Mars : deux hélicoptères rejoignent la mission du rover Perseverance

La NASA et l'ESA prévoient de déployer une flotte d'hélicoptères pour réduire les risques d'erreurs dans le processus de récupération des échantillons qui pourraient détenir les preuves d'une forme de vie passée sur Mars.

De Nadia Drake
Publication 12 août 2022, 09:05 CEST
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Des ingénieurs de la NASA ajoutent une protection thermique au corps de l'hélicoptère Ingenuity, dans une chambre à vide au Jet Propulsion Laboratory à Pasadena, en Californie, avant le lancement de l'engin vers Mars. Depuis son premier vol en avril 2021, Ingenuity a effectué vingt-neuf vols et parcouru plus de 6 km sur la planète rouge.

PHOTOGRAPHIE DE NASA, JPL-Caltech

La recherche de signes d’une forme de vie passée sur Mars continue.

L’objectif, outre la découverte de l’existence d’un monde habité, est de ramener quelques roches de la surface de la planète rouge. Pour ce faire, la NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA) travaillent en collaboration dans le cadre de leur mission baptisée Mars Sample Return (MSR), qui vise à ramener des échantillons de roches martiennes sur Terre au début des années 2030.

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Cette image, prise par une HazCam à bord du rover Perseverance de la NASA, montre la roche martienne surnommée Rochette peu après que le rover a ratissé une zone circulaire à sa surface le 27 août 2021. Après avoir analysé le matériau obtenu, le rover Perseverance a prélevé ses deux premières carottes de cette roche dans le cadre de sa mission visant à renvoyer des morceaux de Mars sur Terre.

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Cette image en couleurs améliorées prise par l'instrument Mastcam-Z à bord du rover Perseverance montre un tube d'échantillonnage à l'intérieur du carottier le 6 août 2021, après que le rover a fait sa première tentative de collecte d'un échantillon de carotte. Cette roche s'est avérée trop friable pour fournir une carotte correcte.

Photographies de NASA, JPL-Caltech

Cependant, en plus d’être difficile à réaliser, cette mission a également un certain coût. Initialement estimée à un minimum de 7 milliards de dollars (soit environ 6,8 milliards d’euros), elle s’appuiera sur un ensemble d’engins spatiaux pour atteindre son objectif : une flotte à laquelle viennent de s’ajouter deux hélicoptères. Ces appareils seront conçus sur le modèle du prototype Ingenuity arrivé sur Mars en février 2021 à bord du rover Perseverance de la NASA, et qui s’est avéré être un immense succès.

« Ingenuity a dépassé de loin toutes nos imaginations les plus folles en termes de robustesse, de résistance aux tempêtes de poussière, d’allongement de la durée du vol et des limites que nous continuons à pousser », explique Teddy Tzanetos, chef de l’équipe Ingenuity au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.

Perseverance est déjà à pied d’œuvre pour collecter des échantillons de roche dans le cratère Jezero de Mars, qui abritait autrefois un lac profond. Selon les scientifiques, cet ancien habitat aquatique est l’un des meilleurs endroits pour rechercher des traces de vie extraterrestre primordiale, qui pourraient être enfermées dans les roches éparpillées dans le paysage de la planète.

 « À l’heure actuelle, sur la planète Mars, la probabilité d’une quelconque forme de vie est très, très, très minuscule », affirme la scientifique principale de MSR, Meenakshi Wadhwa, de l’Université d’État d’Arizona. Elle ajoute qu’il est possible que de la vie existe dans les profondeurs sous-terraines, mais en ce qui concerne les recherches en surface, « nous cherchons des preuves d’anciennes biosignatures ».

Perseverance a récemment commencé à gravir un amas de sédiments déposé par un ancien cours d’eau qui alimentait autrefois le lac. La semaine dernière, le rover a recueilli deux échantillons intéressants : des carottes de roche qui, selon les scientifiques, représentent la meilleure chance de la mission d’identifier des traces de biologie. Ces carottes sont désormais scellées dans des tubes stériles et rangées dans le rover.

(À lire : Perseverance : un an après son arrivée sur Mars, le robot de la NASA relève tous les défis.)

Perseverance a pris ce selfie avec l'hélicoptère Ingenuity, que l'on voit ici à environ 4 mètres du rover, le 6 avril 2021. L'image est composée d'une séquence de soixante-deux images individuelles, prises par une caméra située à l'extrémité du bras robotique du rover, qui ont été assemblées après avoir été renvoyées sur Terre.

PHOTOGRAPHIE DE NASA, JPL-Caltech, MSSS

La prochaine grande étape sera de faire revenir les échantillons jusqu’à nous. Les instruments du rover ne permettant pas d’analyses approfondies, si l’on souhaite déterminer si des organismes anciens ont joué un rôle dans l’élaboration des matières organiques contenues dans ces roches, il faudra le faire dans nos propres laboratoires sophistiqués, sur Terre.

