Ramener des morceaux de Mars sur Terre en 2031 : comment la NASA et l'Europe prévoient de le faire

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Illustration d'artiste du projet Mars Ascent Vehicle de la NASA lançant des échantillons de la surface de la planète rouge. (Crédit image : NASA/JPL-Caltch)



Des échantillons vierges de la planète rouge descendront sur Terre dans un peu plus d'une décennie, si tout se passe comme prévu.



La NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA) travaillent ensemble sur une mission de retour d'échantillons sur Mars très attendue, qui, selon ses partisans, est la prochaine étape logique de notre étude de la planète rouge et de son potentiel d'hébergement de la vie.

'Nous devons ramener les matériaux [martiens] et les amener dans nos laboratoires', a déclaré Brian Muirhead, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, lors d'une présentation avec le groupe de travail Future In-Space Operations (FISO) de la NASA le mois dernier.



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Les scientifiques des laboratoires du monde entier seront en mesure d'analyser de tels échantillons beaucoup plus précisément, et de bien plus de manières, qu'un rover ne pourrait le faire seul sur la planète rouge, ce qui nous aidera à « comprendre l'histoire de Mars d'un point de vue biologique. ', a ajouté Muirhead, qui dirige la campagne de retour d'échantillons de Mars de la NASA.

Les chercheurs pourraient même trouver des signes de vie dans ces roches martiennes, qui devraient revenir sur Terre en 2031.



Le plan NASA-ESA n'est pas encore officiel, a souligné Muirhead, et les détails sont toujours en cours d'élaboration. Mais voici un aperçu du concept, tel qu'il est actuellement conçu.

Un rover à la recherche d'échantillons

La campagne commence en juillet prochain, avec le lancement du rover Mars 2020 de la NASA. Le robot à six roues devrait atterrir en février 2021 à l'intérieur du cratère Jezero de 50 kilomètres de large, qui abritait un delta de rivière dans un passé ancien.

Mars 2020 (qui aura bientôt un surnom plus accrocheur, via un concours de nom d'étudiant ) caractérisera la géologie de Jezero, recherchera des signes de vie ancienne, démontrera diverses technologies qui pourraient permettre une future exploration humaine de la planète rouge et effectuera une variété d'autres travaux, y compris la collecte et la mise en cache d'échantillons.



Le rover transporte 43 tubes à cette fin, dont cinq seront des 'références' qui aideront les chercheurs à comprendre l'environnement dans lequel les autres tubes ont traversé, a déclaré Muirhead. Ainsi, Mars 2020 pourrait récupérer un maximum de 38 échantillons. Idéalement, le rover en laissera tomber certains dans un endroit accessible et en gardera d'autres sur son corps, a-t-il ajouté.

La prochaine grande étape aura lieu en 2026, avec le lancement de la mission Sample Retrieval Lander (SRL) de la NASA. Le SRL comprendra un atterrisseur stationnaire, le Sample Fetch Rover (SFR) fourni par l'ESA et une fusée appelée Mars Ascent Vehicle (MAV), qui ne mesurera pas plus de 10 pieds (3 mètres) de haut, a déclaré Muirhead.

La mission atterrira près du site d'atterrissage de Mars 2020, puis SFR touchera la terre rouge. Ce petit robot sera plus petit que les rovers Spirit et Opportunity de la NASA, de la taille d'une voiturette de golf, et il tirera parti de la technologie développée pour le rover ExoMars de l'ESA, qui devrait être lancé vers la planète rouge l'été prochain, juste une semaine après Mars 2020 Est-ce que.

Le SFR ne transportera aucun instrument scientifique, a déclaré Muirhead. Son seul travail, comme son nom l'indique, sera de ramener les échantillons déposés d'ici Mars 2020 dans l'atterrisseur, où ils seront placés dans le conteneur d'échantillons en orbite de la taille d'un ballon de basket, ou OS. (La campagne de retour d'échantillons est complexe, elle est donc encore plus lourde sur les acronymes que la plupart des missions spatiales.) Si Mars 2020 conserve effectivement certains de ses échantillons collectés, ce plus gros rover pourrait également basculer vers l'atterrisseur.

'Nous avons dû concevoir l'atterrisseur pour accueillir ces deux rovers qui viennent et nous livrent des tubes', a déclaré Muirhead.

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Lancement de la surface martienne

Un aperçu de la campagne de retour d

Un aperçu de la campagne de retour d'échantillons prévue par la NASA et l'ESA sur Mars.(Crédit image : K. Oldenburg / ESA)

Tout cela prendra du temps. La mission de surface SRL devrait durer environ huit mois, dont cinq mois consacrés à la récupération, a déclaré Muirhead. Pendant ce temps, le MAV sera assis là, attendant son moment.

'Il doit survivre à l'environnement de surface - principalement à [basse] température, mais aussi à la poussière', a déclaré Muirhead. «Et ensuite, il doit être lancé et livré en orbite martienne. C'est donc un environnement difficile pour la propulsion des fusées.

