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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 mission ExoMars reportée

Mars est à son tour atteint par le coronavirus.

On a appris sans surprise l’annulation du tir de la sonde européenne ExoMars qui devait décoller cet été pour poser un rover (baptisé Rosalind Franklin) sur la planète rouge. Faute en est au retard pris dans la validation des parachutes de la sonde, dont deux tests ont échoué en 2019 : le troisième test devait se dérouler aux Etats-Unis avec l’aide des ingénieurs de la NASA, d’abord en janvier, puis en février, et enfin en mars. Ces reports sont devenus insurmontables en vue de la crise du coronavirus. Vu le coût de la mission, qui va désormais dépasser deux milliards d’euros, et les attentes des scientifiques, prendre un risque à ce stade et lancer une sonde dont les parachutes ne sont pas au point, aurait été suicidaire.
C’est la seconde fois que la mission est reportée, puisque la sonde devait initialement décoller en 2018, puis en 2020. Les opportunités de décollage pour Mars n’ayant lieu que tous les 26 mois, à cause de l’alignement nécessaire des planètes, la prochaine fenêtre de tir d’ExoMars tombe désormais entre août et octobre 2022.

Test des parachutes d’Exomars au sol, en décembre 2019. Le report des essais en vol a fini par compromettre la mission. Crédit : NASA/JPL-Caltech

La menace plane aussi sur les deux autres sondes qui devaient prendre la route de Mars cette année : si le rover Persévérance de la NASA (version améliorée de Curiosity) est toujours sur le calendrier pour un lancement en juillet, l’assemblage de ses derniers instruments est fortement ralenti par les mesures de précaution associées à la pandémie du coronavirus, et les responsables américains, s’ils sont encore optimistes, commencent à évoquer une protection renforcée de leurs ingénieurs et ouvriers, qui pourrait donc affecter le tir.

Tout aussi aléatoire est le lancement de la troisième sonde martienne de l’année, Huoxing-1. Même si les ingénieurs chinois sortent du confinement avant les autres nations, ils ont désormais à faire face à l’échec d’un lanceur Longue Marche 7, le 16 mars, qui utilise le même moteur YF-100 que les boosters de la Longue Marche 5 affectée au vol martien. On ne sait donc pas si l’échec du 16 mars remettra en cause son tir.

Un équipage vers Mars d’ici 2033

Le scénario de débarquement lunaire en 2024, appelé de tous ses vœux par Donald Trump, a décidemment du plomb dans l’aile. Le 24 janvier, le comité scientifique de la Chambre des Représentants a publié un projet de loi visant à remettre les futurs vols pilotés vers la Lune dans une perspective élargie Moon to Mars (De la Lune à Mars), tout en étant réaliste quant aux délais : « Ce programme devra avoir pour objectif intérimaire de poser un équipage sur la Lune d’ici 2028, mais comme objectif principal d’envoyer un équipage en orbite martienne d’ici 2033 », stipule-t-il.

Kendra Horn, présidente de la commission scientifique de la Chambre des Représentants (Crédit: NASA/Aubrey Gemignan)

La loi précise en outre que les activités de la NASA sur la Lune ne devraient avoir pour mission que de développer les technologies nécessaires au vol martien, ne pas prendre plus de cinq ans, et ne pas se diriger vers des projets d’exploitation d’hypothétiques ressources lunaires qui feraient perdre du temps au montage d’une expédition vers Mars.
Quant à la douteuse station Gateway que la NASA projette de bâtir en orbite lunaire, le comité de la Chambre des Représentants a bien compris qu’elle ne sert aucun but, et que si elle est construite, il faudra lui trouver une trajectoire et des objectifs compatibles à des objectifs clairement martiens.
Lou Friedman, co-fondateur de la Planetary Society, a commenté le nouveau projet de loi en ces termes : « Que le comité scientifique de la Chambre des Représentants mette l’accent sur Mars s’inscrit dans une vision géopolitique des vols pilotés, au contraire des projets actuels de la NASA qui se limitent à ajouter quelques traces de pas sur la Lune. »

