Mars 2020 : le rover Perseverance s’est posé et se lance à la recherche de traces de vie
Le rover américain s’est posé sans encombre, jeudi, sur la Planète rouge. Il va pouvoir effectuer toute une série d’analyses et de prélèvements pour la NASA dans le cratère Jezero, autrefois occupé par un lac profond.
Par Pierre BarthélémyPublié aujourd’hui à 05h10, mis à jour à 10h41
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Le premier succès de la NASA, dans cette nouvelle aventure spatiale que constitue la mission Mars 2020 (prononcez « Mars vingt vingt »), est d’avoir « vendu » aux médias de la Terre entière les « sept minutes de terreur », tout comme il y avait sept mercenaires, sept nains et sept péchés capitaux.
Derrière cette expression se cache toute la difficulté de l’entrée dans l’atmosphère martienne, de la descente finale et de l’atterrissage sur le sol aride de la Planète rouge. Sept minutes où tout se passe de manière automatique car, étant donné que la Terre est actuellement distante de Mars de plus de 200 millions de kilomètres et que, même en voyageant à la vitesse de la lumière, les commandes envoyées à la sonde mettent presque onze minutes et demie à lui parvenir. Sept minutes où tout doit s’enchaîner à la perfection.
Jeudi 18 février, les « sept minutes de terreur » ont débouché sur une fin heureuse. Le passager de Mars 2020, le rover Perseverance, s’est posé sans encombre. L’entrée dans l’atmosphère ? Impeccable. Le ralentissement et la protection de l’astromobile grâce au bouclier thermique dont la température montait à 1 300 °C ? Sans problème. Le déploiement du parachute ? Parfait. La séparation du bouclier ? Irréprochable. La mise en route du radar et du système de navigation pour bien atterrir dans la cible, le cratère Jezero ? Du gâteau. La séparation du parachute et le relais pris par le Sky Crane, cette structure assurant la descente finale grâce à des rétrofusées ? Tip top. Le grutage de Perseverance jusqu’au sol ? Nickel.
Revivez notre direct : Mars 2020 : le rover Perseverance de la NASA tente d’atterrir sur la Planète rouge
A 21 h 55, heure de Paris, la formule rituelle « Touchdown confirmed »(« atterrissage confirmé ») a retenti dans la salle de contrôle de la NASA, libérant une salve d’applaudissements, de cris et de soupirs de soulagement, rompant avec le silence tendu, quasi religieux, qui régnait auparavant. Quelques minutes plus tard, Perseverance envoyait sa première image en noir et blanc de son site d’atterrissage – quelques petits rochers clairs dans un paysage plat et désolé –, accompagnée de ce message sur son compte Twitter (car même les robots martiens papotent sur les réseaux sociaux désormais) : « Salut le monde. Mon premier regard sur la maison qui sera la mienne pour toujours. »
Hello, world. My first look at my forever home. #CountdownToMars https://t.co/dkM9jE9I6X— NASAPersevere (@NASA’s Perseverance Mars Rover)
Un petit laboratoire ambulant
A Paris, Emmanuel Macron, qui avait suivi la soirée au siège du Centre national d’études spatiales, félicitait les équipes de scientifiques et d’ingénieurs français ayant mis au point le principal instrument de Perseverance, SuperCam.
Aux Etats-Unis, l’administrateur par intérim de la NASA, Steve Jurczyk, se projetait déjà sur la mission scientifique qui commencera dans quelques semaines : « Cet atterrissage est un de ces moments charnières pour la NASA, les Etats-Unis et plus largement pour l’exploration spatiale, où nous savons que nous sommes sur le point de faire des découvertes et de, entre guillemets, tailler nos crayons pour réécrire les manuels. »
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Les manuels de science en l’occurrence. Car l’ambition affichée de Mars 2020 est de partir à la recherche des traces d’une éventuelle vie passée sur la Planète rouge. Le terrain de jeux de Perseverance, le cratère Jezero, n’a pas été choisi au hasard. D’une cinquantaine de kilomètres de diamètre, il a autrefois été occupé par un profond lac qu’alimentait le delta d’un fleuve. De l’eau, des alluvions, des argiles, des sulfates, des carbonates, d’excellentes conditions pour que la vie ait pu se développer… Et pour que ses restes soient piégés dans les sédiments.
