Insight en perte d’énergie

La sonde InSight de la NASA, qui s’est posée sur Mars le 26 novembre 2018 dans les plaines volcaniques d’Elysium, voit son alimentation électrique dangereusement décliner. Sa mission principale – axée sur une collecte de données sismiques et la mesure du flux de chaleur émanant de la croûte martienne – devait durer deux ans (une année martienne) et cet objectif a bien été atteint, mais les ingénieurs espéraient, comme dans toute mission martienne, une rallonge de données, possiblement jusqu’en 2022.
Les panneaux solaires sont en train d’en décider autrement, car la poussière tombée de l’atmosphère est telle que l’énergie électrique stockée par ses batteries a chuté de 5000 watts-heure en début de mission à 700 watts-heure aujourd’hui.
Faute en est au manque de vent qui ne balaye pas la poussière qui se dépose sur les panneaux. Déjà, les ingénieurs débranchent périodiquement le magnétomètre et la station météo pour économiser du courant, et le même sort pourrait être réservé au sismomètre français, le principal instrument. L’autre instrument principal, la sonde thermique qui devait s’enfoncer plusieurs mètres dans le sol, est déjà hors d’usage, abandonnée depuis le mois de janvier sans avoir jamais donné de résultats: apparemment, cette “taupe” qui devait creuser son trou par percussions répétées, ne trouve aucun “grip” dans le sol martien pour s’enfoncer, et est resté désespérément en surface.

La sonde thermique (en bas) à moitié sortie d’un trou qu’elle n’est jamais parvenue à creuser.


La mission est déjà toutefois un beau succès avec la mane d’informations recueillies par le sismomètre en deux ans, qui ont brossé un premier portrait de la faible, mais très intéressante activité sismique martienne.

Deux nouveaux séismes de magnitude 3 (3,3 et 3,1) ont en effet été détectées les 7 et 18 mars de cette année, s’ajoutant aux deux autres de même magnitude (3,6 et 3,5) détectées en mai et juillet 2019, toutes provenant du même système de failles et de fossés, Cerberus Fossae, à 1600 km à l’est de la sonde, qui se révèle être une région particulièrement active. Les géologues espèrent que la sonde InSight enregistrera encore quelques données de pareille importance avant de sombrer dans un sommeil bien mérité.

Le fossé de Cerberus, photographié depuis orbite, montre des éboulements que déclenchent peut-être les séismes concentrés dans cette région.

Perseverance : cap au sud

Le rover Perseverance entame son premier parcours scientifique dans l’arène du cratère Jezero, qui l’occupera jusqu’à la fin de l’année au moins. Contrairement aux expectatives, ce sera vers le sud, en s’éloignant du delta qui est la cible principale de la mission. Il s’agit d’étudier le fond de l’ancien lac qui occupait le cratère, avant de remonter vers le delta qui s’y est superposé.

En pointillé, depuis le site d’atterrissage Octavia Butler, le trajet qu’effectuera Perseverance vers le sud (vers “Raised Ridges”), puis après retour à son point de départ, vers le nord (“Three Forks”)


Ce terrain, appelé CF-FR (Crater Floor Fractured Rough) par les responsables de mission, semble assez ferme et peu piégeux pour le déplacement du rover, celui-ci longeant son contact avec une autre unité plus variée qui comprend des dunes de sable et des crêtes rocheuses qui en émergent, baptisée pour sa part Séitah, qui signifie “parmi les sables” en langue navajo – langue retenue pour nommer les roches et paysages de la mission, en hommage à la tribu amérindienne et à l’un de ses ingénieurs qui travaille sur la mission.

Vue de la formation hétéroclite “Séitah”, avec ses dunes de sable, depuis une dizaine de mètres d’altitude grâce à l’hélicoptère Ingenuity.

Une fois cette reconnaissance vers le sud effectuée, Perseverance reviendra à son point de départ, et comme second acte de son programme d’exploration, roulera vers le nord, puis vers l’ouest pour longer le front du delta.

Hélicoptère opérationnel sur Mars

L’hélicoptère en vol, photographié par Perseverance.

L’hélicoptère Ingenuity déposé sur le sol martien par la sonde Perseverance a effectué son quatrième vol le 30 avril 2021, en s’élevant à une altitude de 5 mètres et en volant 133 mètres, avant de revenir à son point de décollage. Ce quatrième succès achève le test technologique du petit hélicoptère (1,8 kg) alimenté par panneaux solaires. Le JPL en charge de la direction de mission compte désormais prolonger les tests pour en faire des opérations de repérage, tant de cibles que de trajets, pour le rover principal.

