Persévérance a collecté son premier échantillon de Mars et l'a préparé pour son retour sur Terre… finalement
C'est une autre première pour la NASA.
Début septembre, le rover Perseverance a utilisé avec succès son bras robotique et sa perceuse pour percer une roche et en extraire un échantillon. Il a extrait une carotte de roche d'environ 6 cm (2 po) de long et l'a placée à l'intérieur d'un tube scellé. C'est la première fois qu'un vaisseau spatial robotique a collecté un échantillon d'une autre planète destiné à un retour sur Terre sur un vaisseau spatial séparé.
Attendons maintenant le retour éventuel de l'échantillon sur Terre.
Les missions vers Mars sont de plus en plus complexes. Cela fait environ 45 ans que Viking 1, le premier atterrisseur sur Mars, a atteint la surface de la planète. Il est resté là à Chryse Planitia pendant plus de six ans, prélevant des échantillons de sol et cherchant des signes de vie. Presque tous les scientifiques s'accordent à dire qu'il n'a trouvé aucun signe de vie (certains pensent encore que Viking 1 libération étiquetée l'expérience a montré des signes de vie.) Mais elle a caractérisé le sol et l'atmosphère martiens. Il a également trouvé des preuves frappantes de l'eau liquide coulant sur la surface de la planète dans un passé ancien.
Regardez le chemin parcouru depuis lors dans l'exploration de Mars.
Cette infographie montre l'emplacement de chaque mission réussie qui a atterri sur Mars. Crédit d'image :La société planétaire
La mission Persévérance est un triomphe d'ingénierie, de technologie et de conception de mission complexes. Il a été construit sur les épaules des précédentes missions réussies du rover de la NASA vers Mars, en particulier MSL Curiosity. Mais il est plus ambitieux que ses prédécesseurs les plus récents, car il collecte des échantillons et les met en cache à la surface pour un éventuel retour sur Terre.
Au total, Persévérance transporte 43 tubes d'échantillons. 38 d'entre eux sont destinés aux échantillons et les cinq autres sont des tubes témoins. Les tubes témoins ont été remplis de matériaux avant le lancement et sont utilisés pour capturer les contaminants moléculaires et particulaires sur les sites d'échantillonnage. Ils sont conçus pour '... cataloguer toutes les impuretés qui ont pu voyager avec le tube depuis la Terre ou les contaminants du vaisseau spatial qui peuvent être présents lors de la collecte d'échantillons', selon la NASA. Chacun du reste des 38 tubes d'échantillon peut transporter un échantillon d'un solide ou un échantillon d'un gaz.
La roche martienne est une roche ancienne. La planète n'est pas géologiquement active, elle ne fabrique donc pas de nouvelle roche. Ses volcans sont tous inactifs et il n'y a pas de tectonique des plaques. Jezero Crater, où Persévérance travaille, est dans le Isis Planitia bassin d'impact. Les roches qui s'y trouvent remontent à la période noachienne de Mars, qui s'étend d'environ 4,1 milliards à 3,7 milliards d'années. Les roches de cette période sont des cibles de choix dans la recherche de la vie, car Mars était alors très différente.
L'atmosphère était plus épaisse et le climat plus chaud. Il se peut même qu'il y ait eu des précipitations. Le premier échantillon du rover provient de la région « South Séítah » du cratère Jezero de Mars et, selon la NASA, il pourrait contenir certaines des roches les plus profondes et potentiellement les plus anciennes du cratère géant. S'il existe des preuves fossilisées d'une ancienne vie microbienne sur Mars, cela pourrait très bien être dans les roches que Persévérance échantillonne à South Séítah.
Le rover Mars Perseverance de la NASA a acquis cette image à l'aide de sa caméra de navigation droite embarquée (Navcam). La caméra est située en haut du mât du rover et facilite la conduite. Cette image a été acquise le 27 août 2021 (Sol 185). Crédits : NASA/JPL-Caltech.
Ramener des échantillons de Mars sur Terre est une affaire énorme pour les géologues. Les laboratoires terrestres sont bien mieux équipés que le rover Persévérance pour étudier des échantillons. Et nous continuerons à développer de meilleures technologies de pointe pendant que le rover Perseverance poursuit sa mission. Au moment où les échantillons arriveront sur Terre, la technologie aura encore progressé. Qui sait exactement ce que nous apprendrons des échantillons martiens ?
Le premier échantillon de roche martienne de Persévérance à l'intérieur de son tube, vu ici avant le scellement. Crédit d'image : NASA/JPL-Caltech
Il faudra plusieurs années avant que les échantillons n'atterrissent sur Terre. La mission de retour d'échantillons est encore en cours de conception et Persévérance collectera des échantillons pendant des années.
