7 minutes de terreur sur Mars

Jeudi 6 septembre 2012 // Divers

Espace

Ce 6 août, la Nasa pose son rover Curiosity sur la planète Rouge. Sans doute l’atterrissage le plus audacieux de l’histoire de l’exploration martienne.

Pour la Nasa, ce seront les sept minutes les plus longues : le temps séparant l’entrée de la sonde MSL (Mars Science Laboratory) dans l’atmosphère martienne, lundi prochain à 7h10 (heure de Paris), de l’atterrissage du robot mobile Curiosity que transporte cette sonde, prévu à 7 h 17. Des minutes d’autant plus intenses que les signaux annonciateurs du succès (espérons-le !) parcourront 254 millions de kilomètres pour atteindre la Terre et parviendront au QG de l’opération, le Jet Propulsion Laboratory (JPL), en Californie, à 7h31 seulement.

Pourquoi une telle tension ? MSL n’est pas le premier atterrisseur martien :bien d’autres robots, fixes ou mobiles, tous américains d’ailleurs, l’ont précédé. Mais les enjeux n’ont jamais été aussi élevés, en termes de science et de technique. Curiosity est de très loin le robot d’exploration de la planète rouge le plus complexe jamais réalisé : il est lourd (899 kilogrammes, 5 fois la masse de ses prédécesseurs Spirit et Opportunity), véloce (jusqu’à 200 mètres par jour, un progrès d’un facteur 10), capable de recherches approfondies (11 instruments totalisant 75 kilogrammes, contre 5 instruments et 5 kilogrammes pour Spirit et Opportunity). Il suscite d’immenses espoirs de découvertes sur l’histoire de Mars, et sur la possibilité que la vie soit apparue sur cette planète dans un lointain passé.

Pour que cette prodigieuse quête commence, il faut que MSL relève un défi technique sans précédent : déposer Curiosity avec une douceur et une précision extrêmes sur le sol martien, en utilisant une technique révolutionnaire, dont la complexité est un peu effrayante. Ce n’est pas pour rien que la Nasa a illustré la séquence d’arrivée de MSL sur Mars par un clip vidéo intitulé Seven Minutes of Terror, qui connaît un incroyable succès sur Internet. Sept minutes de terreur en effet : pour la Nasa, qui a investi 2,5 milliards de dollars dans cette mission ; pour la communauté scientifique, qui en attend un immense progrès des connaissances sur l’évolution des planètes et de la vie, et pour le grand public partout dans le monde, que l’exploration de Mars passionne, et qui pourra, avec Curiosity, parcourir virtuellement la planète rouge en HD et en 3D.

La séquence finale d’arrivée sur Mars de MSL, après deux cent cinquante-quatre jours de voyage et un trajet de 567 millions de kilomètres, ne dure au total que sept minutes, mais elle comprend plusieurs phases imbriquées qui doivent toutes être conduites avec succès. La première, d’une durée de quatre minutes, est la rentrée dans la haute atmosphère martienne, à 125 kilomètres d’altitude, à une vitesse de 21000 kilomètres-heure, suivie d’un ralentissement brutal, du fait du frottement de l’air, sous là protection d’un bouclier thermique en matériau réfractaire de 4,5 mètres de diamètre.

En sustentation à 20 mètres au-dessus du sol martien

La deuxième est un freinage par parachute, qui commence à 11 kilomètres d’altitude, alors que la vitesse de la sonde n’est plus que de 1 400kilomètres-heure - et se prolonge deux minutes. Mais dans l’atmosphère ténue de Mars (cent fois moins dense que celle de la Terre), un parachute ne suffit pas à ralentir un véhicule du poids de MSL. Des rétrofusées entrent en jeu, à 1600 mètres d’altitude et à une vitesse de 290 kilomètres-heure. En moins d’une minute, elles vont immobiliser MSL à 20 mètres au-dessus du sol martien.

Cette manoeuvre est déjà complexe et risquée. Pourquoi ne pas la poursuivre jusqu’à la surface, de la manière dont les vaisseaux Apollo se posaient sur la Lune ? C’est là que l’opération se corse et devient vraiment "terrorisante" : pour éviter de soulever un nuage de poussières qui encrasseraient Curiosityet ses précieux instruments, la Nasa a décidé de procéder de la façon dont on dépose une charge depuis un hélicoptère en sustentation : en la descendant au bout d’un câble ! Depuis MSL maintenue en altitude par ses rétrofusées, Curiosity va descendre au bout d’un filin et être déposé à la vitesse réduite de 2,7 kilomètres-heure... Trente secondes de descente un suspense presque insoutenable ! Dès que le contact avec le sol sera confirmé, le filin sera sectionné et la plate-forme porteuse, sous la poussée de ses moteurs-fusées, s’éloignera pour s’écraser à bonne distance.