Même si Perseverance est l’astromobile la plus imposante qui se soit jamais posée sur Mars (plus d’une tonne), il ne s’agit jamais que d’un petit laboratoire ambulant doté d’instruments miniaturisés. Il est donc peu probable que ceux-ci s’avèrent assez performants pour déceler sans ambiguïté les traces d’une hypothétique vie martienne.
Une épopée en trois phases
Voilà pourquoi Mars 2020, plus qu’une simple duplication améliorée de la mission menée par le rover Curiosity depuis 2012, constitue la première étape d’une aventure spatiale de grande envergure, entreprise avec le concours de l’Agence spatiale européenne (ESA) : le retour d’échantillons martiens (MSR, de l’anglais Mars Sample Return).
Une épopée en trois phases. Tout d’abord, Perseverance va effectuer, en se promenant dans l’ancien delta, toute une série d’analyses. Sur les sites que les scientifiques jugeront les plus intéressants, le robot effectuera des petits carottages qui seront scellés dans des tubes. Le rover en a une quarantaine à sa disposition, mais seulement trente et un pourront être rapportés. Il les déposera par petits paquets le long de son chemin, au cours des deux premières années de sa mission.
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La deuxième phase de MSR commencera en 2026. Deux missions quitteront la Terre coup sur coup. La première emportera un atterrisseur américain et une astromobile légère de construction européenne, le Fetch Rover (rover de collecte). Celui-ci aura pour tâche d’aller récupérer les trente et un tubes sélectionnés par les chercheurs.
Une fois les échantillons collectés, le Fetch Rover retournera vers sa plate-forme, sur laquelle se trouvera une petite fusée de près de 3 mètres, le Mars Ascent Vehicle. Il y placera les tubes à son sommet, dans un conteneur de la taille d’un ballon de basket que la fusée mettra ensuite en orbite autour de Mars. Là l’attendra la deuxième mission partie en 2026, un satellite américano-européen censé capturer en plein vol le conteneur et ses tubes.
Obstacles techniques redoutables et inédits
Une fois son chargement à bord – sécurisé dans une sphère étanche, elle-même rangée dans une capsule pour résister à la rentrée dans l’atmosphère terrestre –, cet orbiteur quittera la Planète rouge pour revenir vers la Planète bleue.
Arrivé à proximité de la Terre, en 2031, il larguera la capsule, qui atterrira dans le désert de l’Utah (Etats-Unis). Cette épopée devra surmonter des obstacles techniques redoutables et inédits : poser un deuxième rover au même endroit que Perseverance, faire décoller une fusée de Mars dont aucun engin construit par les humains n’est jamais reparti, réussir un rendez-vous en orbite martienne, puis le voyage retour.
Il n’empêche, le jeu en vaut la chandelle. Découvrir des traces de vie sur Mars prouverait que le vivant a démarré ailleurs que sur Terre et qu’il pourrait bien être banal dans l’Univers.
Les grandes agences spatiales ne s’y trompent d’ailleurs pas. La mission chinoise Tianwen-1, en orbite martienne depuis le 9 février, devrait poser son rover aux environs du mois de mai, une fois qu’elle aura bien étudié le site d’atterrissage. A la fin du printemps, il pourrait donc y avoir, en plus de Curiosity et de Perseverance, une troisième astromobile opérationnelle sur Mars. Du jamais-vu.
Quant à la mission européano-russe ExoMars, avec le rover Rosalind-Franklin, elle devrait s’envoler pour la Planète rouge en 2022.
Des humains sur Mars, une mission impossible ?
Publié le 15 février 2021 à 18h30 – Mis à jour le 16 février 2021 à 07h03
ENQUÊTE
La société américaine SpaceX envisage d’envoyer une mission habitée sur la Planète rouge dès 2024. Mais les défis techniques, physiologiques et économiques sont si colossaux qu’il semble plus réaliste de viser la seconde moitié du siècle, et encore…
Embouteillage autour de Mars. Mardi 9 février, la sonde Hope des Emirats arabes unis s’est mise en orbite autour de la Planète rouge. Le lendemain, la mission chinoise Tianwen-1 l’a suivie. Celle-ci restera en orbite pendant plusieurs semaines afin d’étudier le terrain où devrait se poser, en avril ou en mai, un duo composé d’un atterrisseur et d’un robot mobile. Enfin, le 18 février, la mission américaine Mars 2020 arrivera à son tour pour délivrer sa cargaison, le gros rover Perseverance, lequel aura pour tâche de collecter des échantillons qui devraient à terme être rapportés sur Terre.
