Expliqué: Avec Perseverance de la NASA et Tianwen-1 de la Chine, une rafale de missions vers Mars

Tôt vendredi, heure indienne, le rover Perseverance de la NASA devrait atterrir sur Mars. La semaine dernière, la mission Hope des Émirats arabes unis est entrée en orbite martienne et a été suivie de près par une mission chinoise. La flottille de missions représente la diffusion de l'exploration planétaire en général, et de l'exploration de Mars en particulier.

Une illustration de l'atterrissage du rover Perseverance de la NASA sur Mars. Des centaines d'événements doivent s'exécuter parfaitement pour que le rover atterrisse en toute sécurité le 18 février. (Source : NASA/JPL-Caltech)

Aller sur Mars n'est pas trivial, puisque les deux planètes tournent autour du Soleil et sont donc en mouvement constant l'une par rapport à l'autre. La Terre et Mars sont à leur distance la plus proche l'un par rapport à l'autre tous les 26 mois – et c'est à ce moment-là que les Terriens tentent d'envoyer des missions sur Mars.

Tous les deux ans depuis les années 1960, différentes agences spatiales envoient des missions sur Mars. Entre 1976 et 1992, de nombreuses fenêtres de lancement sont restées inutilisées. À l'occasion, il y a eu plusieurs missions dans une fenêtre de lancement.

Mais jamais dans l'histoire, trois agences spatiales ne se sont dirigées vers Mars dans une seule fenêtre de lancement. Et jamais dans l'histoire autant d'agences spatiales n'ont simultanément effectué une mission vers Mars ou l'orbite de Mars. Il y a actuellement 10 vaisseaux spatiaux de cinq agences spatiales différentes – les États-Unis, l'Union européenne, l'Inde, la Chine et les Émirats arabes unis – en orbite ou au sol sur Mars. Deux autres rovers — La persévérance de la NASA et la Chine Tianwen-1 – devraient atterrir sur Mars le 18 février et en mai 2021 respectivement.

La NASA possède un atterrisseur (Mars Insight), un rover (Curiosity) et trois orbiteurs (Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey, MAVEN) ; L'Inde a un orbiteur (Mangalyaan-1); l'UE dispose de 2 orbiteurs (Mars Express et ExoMars Trace Gas Orbiter) ; et la Chine et les Émirats arabes unis auront chacun un orbiteur (Hope et Tianwen-1 respectivement).

La flottille de missions représente la diffusion de l'exploration planétaire en général, et de l'exploration de Mars en particulier. Cela est attribuable à une réduction des coûts de lancement et à la disponibilité moins chère de la technologie requise dans l'exploration spatiale.

Le Dr Amitabha Ghosh est un scientifique planétaire de la NASA basé à Washington DC. Il a travaillé pour plusieurs missions de la NASA sur Mars, à commencer par la mission Mars Pathfinder en 1997. Il a été président du groupe de travail sur les opérations scientifiques pour la mission Mars Exploration Rover et a été chargé de diriger les opérations tactiques de Rover sur Mars pendant plus de 10 ans. Il a aidé à analyser la première roche sur Mars, qui s'est d'ailleurs avérée être la première roche analysée d'une autre planète.

La mission d'espoir des Émirats arabes unis

Deux des trois missions lancées pour Mars en juillet dernier sont déjà opérationnelles. Les Émirats arabes unis, un petit mais riche pays de<10 million people, bedazzled the world by becoming the fifth national space agency (after the US, EU, Russia, and India) to reach Mars when the Orbiteur de l'espoir a subi une insertion orbitale le 9 février. Les Émirats arabes unis ont battu la Chine dans la course à Mars, quoique d'un jour.

La mission des Émirats arabes unis étudiera l'atmosphère martienne et cherchera à répondre à la question d'un milliard de dollars de savoir comment et pourquoi Mars a perdu son atmosphère. La perte de l'atmosphère a entraîné la perte des eaux de surface, et peut-être de l'environnement propice à la vie.

L'expérience chinoise

L'Agence spatiale nationale chinoise est arrivée sur Mars avec les enseignements tirés d'une série réussie de missions Chang'e vers la Lune. Notamment, le rover Chang'e 4 a pu survivre à plus de 25 nuits lunaires (chaque nuit s'étend sur 14 jours terrestres) - c'est un exploit d'ingénierie remarquable, car les températures peuvent descendre jusqu'à -170 degrés C. Le Chang'e 5 mission a réussi à ramener des échantillons de roche sur Terre en décembre 2020.

Tianwen-1, la première mission vers Mars depuis la Chine, a subi avec succès une insertion orbitale le 10 février. Tianwen-1 transporte un orbiteur, un atterrisseur et un rover. L'approche de la Chine pour faire atterrir un rover est quelque peu différente. Contrairement aux rovers de la NASA, Tianwen-1 sera en orbite autour de Mars pendant quelques mois avant de tenter d'atterrir en mai de cette année.

