
et Opportunity, les deux rovers de la mission Mer, il est sensiblement
plus grand et puissant. Sa capacité d'emport lui permet d'embarquer
une charge utile hors du commun de sorte que sa capacité d'analyse
sera bien plus performante que les Mars Exploration Rover actuellement
sur Mars. Son lancement est prévu en 2009. ()
Aeronomy Mission
Cette sonde orbitale de la famille Scout doit explorer in-situ l'atmosphère
supérieure de la planète. AM doit étudier les mécanismes qui permettent
à l'atmosphère de s'échapper dans l'espace.
Astrobiology Field Laboratory
Ce lander doit se poser sur une zone identifiée comme un habitat
certain pour une forme de vie. Le site choisi doit être d'un intérêt
biologique élevé (capacités à pouvoir supporter la vie). La NASA
pense à un lac asséché, des dépôts marins ou une région spécifique
des pôles ou à un dépôt hydro-thermique (actif ou fossilisé). Les
instruments de AFL seront conçus pour rechercher des traces indiscutables
de vie éteinte ou présente. Les objectifs scientifiques premiers
de la mission seront d'accéder au potentiel biologique d'au moins
une zone cible, caractériser les géologie et géochimie locales,
investiguer sur les processus planétaires liés à l'habitabilité,
y compris le rôle de l'eau, et caractériser le large spectre des
radiations de surface.
Le rover doit être capable de recueillir des échantillons et non
pas se contenter d'analyser des échantillons de surface comme le
font les rovers de la mission MER.
Deep Drill Mission
Ce rover conçu spécifiquement pour forer la surface est semblable
à Toutefois, la NASA envisage un robot capable d'analyse verticale
et non pas horizontale comme AFL le rover serait équipé d'un forêt
de 3 à 10 m.
Network Mission
Il s'agit pour la NASA d'installer un réseau global d'une dizaine
de petites sondes en vue de surveiller l'activité sismologique de
la planète, si tant est qu'elle existe, et d'effectuer des mesures
géochimiques des emplacements et mener une surveillance météorologique.
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Les
missions Scout |
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Les missions Scout sont les précurseurs d'une nouvelle classe de
missions martiennes en réponse au concept de missions reposant sur
le fameux 'faster, better, cheaper' qui a montré ses limites. Il
s'agit de missions développées autour d'un objectif fondamental
en droite ligne avec les découvertes les plus récentes.
Quatre concepts de missions étaient en concurrence pour devenir
la première mission Scout. La NASA a retenu la mission Phoenix.
Les autres missions étaient SCIM, ARES et Marvel.
Phoenix est un lander construit
autour de la plate-forme initialement prévue pour le lander Mars
Surveyor de 2001. Cette mission a été abandonnée en 2000 après l'échec
de Mars Polar Lander, écrasée sur Mars en 1999. Il embarque une
suite d'instruments, hérités des missions Mars Polar Lander et Mars
Surveyor 2001 et développés spécifiquement pour la mission. Son
lancement est prévu en 2007. ()
SCIM (Sample Collection for Investigation
of Mars) est une mission de retour d'échantillons (en suspension
dans l'atmosphère martienne) capturés au moyen d'un aérogel. De
tels échantillons abriteraient des informations et des indices aptes
à fournir des explications sur la chimie à l'œuvre sur Mars, sa
surface, son atmosphère et la possible activité biologique de la
planète.
ARES (Aerial Regional-scale Environmental
Survey) devrait fournir les premières mesures in-situ de la basse
atmosphère de la planète rouge fournissant ainsi aux scientifiques
des indices sur l'évolution chimiques de la planète, son histoire
climatique et sur sa possible activité biologique.
MARVEL (Mars Volcanic Emission
and Life Scout) étudiera les réactions chimiques à l'œuvre dans
l'atmosphère martienne et suivra le comportement de l'eau dans cette
même atmosphère.
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La problèmatique
du retour d'échantillons martiens |
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Américains, Européens, Français et Russes, chacun aura envisagé
sa mission de retour d'échantillons martiens (MSR). Repoussée, abandonnée,
internationalisée, nationalisée la première mission de retour d'échantillons
martiens n'est pas attendue avant 2015-2020. ()
Ground Breaking Mars Sample Return (GBMSR)
La mission GBMSR est chargée de recueillir des échantillons martiens
et de les ramener sur Terre. Il se nomme "Ground breaking" parce
que son concept, bien que scientifiquement valable, se révèle beaucoup
plus simple et plus accessible que la mission plus sophistiquée
de retour d'échantillon qui inclut un véhicule mobile capable de
sélectionner les spécimens de roches à emporter.
GBMSR se compose de deux landers identiques, dont chacun porte un
bras extensible comportant des dispositifs très simples de prélèvement
et une caméra. Les landers sont équipés chacun d'un étage de remontée
qui propulse le container d'échantillons vers la Terre.
Le profil de la mission prévoir de recueillir à bord de chaque capsule
500 grammes de poussière, de la roche réduite en fragments et de
l'atmosphère martienne. Les endroits visés seront ceux présentant
un intérêt particulier pour une future mission habitée.
Mars Sample Return (MSR) with Rover
Cette mission se compose d'un rover de type Spirit (Mission MER)
mais capable de collecter de petits échantillons du sol et de les
installer dans un conteneur et d'un engin pour les rapporter sur
Terre.
Mars sample return (MSR) : Le scénario
de l'Agence spatiale européenne
Cette mission Flagship (mission importante dans la terminologie
Aurora) particulièrement complexe du programme Aurora requiert cinq
vaisseaux pouvant fonctionner de manière indépendante : un vaisseau
de liaison Terre-Mars, un orbiteur martien, un module de descente,
un module de remontée et un vaisseau de retour vers la Terre. ()
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