MARS 2020 : L’atterrissage et les premiers jours sur Mars

Le 22 février 2021, la NASA a tenu une longue conférence de presse sur l’atterrissage de Persévérance sur Mars. La longue vidéo de cette conférence peut être vue ici.

À l’occasion de la conférence de presse, la NASA nous a donné à voir le film de l’atterrissage, vu à la fois du sky crane (grue volante) et du rover grâce à de nombreuses caméras disposées en divers endroits (6 rien que pour la phase de descente). Voir la conférence d’Olivier de Goursac sur les caméras de Perseverance. Voici le film de la descente présenté par la NASA :

Quelques commentaires sur cette vidéo :

· On assiste tout d’abord à la séquence de l’ouverture de l’immense parachute.

· Ensuite c’est le bouclier thermique (heat shield) qui est éjecté, la sonde a ralenti à une vitesse subsonique maintenant.

· On commence à voir la surface, la vitesse est de l’ordre de 145 m/s, nous sommes à 10 km d’altitude.

· On descend toujours, ralenti par le parachute, 100 m/s 6 km ; le sol se distingue bien.

· À 4 km d’altitude on est encore à 90 m/s.

· On commence à reconnaitre le terrain et à évaluer la zone où l’on va se poser, on met en route les rétro fusées.

· À 2,6 km séparation du couvercle arrière on est à 83 m/s.

· Nous sommes à 1 km la navigation de recherche (TRN) est finie.

· À 300 m d’altitude vitesse 30 m/s.

· On descend, la sky crane propulse Persévérance sur le sol grâce à ses 4 puissants câbles.

· Touch dow, les câbles se coupent et la grue s’éloigne.

· On est sur Mars tout est OK.

Cette vidéo aide les équipes de la mission pour voir ce qui a fonctionné et ce qui n’a pas bien fonctionné (à priori uniquement le micro de descente). C’est la première fois que l’on voit l’ouverture du parachute.

De ces nombreuses séquences vidéo, on a conservé quelques photos :

Ouverture du parachute. Un message secret était caché dans la toile. Il a fallu seulement 6 heures aux internautes pour le déchiffrer. Le codage est sur l’image de droite. Crédit : NAS/JPL-Caltech

La phrase en anglais « Dare mighty things » (osez de grandes choses, le slogan bien mérité du JPL) se décode avec les indications suivantes :

Il y a 4 cercles à partir du centre. Colonne rouge = 1 , colonne blanche = 0. A= 1 ; B = 2 , C = 3 etc.. Mais en binaire par exemple 4 = 001

Voilà les cercles décodés. Le dernier cercle devrait comporter les coordonnées géographiques du JPL en Californie.

Séparation du bouclier thermique. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Vu de la grue volante (image du haut) supportant le rover Persévérance (vue du bas) à l’aide 4 câbles. Le câble blanc est le câble des données circulante entre les deux parties. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Où est posé Persévérance ?

Position de la sonde Persévérance le jour de son atterrissage sur Mars dans le cratère Jezero. Carte topographique dessin CC BY-SA 4.0.

On voit en jaune le trajet prévu du robot qui doit se diriger d’abord vers le delta avant de remonter vers les bords du cratère. Le robot s’est posé un peu à l’est dans son ellipse d’atterrissage. On peut voir sur le sol, prise d’altitude la position des divers composants de la sonde. La même mais en couleur provenance Exomars TGO.

Si le micro réservé à la descente n’a pas fonctionné, celui situé sur le rover fonctionne, on peut entendre le vent siffler sur Mars (le son du rover lui-même a été effacé). Écoutez Perseverance ici.

On photographie la cible de calibration et on diffuse quelques premiers clichés. La NASA a diffusé aussi des superbes panoramas de Mars pris par Persévérance.

Premier panorama 360° prise par la Mastcam, on remarque dans le fond les bords du cratère Jezero. On a collé bout à bout 142 photos individuelles pour aboutir à ce rendu. Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS/ASU

Elle est « zoomable » sur cette page.