Quand saura-t-on si tout a bien fonctionné ? Dès 7 h 31, si les signaux transmis par Curiosity sont bien relayés vers la Terre par deux satellites martiens en orbite depuis des années (Mars Odyssey, depuis 2001, et Mars Reconnaissance Orbiter, depuis 2006). Mais il faudra des heures, voire des jours, pour disposer du film, sans aucun doute extraordinaire, pris par une caméra installée sous le ventre de Curiosity, pendant les dernières minutes de la descente.

Et ensuite ? Plusieurs semaines seront nécessaires pour procéder à toutes les vérifications, avant que le robot mobile se mette en route, sur son train de six roues motrices, et entreprenne l’exploration du fond du cratère Gale (son site d’arrivée, juste au sud de l’équateur). Parmi ses objectifs, il lui faudra gravir les premières rampes du piton central du cratère, le mont Sharp, qui s’élève jusqu’à 5 kilomètres au-dessus du fond de Gale, et recèle sans doute, dans ses strates accumulées, des informations suries milliards d’années d’histoire de la planète rouge.

La mission de Curiosity doit durer une année martienne, soit quatre-vingt-dix- huit semaines terrestres. Mais avec sa source d’énergie nucléaire (un générateur radio-isotopique utilisant du plutonium-238 comme source de chaleur),le robot pourra fonctionner bien plus longtemps : peut-être plus de dix ans.

Que découvrira-t-il ? La Nasa se veut très prudente et se refuse à qualifier la mission de Curiosity d’investigation sur la "vie martienne". Officiellement, l’objectif est de rechercher si les conditions régnant sur la planète rouge dans un lointain passa, au cours d’une époque dite "noachienne" soit approximativement le premier milliard d’années d’existence de Mars , étaient propices à l’apparition d’une vie semblable à celle qui s’est développée sur Terre. Il s’agit donc de savoir quelles étaient la température, la pression et la composition de l’atmosphère de l’époque, l’activité volcanique, l’étendue et la nature des surfaces aquatiques, si des molécules organiques pouvant servir de matériaux à la vie étaient présentes, etc. Officiellement toujours, si les résultats obtenus sont positifs, ils serviront à préparer des expériences futures qui, elles, seront focalisées sur le sujet de la vie martienne.

Mais au-delà de la prudence scientifique, les espoirs placés dans la mission de Curiosity sont en réalité bien plus élevés, et s’appuient sur des connaissances déjà riches sur l’histoire martienne. On sait en effet, grâce aux missions d’étude de Mars menées ces quinze dernières années, que la planète rouge a été humide et relativement chaude pendant des centaines de millions d’années, avant de devenir un désert sec et glacial il y a environ trois milliards d’années. On connaît les régions où se sont déposés des minéraux associés à la présence d’eau à l’état liquide et l’on a identifié les zones les plus propices à l’apparition éventuelle d’une vie martienne : le site du cratère Gale n’a pas été choisi par hasard !

Il s’agit désormais d’approfondir des travaux déjà prometteurs et de trouver des endroits où des matériaux datant de l’époque "noachienne" ont été bien préservés, en particulier pour ce qui est de la présence de molécules organiques. Curiosity est magnifiquement équipé pour ces tâches, avec une caméra munie d’un microscope, une foreuse à percussion capable de réduire la roche en poussière, une pelle pouvant prélever les fragments de celle-ci et les placer dans des laboratoires d’analyse physique et chimique, en mesure de déceler la présence de quantités infimes de matériaux organiques.

Certes, le robot mobile de la Nasa n’a pas pour but de détecter directement la présence de micro-organismes martiens, en cherchant à cultiver et à faire croître ceux-ci. Mais cela est d’autant moins limitatif que l’on est presque sûr que la vie martienne, si elle est apparue un jour, ne subsisterait plus, le cas échéant, à la surface peu hospitalière de la planète rouge, mais plutôt en profondeur.

En revanche, Curiosity pourrait collecter suffisamment d’éléments en faveur, ou en défaveur, de l’existence passée d’une vie martienne, pour changer profondément les conceptions sur l’apparition et l’évolution de la vie dans le Système solaire et ailleurs dans l’Univers. Et l’on peut même rêver qu’il observe des fossiles de micro-organismes martiens.

Curiosity est une sonde américaine, mais elle est fondamentale pour toute la science mondiale. Des spécialistes de nombreux pays y sont associés et l’on peut souligner le rôle des laboratoires français, soutenus par le Cnes, dans la fourniture, entre autres, d’éléments essentiels d’un des grands instruments du robot, ChemCam, qui combine un laser pouvant vaporiser une roche à distance et un système optique d’analyse de la composition de cette roche.

Lorsqu’elle pénétrera dans l’atmosphère martienne, MSL sera ainsi porteuse d’espoirs universels. Son échec serait une tragédie scientifique. Mais la Nasa a démontré dans le passé une telle compétence pour ce type d’expérience que l’espérance doit l’emporter sur la terreur... 

ALAIN DUPAS
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