Ces trois aventures spatiales – elles auraient pu être quatre si le départ de l’européano-russe ExoMars n’avait été reporté à 2022 – revigorent l’intérêt pour Mars et interrogent de nouveau sur le jour où ce ne seront plus des robots qui feront le voyage, mais des humains. Une question de plus en plus d’actualité à la suite des déclarations répétées d’Elon Musk, le bouillonnant patron de la société américaine SpaceX, lequel ne cesse de promettre le début de la colonisation martienne pour les toutes prochaines années, ayant même dit en décembre 2020 que le premier vol habité pour la Planète rouge pourrait avoir lieu dès 2024, grâce à son lanceur lourd Starship. Une fusée dont les deux premiers essais à basse altitude (une dizaine de kilomètres) se sont terminés par une explosion à l’atterrissage…
Un véritable « train » spatial
N’en déplaise à Elon Musk, le voyage pour Mars n’est pas pour demain, ni même pour après-demain. Avant d’envoyer des représentants de l’humanité vers la moins inhospitalière des autres planètes du Système solaire, il faudra avoir surmonté trois séries d’obstacles, techniques d’abord, physiologiques ensuite, économico-politiques enfin. L’ennui, avec le vol habité de longue durée, c’est que, précisément, il inclut cette petite chose fragile qui a pour nom Homo sapiens. Un animal qui devra boire, manger, respirer pendant les deux ans et demi que dureront l’aller-retour et le séjour sur place. Et qu’il faudra protéger des multiples dangers de l’espace, milieu auquel il n’est pas adapté.
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Ces impératifs dimensionnent la tâche à accomplir. Contrairement aux vols Apollo, qui ne duraient que quelques jours et pouvaient se concevoir en mode « commando » (peu de matériel et de vivres, le tout tenant dans trois petits modules), une mission martienne est une épopée au très long cours qui nécessite un véritable « train » spatial, c’est-à-dire une station assemblée en orbite avant de partir pour Mars. Cela exige également que, lorsque les astronautes parviendront à destination, les attendra déjà une base au sol, préconstruite par des robots. La NASA estime que tous ces équipements représentent une masse colossale d’environ mille tonnes. Il est donc probable, estime Francis Rocard, chargé des programmes d’exploration du Système solaire au Centre national d’études spatiales (CNES) et auteur du livre Dernières nouvelles de Mars (Flammarion, 2020), que « la première mission sera un simple survol de Mars, sans arrêt, qui ne durera qu’un an et demi ». Un petit tour de Mars et puis s’en va, sans attendre que la base soit construite.
« Si on démarre tout de suite le travail, il faudra quarante ans pour développer un engin pareil » Francis Rocard
Première brique indispensable, une fusée ultra-puissante, qui sera à cette odyssée martienne ce que le lanceur Saturn-5 était au programme Apollo. Ce véhicule spatial est sur le point de voir le jour à la NASA, sous le nom de Space Launch System (SLS), avec un premier vol prévu cette année. Il constituera aussi le vecteur du nouveau programme lunaire américain Artemis. Etant donné que le SLS pourra mettre une centaine de tonnes en orbite basse terrestre, il lui faudra plusieurs lancements pour construire le « train » spatial. Les mêmes causes produisant les mêmes effets, plusieurs vols seront nécessaires pour acheminer vers Mars de quoi y construire une base étanche, à partir de modules qui restent à inventer, tout comme n’existent pas encore les robots qui les assembleront sur place !
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La plupart des éléments nécessaires aux voyages du fret et des passagers ne sont pas moins virtuels pour le moment, comme l’habitat spatial, dans lequel les astronautes devront faire pousser les plantes qui composeront une bonne partie de leur alimentation, ou encore les dispositifs de propulsion qui arracheront les différents vaisseaux de l’orbite terrestre afin de les placer sur la trajectoire martienne.
Rien n’est jamais reparti de Mars !