Le rover Perseverance, photographié depuis l’hélicoptère



Les géologues, de leur côté, ont résolu de laisser le rover barouder sur le site d’atterrissage encore quelques mois pour faire des prélèvements, car le site leur paraît tout à fait convenable dans un premier temps, avant de l’envoyer vers le nord pour se rapprocher des escarpements de la pile de sédiments deltaïques.

L’hélicoptère martien a volé

L’hélicoptère Ingenuity sur le sol de Mars

Le prototype d’hélicoptère Ingenuity, déposé sur le sol martien sous le châssis du rover Perseverance, a effectué son premier vol dans la fine atmosphère martienne le lundi 19 avril. D’une masse de 1,8 kilogramme, l’hélicoptère à deux pales s’est élevé de trois mètres au-dessus du sol et est resté en lévitation une trentaine de secondes avant de se reposer.

L’ombre portée d’Ingenuity sur le sol martien


D’autres tests sont prévus dans la foulée, chaque vol étant suivi de deux journées de récupération et d’analyse des données. Le rayon d’action maximal de l’hélicoptère est estimé à 600 mètres environ.
Simple appareil de démonstration technologique, Ingenuity ne possède qu’une caméra et pas d’appareil scientifique. Mais elle ouvre d’intéressantes perspectives des reconnaissance pour de futurs modèles améliorés, lors de missions ultérieures.

L’équipe de contrôle de l’hélicoptère au centre JPL de Pasadena

Un hélicoptère va voler sur Mars

Un mois après s’être posé sur Mars, le rover Perseverance va entreprendre la première étape de son périple: rouler quelques mètres vers un terrain relativement plat à une vingtaine de mètres du point d’atterrissage, et y déposer le petit hélicoptère replié sous son chassis. D’une masse de 1,8 kilogramme, de la taille d’un drone, ce prototype baptisé Ingenuity a pour fonction de démontrer le vol d’un objet en mode hélicoptère dans la fine atmosphère martienne.

La coque de l’hélicoptère éjectée au sol, avec au-dessus, l’appareil replié sous le chassis de Perseverance.


Le 21 mars, sa coque protectrice a été éjectée et le rover s’est mis en route pour déposer l’hélicoptère sur son aire de décollage qui mesure environ dix mètres sur dix. Après l’avoir déployé et chargé ses batteries, Perseverance reculera de cinq à six mètres.

La zone de décollage est le petit carré “Airfield” en bas de la cartouche, laquelle représente la zone à survoler durant les tests (“Flight zone”).


Le premier vol est programmé le 8 avril : après une mise en rotation de son rotor à 2500 rotations/minute, l’appareil devrait s’élever d’environ trois mètres, faire du sur place et un petit virage avant de se reposer au bout d’une trentaine de secondes.

Représentation des survols qu’effectuera l’hélicoptère Ingenuity.


Au cours du mois qui suivra, plusieurs autres tests auront lieu, sur une distance d’une cinquantaine de mètres et des durées de vol d’une minute et demie. Puis, après épuisement des batteries, ce premier test technologique d’un hélicoptère sur Mars sera achevé. Les ingénieurs en tireront des leçons pour des prototypes plus sophistiqués à l’avenir ; et le rover débutera de son côté sa mission principale d’exploration géologique de Jezero Crater.

Perseverance roule sur Mars

C’est parti ! Après un mois de vérifications du rover et de son hélicoptère, Perseverance s’apprête à entreprendre son exploration du cratère Jezero et de son delta sédimentaire.
Un premier déplacement sur quatre mètres, en marche avant, puis marche arrière, a permis de tester moteurs et direction.

Séquence de braquage des roues du rover Perseverance.


De même furent déployé le mat météo, testé l’articulation du bras robotique, et opéré le laser de la SuperCam, dirigé vers un affleurement rocheux à proximité. Les navigateurs se sont penchés sur deux itinéraires possibles pour rejoindre le premier objectif géologique : le front du delta, à environ 2 km au nord-ouest, qui dessine des falaises hautes d’environ 70 mètres. On y trouve au premier plan une petite butte détachée plein ouest : une butte témoin, rescapée de l’érosion qui offrira une première lecture des sédiments dudit delta.

La carte géologique initiale du s site d’atterrissage, avec la position de Perseverance marquée par une balise rouge, et son itinéraire initial.
La butte témoin des sédiments du delta

Pour l’atteindre, il faut contourner un champ de cendres volcaniques assez rugueux, strié de figures d’érosion, et les navigateurs hésitent à le faire dans le sens des aiguilles d’une montre ou en sens contraire, par le sud ou par le nord.  L’itinéraire nord a l’avantage de présenter deux petits cratères d’impact qui poinçonnent son contour.