Fin juillet, les responsables de la NASA et de l’ESA ont annoncé une modification importante de leurs projets qui, ils l’espèrent, permettra d’économiser de l’argent tout en offrant à Perseverance davantage de flexibilité ainsi que de meilleures chances de réussite sur la surface de la planète rouge. Dans cette nouvelle mission, deux hélicoptères interviendront en renfort quand Perseverance transférera son contenu rempli de tubes dans un autre engin qui transportera les échantillons jusqu’à l’orbite de Mars, afin de les ramener ensuite jusqu’à nous. Tout comme Ingenuity, les deux nouveaux hélicoptères auront quatre pales et fonctionneront à l’énergie solaire. Ils seront toutefois plus lourds, auront des roues et pourront, si nécessaire, ramasser des tubes tombés sur le sol.

« Lorsque nous avons commencé à planifier la mission, les hélicoptères sur Mars étaient un rêve et une aspiration de démonstration technologique », a récemment déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la NASA, lors d’une conférence de presse. Désormais, les hélicoptères sont « dans le domaine du possible ».

 

PERCER LES MYSTÈRES DE LA PLANÈTE ROUGE

En parcourant le fond de Jezero pendant sa première année, Perseverance a recueilli neuf précieux tubes remplis de matériaux martiens. L’équipe avait toutefois hâte de déplacer le rover jusqu’au delta du cratère, vieux de 3,6 milliards d’années, où de spectaculaires affleurements sculptés par le vent émergent des sables de la planète. La hauteur et l’inclinaison de ces roches stratifiées révèlent que le lac potentiellement habitable de Jezero pourrait avoir un passé plus complexe que ne le suggèrent les données orbitales : au moins une fois dans son histoire, le lac du cratère était trop peu profond pour pouvoir se déverser dans un canal à l’est.

(À lire : Mars : il y a 3,6 milliards d’années, ce cratère était un grand lac de 35 km de diamètre.)

« Au moment de la formation de ces roches, le lac était fermé », explique Ken Farley de Caltech, le scientifique chargé du projet de la mission. « Cela soulève une question fascinante : y a-t-il différentes générations de lacs ? S’est-il rempli d’eau, pour s’assécher par la suite, avant de se remplir à nouveau 20 millions d’années plus tard ? Nous n’en savons rien. »

La collecte de carottes dans le delta pourrait aider à résoudre ces mystères qui, à leur tour, donnent des indications sur la potentielle habitabilité du lac. Perseverance est arrivé dans le delta au début de l’année et a, jusqu’à présent, recueilli quatre autres carottes de roche, dont une la semaine dernière. Toutes ont le potentiel de transformer notre compréhension scientifique de l’histoire martienne.

Les deux premiers échantillons ont été prélevés sur un site baptisé Skinner Ridge, dans un ensemble de sédiments similaires au grès terrestre, et pourraient nous raconter de multiples histoires sur des époques martiennes révolues. Ils contiennent un large éventail de matériaux, tels que des grains arrondis qui ont été déplacés sur de longues distances, ainsi que des fragments de roche et des minéraux. Nommées Swift Run et Skyland, les carottes contiennent également de nombreuses preuves d’interaction avec l’eau.

« Chaque grain nous raconte peut-être une histoire différente. Il provient d’un endroit différent, avec une histoire différente, et comme le canal de la rivière qui a alimenté le lac Jezero est très long, les grains que nous observons pourraient provenir de très loin en amont : des endroits où nous ne pourrions jamais transporter le rover », commente Farley.

De plus, « chaque petit fragment de roche qui se trouve désormais dans nos tubes peut être étudié comme s’il s’agissait de sa propre petite carotte ».

Deux acquisitions encore plus récentes ont alimenté l’enthousiasme de l’équipe. La première, Hazeltop, a été extraite d’une roche du delta le 27 juillet. Il s’agit du type exact d’échantillon qui, selon les scientifiques, pourrait contenir des traces de vie passée, ou biosignatures. Ce type de roche sédimentaire à grain fin, composée de limon, de boue, voire de très petits grains de sable, est connu pour piéger les molécules organiques qui pourraient être des signes d’une forme de vie.

« Je suis très enthousiaste parce que, du point de vue du potentiel de préservation des biosignatures, il semble que ce soit l’un des meilleurs de tous [les échantillons] qui ont été recueillis jusqu’à présent », affirme Wadhwa.

Perseverance peut offrir un aperçu de la chimie de la roche à l’équipe, et ses instruments peuvent mesurer si les matières organiques sont enfermées dans ses grains. Le rover ne peut toutefois pas effectuer le type de travail nécessaire pour déterminer l’origine de ces matières organiques : si elles sont biologiques, ou si elles se sont formées sans l’aide de métabolismes extraterrestres.