De plus, arriver à proximité de la Planète rouge est une chose, y poser un engin de plusieurs dizaines de tonnes en est une autre, hors d’atteinte techniquement pour l’instant. Impossible de reproduire l’atterrissage d’un rover comme Perseverance, avec un freinage ultra-violent lors de l’entrée dans l’atmosphère martienne qui, s’il ne cause pas de tort à une machine, risque de tuer un équipage. Pour contourner la difficulté, une idée consisterait à ralentir le vaisseau avec ses moteurs et à concevoir un gros bouclier gonflable qui sortirait pour la descente dans l’atmosphère.
Imaginons que tout cela fonctionne, que les astronautes foulent le sol martien, qu’ils entrent dans la base alimentée en électricité par un mini-réacteur nucléaire, qu’ils disposent de véhicules pressurisés et de scaphandres leur permettant d’explorer la région, qu’ils parviennent à subsister pendant cinq cents jours sans devenir squelettiques comme le personnage joué par Matt Damon dans le film Seul sur Mars. Imaginons que vienne enfin l’heure du retour. Repartir ? Mais rien n’est jamais reparti de Mars ! La mission de retour d’échantillons comporte bien le projet d’une mini-fusée destinée à renvoyer en orbite martienne les cailloux prélevés par Perseverance mais on est loin d’un dispositif capable de faire redécoller un équipage. Ce Mars Ascent Vehicle (MAV) s’apparente encore à de la science-fiction. « L’idée serait de le déposer au préalable sans ergols [le carburant et le comburant], et de faire le plein sur place, avec des ergols fabriqués à partir des ressources martiennes », explique Francis Rocard.
Ces ressources seraient le dioxyde de carbone de l’atmosphère et l’eau contenue dans certains sols, comme les argiles et les champs de sulfates. « Avec de l’eau, du CO2, beaucoup d’énergie et des catalyseurs, on fabrique du méthane et de l’oxygène », poursuit l’astrophysicien. Il faudra probablement produire une trentaine de tonnes de ces ergols pour remplir les réservoirs du MAV… Celui-ci constitue certainement l’élément le plus complexe de toute la mission. Selon Francis Rocard, « si on démarre tout de suite le travail, il faudra quarante ans pour développer un engin pareil ». Ce qui repousse toute idée de séjour martien loin dans le futur. Aujourd’hui, deux éléments seulement de la mission sont sur le point d’exister, le SLS et la capsule Orion, qui assurera l’entrée dans l’atmosphère terrestre à la fin du voyage retour.
Réactions du corps et gros tracas
Le défi technique est colossal et le relever prendra des décennies, au point qu’il semble illusoire d’espérer voir des humains gambader sur Mars avant la seconde moitié du siècle. Cependant, toutes les avancées technologiques ne serviront à rien si les problèmes physiologiques ne sont pas résolus en même temps : « On ne laissera pas partir les gens sur Mars sans être sûr qu’ils reviendront en bonne santé », résume Guillemette Gauquelin-Koch, responsable des Sciences de la vie au CNES. Cette année seront fêtés les soixante ans du premier vol dans l’espace d’un humain, le Soviétique Youri Gagarine. « On avait très peur, quand il est parti, que son cœur lâche, explique la chercheuse. Mais ce n’est pas du tout le souci avec l’impesanteur : le sang monte dans la partie supérieure du corps, le cœur se sent au repos. C’est quand on revient sur Terre, à la fin des séjours dans la Station spatiale internationale (ISS), qu’on a des problèmes. Le sang redescend dans la partie inférieure et la tension artérielle chute. C’est ce qu’on appelle l’hypotension orthostatique. »
L’espace n’est pas tendre avec les humains. Les longs séjours dans l’espace se traduisent par des problèmes oculaires et une ostéoporose plus ou moins sérieuse suivant les astronautes. « Un an après leur retour sur Terre, souligne Guillemette Gauquelin-Koch, ils n’ont toujours pas récupéré leur masse osseuse. Il faut absolument trouver des contre-mesures pour limiter la perte calcique. » Reproduire artificiellement une gravité dans le vaisseau serait l’idéal mais la solution s’avère compliquée à mettre en place. Par ailleurs, les biologistes ignorent comment le corps réagira à un stage de cinq cents jours en gravité martienne, qui équivaut à 38 % de la gravité terrestre.