Nouvelle proposition d’itinéraire pour Perseverance (point blanc), avec au choix deux chemins (bleu et indigo) pour rejoindre la butte, puis tracer (ligne jaune) vers la falaise principale du delta.

Mais dans un premier temps, Perseverance posera son hélicoptère au sol, qui est logé sous son chassis : le drone pourra prendre des vues aériennes des deux itinéraires et permettre aux géologues de faire leur choix.

 

Perseverance s’est posé sur Mars

Après un voyage de sept mois, la sonde Perseverance de la NASA s’est posée avec succès sur Mars, dans le cratère d’impact Jezero (18,4°N, 77,5°E), le 18 février à 21h55, heure française (20h55 TU).
L’atterrissage s’est déroulé sans encombre, après une arrivée par le nord-ouest au-dessus de la crête du cratère et le survol de l’ancien delta que le rover d’une tonne va étudier au cours des prochaines années.

Adam Steltzner et l’équipe de Perseverance au centre de contrôle JPL de la NASA, au moment de l’atterrissage. (NASA/Bill Ingalls)

C’est le huitième atterrissage réussi sur Mars par la NASA sur neuf tentatives, après les succès de Viking 1 et Viking 2 (1976), Mars Pathfinder (1997), Spirit et Opportunity (2004), Phoenix (2008), Curiosity (2012) et Insight (2018).

Premières images du sol renvoyées par les caméras de navigation de la sonde (NASA/Bill Ingalls)

Les premières photographies prises par les caméras de navigation montrent un sol parsemé de roches blanches. Grâce au relais permis par les satellites qui survoleront le site dans les prochains jours, de meilleures images, y compris une vidéo de la descente de l’engin, devraient être disponibles d’ici lundi prochain 22 février.
Dans un premier temps, les ingénieurs vont télécharger de nouveaux logiciels de navigation dans l’ordinateur du rover, ce qui devrait prendre quatre jours, pointer son antenne de télécommunications vers la Terre, et commencer à prendre des images à haute résolution du site.

L’ellipse d’atterrissage visée par Perseverance. Le rover s’est posé à 1,7 kilomètre au sud-est (en bas à droite) du centre de l’ellipse. (ESA/DLR/FU-Berlin, NASA/JPL-Caltech)


La première mission de Perseverance sera de déposer au sol le petit “hélicoptère-drone” (Ingenuity) accroché sous son chassis, drone qui effectuera plusieurs vols pour faire une reconnaissance du site. Sa préparation devrait prendre une dizaine de jours et les opérations de reconnaissance près d’un mois. Puis le rover se lancera à l’assaut du delta sédimentaire qu’il est venu étudier…

Starship : un bond de géant vers Mars

Elon Musk l’a voulu, Elon Musk l’a fait. L’essai en vol de Starship, le prototype de SpaceX, le 9 décembre 2020 à Boca Chica au Texas, s’est soldé par un succès presque total : seul le retour de la fusée sur le pas de tir, après un vol de 6 minutes jusqu’à 12 kilomètres d’altitude, a eu lieu à une vitesse trop élevée, entraînant le crash et l’explosion du prototype. Les ingénieurs ont été comblés : Elon Musk ne donnait à cet essai qu’une chance sur trois de réussite totale ; or non seulement l’essai s’est déroulé jusqu’à son terme, mais les incidents qui l’ont émaillé – arrêt prématuré d’un moteur sur trois avec incendie maîtrisée dans la baie de propulsion ; crash à l’atterrissage – procurent aux ingénieurs toutes les données dont ils ont besoin pour améliorer l’engin.

Starship SN8 après deux minutes de vol et deux moteurs Raptor sur trois en service (crédit SpaceX)

Starship est le second étage du futur lanceur « poids lourd » de SpaceX. Le prototype du premier étage est en cours de construction, et Elon Musk n’hésite pas, comme à son habitude, à prévoir – pour l’instant sans équipage – un premier test jusqu’à l’orbite terrestre en 2021, une mission vers la Lune en 2022, et une mission vers Mars en 2023. Et, toujours fidèle à son optimisme débridé, le premier atterrissage d’un équipage sur Mars en 2025 ou 2027…

Après avoir félicité son équipe de SpaceX avec un premier tweet dans la foulée du vol, Elon Musk a enfoncé le clou avec son second tweet : « Mars, here we come ! ».
Mars, on arrive…

https://www.youtube.com/watchv=XznOm57Yuvs&feature=emb_logo

 

Et pendant ce temps là, la Chine…

 