Un extrait du panorama avec une roche particulière à l’horizon. Crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS/ASU

La Mastcam-Z développée par ASU et Malin Space Systems est équipée d’une fonction zoom et elle est de haute définition. Elle peut prendre des panoramas et de des images 3D. elle peut résoudre des détails au sol de quelques mm. On peut voir le panorama et changer de point de vue avec la souris.

Le mat est équipé en son sommet de la SuperCam, version sous stéroïdes de la ChemCam de Curiosity. C’est un développement commun entre des labos américains : Los Alamos (LANL) et français notamment : CNES, IRAP, LATMOS, LESIA et IAS.

Quelques mots sur cet extraordinaire instrument qui permet l’étude à distance de la minéralogie martienne.

·         Comme ChemCam, il utilise des tirs laser à distance (vaporisation des roches) pour déterminer la composition des roches.

·         La lumière émise par la vaporisation est l’ADN de la roche, on en déduit sa composition.

·         Un spectromètre à effet Raman et IR est aussi utilisé pour la détection des matériaux organiques.

·         Un microphone (Supaéro) est intégré pour l’étude des sons liés aux tirs et des sons d’ambiance martienne.

·         Dernier point, les caméras sont maintenant en couleur et en très haute résolution.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le CNES associé à Los Alamos propose une vidéo explicative en français de cet instrument.

Auteur : MAURICE Sylvestre. Producteurs : CNES, CNRS, Fab&Fab. Réalisateur : ROQUIGNY Fabien

Crédit : Jean-Pierre Martin

Nous avons eu la chance de pouvoir interviewer Francis Rocard, le responsable des programmes d’exploration du Système Solaire au CNES, sur la mission Mars 2020.

1)    Quelle aventure, n’est-ce pas ? Les Américains semblent bien être les seuls pour le moment, capable de poser des robots sur Mars. Quel est leur secret ?
FR : Oui quelle aventure extraordinaire, encore une fois, nous venons de vivre des heures incroyables. Alors, pourquoi un tel succès ? En fait ils ont toujours mis les moyens et ils ont accumulé au cours du temps beaucoup d’expérience. Il ne faut pas oublier qu’ils ont commencé dans les années 1970 avec les succès des Vikings.

2)   Mais, nous, en Europe, nous accumulons quelques problèmes, les aventures Beagle et Schiaparelli se sont mal terminées, Exomars a encore raté sa fenêtre de tir. L’Europe n’est-elle pas au niveau ?
FR : Beagle a été une aventure solitaire britannique, Schiaparelli, un concours de circonstances malheureux, mais oui, vous avez raison, l’Europe a du mal, notamment avec Exomars. Le parachute nous pose des problèmes d’extraction et non de déploiement, nous avons même reçu l’aide des Américains, mais le parachute n’est pas encore validé. Il faut rappeler que l’énorme parachute de Persévérance a été testé 3 fois par fusée-sonde avec une force de 30 tonnes à l’ouverture !
Nous avons aussi quelques problèmes (contrôle qualité) avec les rétros fusées, ce qui provoque quelques frictions avec nos amis Russes. On espère résoudre tous les problèmes pour la prochaine fenêtre martienne (2022).

3)   Pourquoi a-t-on choisi le cratère Jezero ?
FR : Chez les Américains, le choix de la cible est toujours un grand exercice de démocratie scientifique. Un nombre de sites est proposé par des scientifiques du monde entier, il y a un premier vote, puis une analyse des contraintes techniques par le JPL, ce qui en élimine certains, puis un deuxième vote, jusqu’à ce qu’il ne reste que deux candidats. Et c’est l’administrateur scientifique de la NASA qui choisit le site final sur recommandations scientifiques des 2 sites. Jezero est un cratère ancien (époque Noachien vers -3,5 Ga), de près de 50 km de diamètre. Sa forme circulaire presque parfaite indique que c’est un cratère d’impact. Il a été rempli d’eau à une certaine époque. La diversité géologique est très grande : on trouve des argiles, des sulfates et des carbonates, c’est-à-dire des roches sédimentaires, donc formées en présence d’eau liquide. De plus nous sommes à l’embouchure d’un « fleuve » avec un magnifique delta, un rêve pour tout géologue. Ce n’était pas le cas avec Curiosity. C’est cette grande variété géologique qui fait l’intérêt de ce cratère.