« Il faudra faire avec et clairement informer les astronautes du risque » Francis Rocard
Mais le problème principal sur le plan de la santé n’est même pas là. Il réside dans les radiations auxquelles seront exposés les astronautes tant pendant l’aller-retour que sur Mars. La première source dangereuse vient des éruptions solaires qui émettent des particules – essentiellement des protons – susceptibles, à haute dose, de tuer. « On pourra s’en protéger avec un système d’observation du Soleil et d’alerte, rassure Francis Rocard. En cas d’éruption, les astronautes auront le temps de se réfugier dans un compartiment doté d’une paroi blindée où ils resteront pendant vingt-quatre à quarante-huit heures. »
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En revanche, contre la seconde catégorie de radiations, celle des très énergétiques rayons cosmiques qui constituent un faible mais permanent bruit de fond, « il n’y a pas de solution », explique Francis Rocard. « Il faudrait un blindage d’un mètre d’épaisseur pour s’en protéger », ce qui n’est pas concevable dans un vaisseau. « Il faudra faire avec et clairement informer les astronautes du risque, conclut l’astrophysicien. Cela ne signifie pas qu’ils mourront mais que la probabilité de cancer dans les vingt ans qui suivront la mission dépassera l’excès de 3 % admis aux Etats-Unis pour les travailleurs du nucléaire. » Tous n’étant pas égaux face aux radiations, une parade pourrait consister à sélectionner des individus que la génétique aura dotés d’excellentes capacités à autoréparer l’ADN endommagé par les rayonnements ionisants.
Un effort budgétaire monstrueux
Le dernier obstacle qui s’élève sur le chemin de l’aventure martienne n’est ni technique ni sanitaire mais financier. A la question de savoir combien elle coûtera, Francis Rocard répond avec franchise que « personne ne le sait ». « On peut l’estimer à 400 milliards de dollars mais ce sera peut-être 600. Je ne crois donc pas qu’Elon Musk la fera tout seul de son côté. Il a beau être l’homme le plus riche du monde, même pour lui l’effort est monstrueux. Il essaiera de collaborer avec la NASA, de la convaincre que c’est du gagnant-gagnant comme il l’a déjà fait. Les Etats-Unis peuvent-ils se payer l’homme sur Mars ? Si l’on considère qu’ils sont le seul pays dont l’agence spatiale consacre la moitié de son budget, soit environ 10 milliards de dollars par an, au vol habité, au bout de quarante ans cela fait 400 milliards… Donc oui, ils ont les moyens de se le payer. » Outre-Atlantique, le milieu de l’industrie spatiale fait tout pour maintenir les budgets consacrés au vol habité à un niveau élevé et rien n’est meilleur pour cela que la perspective lointaine d’un voyage martien…
« Si on y va, ce sera pour l’exploration au sens le plus noble du terme » Francis Rocard
Satisfaire l’industrie et les électeurs des Etats américains où elle est implantée constitue-t-il une raison suffisante ? Pourquoi, au fond, aller sur Mars ? « Il n’est pas évident de répondre à cette question, concède Francis Rocard. Y aller pour la recherche et développement ? Il n’est pas intéressant de dépenser autant pour cela. Pour la science ? L’humain est certes plus efficace que les robots sur le terrain mais ce ne sera peut-être plus le cas dans les prochaines décennies. Pour faire du business ? Il n’y a aucune recette à attendre de cette affaire. Pour l’élan, l’inspiration que cela donnera ? Cela ne vaut pas 400 milliards de dollars. Parce que Mars est notre plan B lorsque la Terre sera devenue invivable ? C’est un projet délirant et élitiste car seuls les plus riches pourront s’offrir le voyage. Non, si on y va, ce sera pour l’exploration au sens le plus noble du terme, tout comme on a exploré les pôles, les plus hauts sommets, les fonds marins. » Francis Rocard cite l’alpiniste britannique George Mallory, obsédé par l’Everest, à qui l’on demandait pourquoi il voulait à tout prix s’attaquer au toit du monde et qui répondit : « Parce qu’il est là. » On pourra seulement espérer que la première mission martienne se terminera mieux que l’aventure de Mallory, mort sur l’Everest un jour de 1924.Pierre Barthélémy
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