(À lire : Pourquoi les signes de vie sur Mars restent un grand mystère.)

« Le niveau de [précision] avec lequel nous pourrons étudier ces échantillons à leur retour, à l’échelle atomique, littéralement, ouvrira des perspectives d’informations auxquelles nous n’avons pas vraiment accès avec les instruments limités du rover », poursuit Wadhwa.

Comprendre : Mars

Le 2 août, Perseverance a foré un deuxième échantillon de la même roche. Dans le cadre d’une stratégie visant à maximiser les chances de ramener des matériaux pertinents sur Terre, le rover a prélevé des carottes par paires. Plus tard dans l’année, il déposera une réserve contenant la moitié de ces échantillons, ce qui permettra de les protéger si jamais quelque chose tournait mal avec le rover. Les scientifiques décideront bientôt quels échantillons seront déposés à la surface de la planète, et lesquels resteront dans le rover.

« C’est une question que l’on doit approfondir avec toute l’équipe et avec la communauté scientifique. Nous solliciterons des avis », annonce la scientifique.

 

DE NOUVEAUX « MARSCOPTÈRES » ARRIVENT

Pourtant, ramener volontairement des morceaux de Mars sur Terre n’est pas chose aisée. Même si les échantillons collectés par Perseverance ne sont pas bien gros, toute une séquence coordonnée d’engins spatiaux, qui commencera avec le rover et s’achèvera avec un équipement de la taille d’un ballon de basket qui descendra dans l’atmosphère terrestre, sera nécessaire pour leur permettre de quitter la planète rouge pour nous rejoindre.

À l’origine, les deux agences spatiales avaient prévu d’envoyer un rover de l’ESA pour récupérer la trentaine d’échantillons que Perseverance finira par recueillir. Ce rover était ensuite censé les transporter vers l’atterrisseur Sample Retrieval Lander (SRL), où ils allaient être déposés dans le conteneur du Mars Ascent Vehicle (MAV), une fusée qui devait ensuite les ramener sur une orbite martienne, afin de rejoindre l’orbiteur Earth Return Orbiter (ERO) de l’ESA. Cet engin spatial devait enfin revenir sur Terre et déposer la capsule contenant les échantillons à l’horizon 2033.

Cependant, comme tous les rovers, le rover de récupération était à la fois risqué et coûteux. L’équipe s’est donc tournée vers des hélicoptères, plus agiles et légers, qui pourraient ramener les échantillons jusqu’au SRL.

À l’heure actuelle, l’espérance de vie estimée du rover Perseverance est suffisamment longue pour que le rover puisse transférer lui-même son chargement au SRL. Toutefois, si Perseverance risquait de lâcher plus tôt que prévu, cela ne l’empêcherait pas de déposer ses échantillons sur la surface de la planète. C’est alors que les hélicoptères pourraient se mettre au travail, et faire leurs allers-retours afin de récupérer les tubes d’échantillons et les ramener jusqu’au SRL.

On ne sait pas encore combien d’argent cette nouvelle organisation permettra d’économiser, mais il est indéniable qu’il sera moins cher d’envoyer un seul atterrisseur plutôt que deux. Quoi qu’il en soit, l’élimination du rover en faveur de ces « marscoptères » n’aurait pas été possible sans les aventures fructueuses d’Ingenuity.

À l’origine, l’hélicoptère de 1,8 kg a été conçu comme une démonstration : un test pour savoir s’il serait intéressant ou non d’exploiter des engins aériens sur Mars. Pour atteindre son objectif, Ingenuity n’a dû effectuer que trois vols d’essai, une série de sauts de plus en plus longs qui ont abouti à une escapade de 80 secondes.

Cependant, depuis son premier vol en avril 2021, Ingenuity a passé plus de 55 minutes dans les airs. Il a effectué vingt-neuf vols, parcouru plus de 6 km, capturé quelques photographies et aidé l’équipe du JPL à diriger Perseverance sur des terrains difficiles. Conçu pour fonctionner au printemps, avec les batteries et l’isolation nécessaires pour cette saison, Ingenuity est immobilisé depuis la mi-juin en raison du rude hiver martien, mais l’équipe espère que l’hélicoptère s’en sortira et pourra recommencer à voler dans les deux prochains mois.

« Nous avons construit cet engin pour qu’il survive un mois. Et il a survécu pendant un an et demi, c’est remarquable », se réjouit Teddy Tzanetos, le chef de l’équipe Ingenuity. « Lorsque la question "Pouvons-nous gérer le retour des échantillons avec des hélicoptères ?" Nous avons pu répondre que oui, nous le pouvons. »

« Nous aurons une petite flotte d’engins aériens sur Mars » et, selon lui, cette mission ne sera pas de tout repos.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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