Mais ramener les précieux échantillons sur Terre n'est pas une affaire conclue. La mission distincte de récupérer les échantillons et de les amener sur Terre est extrêmement complexe. Cela implique plusieurs engins spatiaux et plusieurs agences spatiales. Et à ce stade, ce n'est qu'une proposition de mission.
'Je rêvais d'avoir des échantillons de Mars à analyser depuis que je suis étudiant diplômé.'
Meenakshi Wadhwa, scientifique principal, programme Mars Sample Return.
L'ESA et la NASA travaillent ensemble sur la mission de retour d'échantillons. De nombreux détails restent à régler, mais les agences se sont mises d'accord sur l'architecture globale. En juillet 2026, un vaisseau spatial serait lancé vers Mars, composé d'un atterrisseur, d'un rover et d'une fusée d'ascension. Une fois à la surface en 2028, l'atterrisseur déploierait le rover de collecte d'échantillons pour collecter les échantillons. Si Persévérance fonctionne toujours à ce moment-là, il pourrait également récupérer des échantillons.
Une fois que les échantillons sont tous rassemblés, ils seront placés dans une capsule de retour d'échantillon dans la fusée d'ascension. Un vaisseau spatial supplémentaire, conçu et construit par l'ESA et appelé l'orbiteur de retour de la Terre, sera lancé depuis la Terre en 2026. Il entrera en orbite martienne basse d'ici juillet 2028. Ensuite, la fusée d'ascension portant la capsule de retour d'échantillon sera également lancé en orbite.
La fusée et l'orbiteur de retour de la Terre se retrouveront en orbite basse de Mars, et un bras robotique sur l'orbiteur de retour prendra l'échantillon de la capsule de retour de la fusée. Les échantillons seront placés dans une capsule de retour de la Terre et ramenés sur Terre lors de la fenêtre de transfert Mars-Terre 2031.
Une infographie montrant les éléments du programme Mars Sample Return. Crédit : ESA
Beaucoup de choses doivent aller bien pour que tout cela fonctionne. Faire décoller et atterrir tous les engins spatiaux en toute sécurité est un défi en soi. Ainsi est le rendez-vous entre la fusée d'ascension et l'orbiteur. Mais il existe toute une série d'autres obstacles qui peuvent ne pas être évidents.
L'un des obstacles concerne les températures extrêmes. La capsule de retour doit être scellée et stérilisée pour protéger les échantillons de la contamination. L'équipe qui conçoit le système examine brasage la capsule fermée. Le brasage utilise la chaleur pour assembler des morceaux de métal, et la chaleur stérilise également tout. Mais, les échantillons eux-mêmes doivent être protégés de la chaleur extrême. L'idée est de ne jamais soumettre les échantillons à des températures supérieures à celles auxquelles ils ont été soumis sur Mars, pour des raisons évidentes.
« L'un de nos plus grands défis techniques en ce moment est qu'à quelques centimètres du métal qui fond à environ 1 000 degrés Fahrenheit (ou 538 degrés Celsius), nous devons maintenir ces extraordinaires échantillons de Mars en dessous de la température la plus chaude qu'ils auraient pu connaître sur Mars, qui est d'environ 86 degrés Fahrenheit (30 degrés Celsius) », a déclaré Brendan Feehan, l'ingénieur système Goddard pour le système qui capturera, contiendra et acheminera les échantillons sur Terre à bord de l'orbiteur de l'ESA. « Les premiers résultats des tests de notre solution de brasage ont confirmé que nous sommes sur la bonne voie. »
Des scientifiques comme Meenakshi Wadhwa, qui est le scientifique principal du programme Mars Sample Return, sont très enthousiastes à l'idée de transférer ces anciens échantillons dans des laboratoires ici sur Terre. Dans un communiqué de presse, Wadhwa a déclaré : « J'ai rêvé d'avoir des échantillons de Mars à analyser depuis que je suis étudiant diplômé. La collecte de ces échantillons bien documentés nous permettra à terme de les analyser dans les meilleurs laboratoires ici sur Terre une fois qu'ils seront rendus.
Une fois sur Terre, les échantillons seront probablement analysés et réanalysés pendant des décennies. C'est ce qui s'est passé avec les roches lunaires ramenées de la Lune dans les missions Apollo. Alors que nous continuons à développer de nouveaux outils technologiques pour les étudier, les scientifiques apprennent de plus en plus d'eux.
Il en sera de même pour ces échantillons martiens. Si la mission de retour d'échantillon réussit.