Dans un entretien que nous a accordé Francis Rocard, Responsable des Programmes d'exploration du Système Solaire au CNES, nous avons fait le point sur La mission de retour d'échantillons martiens qui pourrait être lancée en 2022. Une mission évaluée entre 5 et 8 milliards de dollars qui se fera en coopération entre la NASA et l'Agence spatiale européenne.

Etat d'avancement du projet

Les ministres en charge des questions de l'espace des Etats membres de l'ESA qui se sont réunis en session ministérielle en novembre 2008 n'ont que très peu avancé sur ce dossier. Ils ont néanmoins accordé 20 millions d'euros, une somme qui, si elle ne permet pas d'envisager un lancement imminent du programme permet néanmoins aux équipes de poursuivre le travail en vue de la définition du meilleur scénario possible.

F. Rocard, le Monsieur Mars du CNES, et flashespace. Crédit S. Barensky

Pour l'instant cet ambitieux projet est en stand-by. Après avoir de nouveau examiné les différents scénarii envisagés pour le retour d'échantillons martiens, en juillet 2008, la NASA et l'ESA ont convenu de se rencontrer dans le courant de cette année pour faire le point sur la répartition des rôles entre les agences. Tout laisse à penser que les américains construiront l'atterrisseur et l'Agence spatiale européenne l'orbiteur.

Comme nous le rappelle F. Rocard, 'les grandes lignes de ce scénario sont connues'. Les problèmes ont été identifiés et sont de 2 sortes : 'il n'est pas possible de décoller de Mars pour aller directement vers la Terre. Cela nécessiterait un véhicule d'ascension de la gamme d'une Ariane IV ! Celui-ci ne pourra qu'envoyer le conteneur d'échantillons en orbite martienne et une phase de capture en orbite martienne sera nécessaire'.

Dans le scénario de référence sur lequel s'appuient les agences spatiales, il y a fondamentalement 2 engins. 1 gros atterrisseur sur pied sur lequel est installé le véhicule d'ascension et le rover qui sera utilisé pour collecter le matériau aidé d'outils d'aide à la décision. Il va de soit que 'l'utilisation d'un rover renchéri le coût de la mission et la rend plus complexe' mais, la mobilité est maintenant indispensable sur Mars comme l'ont si bien montré les rovers Spirit et Opportunity de la NASA. Et comme nous le souligne F. Rocard, 'si on reste fixe on ne peut ramasser qu'autour de soi'.

Le principe de la mission est simple. Le rover fera la collecte des échantillons et les rapportera sur l'atterrisseur où se trouve le MAV, la petite fusée qui va avoir à son sommet le conteneur dans lequel seront entreposés ces échantillons. Après être passée de la position horizontale à la position verticale, elle sera mise à feu de façon à envoyer le conteneur sur une orbite circulaire de 600 km.

L'orbiteur, resté en orbite autour de Mars, observera le lancement pour vérifier que tout ce passe bien. Son rôle va être de retrouver le conteneur 'qui aura la taille d'un ballon de basket et susceptible de se trouver à plusieurs milliers de kilomètres de distance'. Cette phase de la mission est 'une des plus délicates'. Elle nécessitera une mission de démonstration que 'l'on fera en orbite martienne ou terrestre'.

D'après F. Rocard, le schéma retenu s'apparente à Spoutnik dans le sens ou le conteneur va émettre un bip-bip de façon à être retrouvé. Le bip-bip est la seule solution car l'utilisation d'une caméra n'est pas envisageable. Retrouvé un objet aussi petit en orbite autour de Mars est très difficile.

Lorsque le signal aura été détecté, il se dirigera vers le conteneur jusqu'à environ 1 kilomètre. Les équipes au sol mettront en route une procédure que l'on appelle rendez-vous et capture, 'dont la faisabilité n'est pas aujourd'hui démontrée'. Le principe est qu'il y a des caméras qui observeront le conteneur, la façon dont il se déplace un peu comme dans le cas du docking avec la Station spatiale internationale à la différence que le conteneur est passif et que l'on ne sait pas très bien comment il va se comporter sur le plan dynamique.

Echantillons martiens

Concernant les échantillons martiens, 'les scientifiques ont bien avancé sur cette question'. Les observations récentes de Mars faites depuis l'orbite ou le sol font que l'on sait mieux où et quels échantillons collecter.

Il est prévu de rapporter sur Terre '500 g de matériaux martiens répartis en 2 grandes classes.' Ceux obtenus par carottage (3 cm de profondeur) dans des roches de surface et ceux qui pourraient venir du sous-sol de la planète surtout si le rover 'ExoMars montre qu'il y a un intérêt à forer à grande profondeur (de l'ordre du mètre)'.

Protection planétaire

Autre sujet d'inquiétude, les règles de protection planétaire qu'il faudra appliquer au conteneur qui rapportera sur Terre les échantillons martiens de façon à garantir la rupture de la chaine de contamination.

Ces règles qui alourdissent la masse de l'engin ont un impact sur le coût de la mission et ne sont pas à prendre à la légère. Lorsqu'elles sont appliquées correctement, elles doivent éviter l'échec d'une mission de retour d'échantillons dans le sens où elles doivent empêcher tout contact avec la biosphère terrestre. Car même si c'est peu probable, il faut considérer ces échantillons comme potentiellement dangereux. Rappelons que ces échantillons doivent déterminer s'il y a eu de la vie sur Mars.

La structure du conteneur est relativement simple. 'Elle sera composée de 3 enveloppes protectrices étanches et il faudra s'assurer de cette parfaite étanchéité avant le retour sur Terre'. Pour ce retour, les concepteurs de la mission projettent de ne pas viser la Terre mais légèrement à côté de façon que la décision d'envoyer les échantillons sur Terre nécessite une manœuvre. Dans le cas où l'on découvrirait que le conteneur n'est pas étanche, celui-ci survolerait la Terre et serait abandonner dans le milieu interplanétaire.

Si tout est nominal, feu vert sera alors donné à la sonde pour propulser le conteneur vers la Terre qui devrait atterrir, ou plutôt se crasher sans parachute, à la vitesse de 300 km/h. Il n'y a aucun risque pour les échantillons. 'Cette solution a été choisie pour ne pas à avoir à fiabiliser un système de parachutes'.


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