Des engins spatiaux ont déjà été lancés depuis la surface de la Lune – le Missions Apollo l'a fait plusieurs fois - mais aucun véhicule n'a jamais quitté le Mars beaucoup plus massif après y avoir atterri. Ainsi, le MAV entrera dans l'histoire de l'exploration.

Les spécifications du MAV n'ont pas encore été confirmées, a déclaré Muirhead. L'équipe de retour d'échantillons envisage deux options : une version à propergol solide à deux étages et une fusée à un étage qui utilise la technologie de propulsion hybride. Une décision sur la conception devrait intervenir d'ici la fin de l'année, a déclaré Muirhead.

Après avoir embarqué le système d'exploitation, le MAV lancera l'atterrisseur à énergie solaire et déploiera le conteneur du système d'exploitation sur l'orbite de Mars, à au moins 300 km au-dessus de la surface de la planète. Il sera arraché du vide par le troisième gros morceau de ce grand plan : l'Earth Return Orbiter (ERO) de l'ESA.

Ramener tout à la maison

Comme la mission SRL, le lancement d'ERO est prévu pour 2026. L'ESA a récemment invité des entreprises européennes à soumettre des propositions pour construire le vaisseau spatial.

« La mission devient une réalité et nous sommes fiers de donner à l'industrie européenne la chance de se joindre au défi », Orson Sutherland de l'ESA, responsable de l'étude pour l'ERO, dit dans un communiqué .

L'ERO utilisera une propulsion électrique et comportera des modules détachables à plusieurs étages, tirant parti des technologies développées pour la mission BepiColombo récemment lancée à Mercure, ont déclaré des responsables de l'ESA.

L'orbiteur européen installera le système d'exploitation nouvellement capturé à l'intérieur d'un système de confinement stérile, puis stérilisera les joints de ce système, probablement en utilisant de la chaleur, a déclaré Muirhead. De tels protocoles garantiront qu'aucun matériau martien ne s'échappe lors de l'entrée dans l'atmosphère terrestre, contaminant potentiellement notre planète.

Le système de confinement sera placé à l'intérieur d'un véhicule d'entrée spécial, qui se déploiera à partir de l'ERO lorsque le vaisseau spatial s'approchera de la Terre. Le véhicule d'entrée traversera l'atmosphère de notre planète et percutera une playa, ou le lit d'un lac asséché, dans l'Utah.

L'équipe a conçu le véhicule d'entrée pour fonctionner sans parachute, en s'appuyant plutôt sur des technologies totalement passives. Cette stratégie élimine un gros point d'échec potentiel, a déclaré Muirhead.

Le véhicule d'entrée subira des forces d'impact d'environ 1 000 G s'il heurte la terre de la playa, et peut-être 3 000 G s'il a la malchance de heurter un rocher, a déclaré Muirhead. (L'accélération à la surface de la Terre due à la gravité de notre planète est de 1 G.)

'Nous concevons ces deux scénarios', a-t-il ajouté.

La date d'atterrissage visée est 2031. Mars et la Terre s'alignent favorablement pour les lancements interplanétaires une fois tous les 26 mois. Ainsi, si le SRL et l'ERO ne sont pas prêts en 2026, la prochaine opportunité se présenterait en 2028, avec un retour d'échantillon de 2033 sur Terre.

'Mais au-delà de cela, nous perdons vraiment des opportunités de faire du MSR [Mars sample return]', a déclaré Muirhead. 'C'est vraiment une bonne opportunité, et nous travaillons très dur pour que cette opportunité soit rentable.'

en attente d'approbation

Encore une fois, la campagne décrite ci-dessus n'est qu'un concept pour le moment. Bien que la demande de budget fédéral 2020 alloue de l'argent à la NASA pour le développement du MSR, le projet n'est pas encore officiellement dans les livres de la NASA ou de l'ESA.

Nous ne savons donc pas combien tout cela coûterait. Muirhead a déclaré que l'équipe considère la campagne comme étant limitée par les coûts avec un plafond strict, bien qu'il ne soit pas clair quel sera ce plafond.

Le MSR sera difficile à réaliser, nécessitant 'plusieurs missions qui seront plus difficiles et plus avancées que toutes les missions robotiques auparavant', des responsables de l'ESA dit dans une autre déclaration .

Mais l'équipe pense qu'elle est à la hauteur du défi.

'La campagne et les études de conception que nous avons menées avec l'ESA se déroulent extrêmement bien', a déclaré Muirhead. 'Nous sommes prêts à poursuivre ce partenariat pour mettre en œuvre les objectifs, en attendant l'approbation de nos agences de financement respectives.'

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Le livre de Mike Wall sur la recherche de la vie extraterrestre, ' Là-bas ' (Grand Central Publishing, 2018 ; illustré par Karl Tate ), est maintenant disponible. Suivez-le sur Twitter @michaeldwall . Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom ou Facebook .