4)   Qu’attend-on de Persévérance de plus que de Curiosity ?
FR : Le cœur de la mission de Persévérance est de récolter et de préparer pour le retour, des échantillons significatifs des différentes unités géologiques, ce qui nous permettra de déterminer si une vie passée a existé sur Mars. À cet effet trois instruments devraient nous aider : SuperCam, Sherloc et Pixl. Il faut dire que nos amis du JPL n’ont rien laissé au hasard, le trajet du rover est en très grande partie déjà défini, et on sait aussi où on va recueillir les échantillons sur les divers sites. La stratégie est de faire, pour raison de sécurité plusieurs dépôts sur le sol, en espérant qu’ils seront repérés plus tard depuis l’orbite par la caméra HiRise de MRO et l’on pourra ainsi guider le robot récupérateur appelé Fetch Rover. Il nous manque un GPS sur Mars !

5)   Justement, à propos de retour d’échantillons, ne prend-on pas énormément de risques, d’attendre près de 10 ans des hypothétiques missions de retour ?
FR : Peut-être mais le temps de développement est incompressible et par ailleurs on essaie de limiter les risques, des dépôts multiples en cas de panne du robot, le repérage par MRO, la possibilité de récupérer aussi des échantillons directement sur le lander. Mais d’accord, il faut que les prochaines missions (USA et Europe) fonctionnent. Il y a deux missions de prévues et elles sont financées. Airbus construit le Sample/Fetch Rover qui récupère les échantillons. Il les place dans le MAV (Mars Ascent Vehicle) de la NASA pour rendez-vous avec le ERO (Earth Return Orbiter) de l’ESA chargé de capturer le conteneur en orbite et de rapporter les échantillons sur Terre vers 2031. Certains détails sont encore en discussion.

6)   Pensez-vous qu’Elon Musk enverra des astronautes sur Mars avant ceux du programme NASA officiel ? De façon générale que pensez-vous de son projet de colonisation ? Utopie ?
FR : Je ne crois pas une seconde à l’envoi d’astronautes par SpaceX même dans un intervalle de temps lointain sans le soutien de la NASA. Cela me parait impossible. Elon Musk annonce des dates qui me semblent irréaliste. Il me parait aussi difficile de croire qu’il puisse développer seul sa fusée Starship. La colonisation de Mars, qui signifie un aller simple, me semble farfelue. Je considère que les astronautes seront des explorateurs au même titre que l’on a exploré l’Antarctique. En plus des problèmes techniques à résoudre, et ils sont nombreux il y a le problème des radiations, la dose prise durant le vol dépassant les doses légales autorisées. Mais bien sûr, je suis certain que des astronautes sont prêts à prendre ce risque. On sait aussi que les humains ne sont pas égaux devant les radiations, certains arrivent mieux que d’autres à réparer leur ADN, faudrait-il faire un tri des candidats sur ce sujet ? Une réflexion d’ordre  éthique sera certainement à mener.

7)   L’Europe et la Lune : Est-ce la seule possibilité avec des astronautes qu’il nous reste pour briller un peu ?
FR : Non, là il faut être plutôt optimiste, l’Europe a vraiment une carte à jouer avec les vols lunaires. D’ailleurs, l’ESA construit la partie module de service du vaisseau Orion. De plus on va construire deux modules utilisés sur le Lunar Gateway : les modules I-HAB et ESPRIT. Notre contribution nous donne accès à l’envoi de deux astronautes européens, l’un pour une mission autour de la Lune et un autre peut-être pour un alunissage. L’Europe a fait le choix il y a longtemps de ne pas envoyer elle-même ses propres astronautes dans l’espace, mais de confier cette mission à d’autres puissances. Certains le regrettent mais c’est ainsi.

Merci pour ces commentaires.

Jean-Pierre Martin