Le vaisseau spatial dispose d'une suite d'instruments pour répondre à un éventail de questions scientifiques. Fait intéressant, il dispose d'un instrument radar à pénétration de sol pour rechercher de l'eau sous la surface martienne. Le rover devrait atterrir à Utopia Planitia, un endroit avec d'anciens gisements d'eaux souterraines.

Cette semaine, Persévérance

La mission la plus sophistiquée d'un point de vue technique, le Perseverance Rover de la NASA, est en route vers Mars et devrait atterrir jeudi au cratère Jezero, qui était probablement rempli d'eau dans le passé. L'atterrissage est prévu vers 15 h 55 HNE (2 h 25 vendredi, heure indienne).

Perseverance est le Mars Rover de 4e génération de la NASA – à commencer par Sojourner de la mission Mars Pathfinder en 1997, suivi de Spirit and Opportunity de la mission Mars Exploration Rover en 2004, et Curiosity du Mars Science Laboratory en 2012.

L'objectif est de rechercher des biosignatures dans le lit du lac asséché du cratère Jezero. L'idée est que la première vie sur Mars a pu ressembler à la première vie océanique sur Terre, comme les stromatolites. Si tel était effectivement le cas, Persévérance trouverait des fossiles ou des biosignatures – des indices de vie – soit dans les mesures chimiques, soit dans les observations morphologiques.

De plus, Persévérance produira pour la première fois de l'oxygène sur la surface martienne, en utilisant le CO2 atmosphérique de l'atmosphère martienne. Perseverance mettra en cache des échantillons de roche qui seront renvoyés sur Terre par une mission ultérieure de l'Agence spatiale européenne/NASA.

Le rover Perseverance utilise sa perceuse pour collecter un échantillon de roche sur Mars dans ce document d'illustration conceptuelle artistique non daté. (NASA/JPL-Caltech/Document via Reuters)

L'entreprise Starship de Musk

La préparation la plus spectaculaire pour révolutionner l'exploration de Mars se déroule loin des projecteurs, dans une ville côtière endormie de l'est du Texas. C'est le seul effort dans la combinaison qui n'est pas garanti financièrement par l'argent du gouvernement. SpaceX, une société privée basée aux États-Unis promue par Elon Musk et soutenue par des investisseurs sélectionnés, a pour objectif à long terme de lancer un service commercial pour transporter des passagers vers Mars. Boca Chica, un nom que personne n'avait apparemment entendu il y a quelques années, est maintenant le site de développement de Starship, qui représente sans doute le meilleur coup pour faire atterrir des humains sur Mars.

Une mission humaine vers Mars a été le Saint Graal de l'exploration spatiale. Depuis que Neil Armstrong a atterri sur la Lune il y a 50 ans, l'homme n'a pas été en mesure de se diriger vers la prochaine destination logique : Mars. La principale raison est le prix énorme d'une mission humaine sur Mars. Par rapport à la Lune, qui n'est qu'à trois jours environ, Mars est à sept mois. Transporter des humains, en termes d'ingénierie, se traduit par le maintien d'un module pressurisé à température contrôlée. Cela implique également le transport des fournitures nécessaires aux astronautes, notamment de l'eau et de l'oxygène, pour un voyage d'environ 18 mois.

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De plus, les missions humaines, contrairement aux missions d'engins spatiaux robotiques, doivent être renvoyées sur Terre, ce qui, en termes d'ingénierie, se traduit par le transport d'une énorme quantité de carburant depuis la Terre, pour pouvoir être lancées depuis Mars pour le voyage de retour. La complexité technique et l'exigence de masse accrue d'une mission humaine vers Mars, par rapport à la Lune, poussent les coûts entre 250 et 1 000 milliards de dollars. Starship promet de réduire les coûts de mission de > 95 % à 99 % en utilisant plusieurs innovations telles que le ravitaillement du vaisseau spatial en orbite et la fabrication de carburant pour fusée sur Mars à l'aide de matériaux trouvés sur Mars (et donc de carburant pour le voyage de retour n'aurait pas besoin d'être transporté depuis la Terre).

Une décennie de missions sur Mars

Alors que la décennie commence, plusieurs missions sont sur la planche à dessin : en bonne place, la mission du rover ExoMars de l'ESA pour retourner des échantillons de roches de Mars, les plans de l'ISRO pour Mangalyaan-2 et les plans de l'Agence spatiale chinoise pour Tianwen-2 qui retourneront des échantillons de roches. de Mars.

De plus, il y aura probablement plusieurs vols du vaisseau spatial de SpaceX, d'abord avec du fret et enfin avec des astronautes. Dans l'histoire de l'humanité, 2020 restera dans les mémoires pour la pandémie de Covid-19, mais les années 2020 pourraient bien être la décennie d'une rafale de missions spatiales vers Mars, se terminant par les premiers pas humains sur le sol martien.

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