Chine : le retour

Le 27 décembre 2019, la Chine a réussi le tir très attendu de sa puissante fusée Longue Marche 5, qui a mis en orbite pour l’occasion un gros satellite de télécommunications en orbite géostationnaire. Le premier tir de la nouvelle fusée avait eu lieu avec succès en novembre 2016, mais le second tir en juillet 2017 s’était soldé par un échec, dû au dysfonctionnement d’une turbopompe. Le programme a connu un retard de près de deux ans, le temps de concevoir une nouvelle turbopompe : ce troisième tir était donc crucial pour remettre le programme spatial chinois sur des rails.

La sonde chinoise Huoxing-1, dont le lancement vers Mars est prévu en juillet 2020.

Grâce à cette fusée de 800 tonnes, du calibre d’Ariane 5 et du Falcon 9, la voie est désormais libre pour d’ambitieuses missions chinoises, à commencer par le lancement en juillet/août 2020 de la sonde Huoxing-1 vers la planète Mars. Son module orbital survolera la planète rouge à 400 km d’altitude, muni d’une caméra à haute résolution (de type HiRise, 2 m de résolution au sol), d’une caméra de moyenne résolution, d’un spectromètre, d’un magnétomètre et d’un radar. Un module d’atterrissage délivrera pour sa part au sol un rover de 240 kg à panneaux solaires –du calibre des rovers américains Spirit et Opportunity– qui sera muni de caméras, d’un laser similaire à celui du rover Curiosity, et d’un radar pour sonder le sous-sol jusqu’à 100 m de profondeur.

Les deux sites finalistes (cadres bleus) de la sonde chinoise Huoxing-1.

Deux sites d’atterrissage sont en lice : la région de Chryse (où ont atterri par le passé Viking 1 et Pathfinder), et la région d’Isidis Planitia, à mi-chemin entre ceux de Viking 2 et de Curiosity. Si le lancement de Huoxing-1 a bien lieu, 2020 sera un grand cru de l’exploration martienne, puisque la sonde s’élancera en parallèle avec le rover Mars 2020 de la NASA et le rover ExoMars de l’Agence Spatiale Européenne.

Le nouveau vaisseau spatial chinois, ici en cours d’intégration sur son module de service, sera capable de convoyer 4 à 6 cosmonautes en orbite terrestre.

Après ce tir martien, la fusée Longue Marche 5 aura pour mission de lancer en orbite terrestre son nouveau vaisseau spatial habité qui prendra le relai de l’ancien modèle Shenzhou. En vol automatique pour ce premier test, l’engin de 20 tonnes (module de service compris) pourra emporter quatre à six astronautes vers la future station spatiale chinoise en 2021, ou bien plus tard… vers la Lune.

Achetez votre billet pour l’espace

À l’heure où le tourisme spatial va prendre son essor en 2020 –si aucun retard n’est pris dans les projets de vols suborbitaux de Virgin Galactic et Blue Origin– il est intéressant de spéculer sur l’évolution du prix du billet pour voler dans l’espace au cours des prochaines années et de l’évolution du marché potentiel.

Le vol suborbital

La cabine New Shepard de Blue Origin vous emmènera à 100 km d’altitude pour  250.000 $

Pour un vol suborbital d’un quart d’heure jusqu’à 100 kilomètres d’altitude, le prix du billet se négocie actuellement autour de 250.000 $ : autant dire qu’il faut vendre sa maison pour éprouver cinq minutes d’impesanteur et recevoir ses galons d’astronaute (attribués pour tout vol au-delà de 100 km). Il y a déjà 600 réservations fermes à ce prix, pour un marché estimé à 2 millions de personnes intéressées et assez fortunées. Si tout se passe bien, il faudra attendre une dizaine d’années pour que le prix se mette à chuter pour atteindre l’objectif avoué de 50.000 $ par personne, niveau où le marché est estimé à 40 millions de clients potentiels. Continuer la lecture