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Comment les futurs échantillons martiens quitteront la planète rouge

Crédits : NASA/JPL-Caltech .)

En février dernier, la NASA jetait son dévolu sur la société Northtop Grumman pour développer la fusée sera chargée de placer en orbite les échantillons martiens mis de côté par Perseverance, où ils pourront être récupérés pour être rapportés sur Terre. Que sait-on sur ce petit véhicule ?

Le déroulé de la mission

Vous le savez : la NASA et l’Agence spatiale européenne vont de nouveau collaborer pour tenter ce qui n’a jamais été fait : rapporter sur Terre des échantillons de la planète rouge.

Dans le cadre de cette mission, nommée Mars Sample Return, tout commence avec Perseverance. La mission principale du rover consistera à sonder le sol à la recherche de traces de vie passée. Il est alors prévu de mettre quelques échantillons de roche sous scellé. Ces derniers seront ensuite laissés en surface en attendant d’être ramassés.

Dans un second temps, probablement en 2026, la NASA enverra un nouvel atterrisseur sur Mars. Une fois sur place, celui-ci déploiera le Sample Fetch Rover, un petit véhicule chargé de ramasser les échantillons mis de côté par Perseverance. Ces derniers seront alors déposés dans le Mars Ascent Vehicule, une petite fusée qui décollera au printemps 2029 pour se placer en orbite autour de la planète rouge.

Une sonde, le Earth Return Orbiter, viendra récupérer ces échantillons directement en orbite, avant de les rapporter sur Terre, probablement au début des années 2030.

Mais alors, qui s’occupera de quoi ? Pour faire simple, le Sample Fetch Rover et la sonde chargée de rapporter les échantillons sur Terre seront gérés par l’ESA et Airbus. La NASA, de son côté, fourbira l’atterrisseur et le véhicule d’ascension par le biais de la société Northrop Grumman. C’est ce dernier engin qui nous intéresse aujourd’hui.

NASASpaceflight s’est en effet récemment entretenu avec les responsables de Northrop Grumman pour évoquer l’architecture de ce projet.

mars échantillons
Schéma du déroulé de la mission. Crédits : ESA

La gestion du froid

Northrop Grumman n’en est pas à son premier “rodéo martien”. La société s’est en effet déjà illustrée avec les systèmes d’atterrissage de la mission Pathfinder/Sojourner, puis avec les rovers Spirit et Opportunity.

Pour cette prochaine mission, la société fournira une fusée à propergol solide à deux étages de trois mètres de haut. C’est un bon système de propulsion. Bien compris. Bon pour le froid. Parce qu’il va faire froid“, souligne l’analyste David McGrath.

Ce type de propulseur vieillit également bien. Nous le savons en partie grâce à l’expérience LDEF (Long Duration Exposure Facility). Lancée en orbite terrestre basse le 6 avril 1984 par la navette spatiale Challenger, elle devait initialement être récupérée onze mois plus tard. Cependant, une série de remaniements de mission en 1984 et 1985 suivie de la catastrophe de Challenger ont finalement retardé sa récupération jusqu’en janvier 1990 par la navette Columbia.

Les informations du LDEF et d’autres études sur le vieillissement nous donnent l’assurance que cette exposition plus longue que d’habitude au vide et au froid ne sera pas un problème“, note le chercheur.

La gestion du froid sera l’un des éléments clés de cette phase de mission, d’autant que la fusée aura moins de 40 watts de puissance fournis par l’énergie solaire pour maintenir son propergol solide dans des plages de température de mission acceptables (idéalement -20 °C). Pour aider maintenir ces températures, la fusée disposera d’un revêtement thermique.

Ce revêtement thermique sera également conçu pour s’ouvrir par le haut afin que les échantillons martiens collectés puissent être chargés à l’intérieur de leur capsule. Là encore, le timing sera délicat. En effet, ce revêtement ne devra pas être ouvert trop longtemps pour éviter que les températures chutent en dessous des niveaux acceptables. Ainsi, l’intégration des échantillons à l’intérieur devra peut-être se faire en plusieurs fois.

Un décollage pas comme les autres

Pour le décollage, la NASA a demandé une durée de combustion d’environ 70 secondes pour le premier étage et  d’environ 25 secondes pour le second. Toutefois, avant, il va falloir décoller, ce qui n’a jamais été tenté auparavant sur une autre planète.

Placée sur son atterrisseur, la petite fusée ne pourra pas allumer son moteur directement. Aussi, il faudra lancer la fusée en l’air, puis d’allumer le premier étage. “Fondamentalement, ils vont utiliser un ressort et pousser la fusée dans les airs“, souligne McGrath. “Et étant donné que la gravité martienne représente un tiers de celle de la Terre, vous avez un peu plus de temps avant qu’il ne recontacte le sol. Il y a donc beaucoup de temps pour qu’il s’enflamme.”

Le Thrust Vector Control system du véhicule lui permettra ensuite de se placer sur la bonne trajectoire.

Enfin, la météo sera également un facteur clé pour le décollage du cratère Jezero. Avec une cargaison si précieuse, les responsables de mission ne prendront aucun risque. Aussi, une parfaite maîtrise de ces conditions climatiques sera indispensable pour autoriser le lancement.