On a salué le lancement cet été de la sonde martienne Perseverance de la NASA ; il est temps de saluer celui de la sonde chinoise Tianwen-1 qui a également pris, à la même époque, la route de Mars. Alors que Perseverance se posera sur la planète rouge le 18 février, il faudra attendre plus longtemps Tianwen-1 qui se met d’abord en orbite martienne. Le module de descente est censé se poser pour sa part en avril, dans les plaines boréales d’Utopia, avec pour mission de délivrer au sol le premier rover martien chinois, d’une masse de 240 kg. C’est le double en masse des deux rovers Yutu du même pays, qui circulent à l’heure actuelle sur la Lune, bien qu’on soit loin de la masse de Perseverance (1025 kg), Curiosity (900 kg), ou même de la génération précédente de rovers américains, Spirit et Opportunity (175 kg).  Mais Tianwen-1 a déjà des ambitions, avec un radar pour sonder le sol et un spectromètre pour se lancer à la recherche de matière organique, voire vivante sur Mars.

La sonde chinoise Tianwen 1 qui tentera de se poser sur Mars en avril pour y délivrer un rover

Les ambitions chinoises sont multiples. En ce mois de décembre 2020, nous assistons avec Chang’e 5 à une tentative de retour automatique d’un échantillon de sol depuis la Lune, bien engagé puisque la capsule avec l’échantillon a déjà quitté les champs de lave de Rumker Hills, dans l’océan des Tempêtes, et est attendue sur Terre le 16 décembre.

Chang’e 5 sur la Lune, au pied du site volcanique des Rumker Hills

En parallèle à ces missions automatiques, on attend d’un mois à l’autre la prochaine mission pilotée chinoise en orbite terrestre qui étrennera le nouveau vaisseau spatial de 14 tonnes (à vide) capable de loger jusqu’à 7 astronautes à la fois, et surtout d’entreprendre des vols de longue distance, notamment à destination de la Lune.

Le nouveau vaisseau piloté chinois CCTV

Autre signe que la Chine s’intéresse aux missions pilotées vers la Lune et vers Mars, une fusée géante de plus de 4000 tonnes, la Longue-Marche 9, est en cours de développement pour un premier tir à la fin de la décennie. Tout un programme à suivre de très près…

Le prochain robot martien

Le robot américain Perseverance, version améliorée de la sonde Curiosity, est fin prêt pour son lancement depuis Cap Canaveral vers la planète rouge, entre le 17 juillet et le 5 août. D’un coût estimé à 2,4 milliards de dollars, la mission est une priorité cette année pour la NASA, tout report condamnant la sonde à être lancée en 2022 (comme son infortunée concurrente ExoMars) avec un surcoût estimé à 500 millions de dollars pour gérer le retard.

La NASA a donc mis toutes les chances de son côté, malgré les handicaps de confinement dus au Covid-19, pour respecter les délais. En l’absence d’une desserte fiable par les avions de ligne, elle va notamment affréter l’un de ses propres avions pour assurer les déplacements du personnel de Californie en Floride, 160 ingénieurs travaillant sur l’intégration finale des instruments à bord de la sonde qui se trouve désormais au Kennedy Space Center. À trois mois du lancement, près d’une demie-tonne d’hydrazine vient d’être chargée dans ses réservoirs pour sa descente propulsée vers la planète rouge.

Le robot Perseverance en cours d’intégration au Kennedy Space Center (NASA)

Rappelons que Perseverance doit se poser en février 2021 dans le cratère Jezero de l’hémisphère nord, en bordure d’Isidis Planitia (18°N, 77°E). Le robot comprendra une foreuse pour collecter et entreposer en tube des carottes de sol martien pour un éventuel rapatriement sur Terre par une mission de récupération ultérieure. Il sera également doté d’un radar pour sonder la texture du sol sous-jacent, d’un prototype d’obtention d’oxygène à partir du dioxyde de carbone martien pour de futures usines martienne, et d’une version améliorée de la caméra-laser française d’analyse à distance des roches. Il emportera également un petit hélicoptère autonome de deux kilogrammes, de la taille d’un drone avec des pales d’un mètre, pour tester le vol sustenté dans la fine atmosphère martienne.

Le petit prototype d’hélicoptère, replié, en cours d’intégration sur la sonde Perseverance. (NASA)

Pendant ce temps, son prédécesseur Curiosity continue son exploration du cratère Gale, débutée en août 2012. Il en est à son 2.750ème jour passé sur Mars. Le robot vient d’explorer une butte de grès, dont il redescend présentement pour continuer sa progression à travers les argiles de fond de lac, vers les sulfates qui les recouvrent et qui constituent les basses pentes de la montagne centrale au cratère, le mont Aeolis (anciennement mont Sharp).

Vista obtenu par Curiosity en avril, avec la butte de grès au premier plan et à l’horizon les rebords du cratère Gale. (NASA-JPL/Caltech)

La science ? Après tout, qu’est-elle, sinon une longue et systématique curiosité ? André Maurois