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Mars Science Laboratory : sélection du site d’atterrissage

le 23-09-2008 à 13:16

Alors que Phoenix n’a pas encore terminé sa mission et que les increvables robots Spirit et Opportunity sont eux aussi toujours en course à la surface de Mars, la communauté scientifique prépare déjà le prochain atterrissage d’un engin sur Mars. Prévue pour être lancée dans un an si le calendrier est respecté, la mission Mars Science Laboratory (MSL) a pour but de faire atterrir un robot de 850 kg sur le sol martien, équipé d’une multitude d’instruments scientifiques.


Vue d’artiste du robot Mars Science Laboratory explorant la surface martienne
(crédit : NASA/JPL)

Mars Science Laboratory : le mastodonte martien !

Le robot MSL (aucun nom plus poétique ne lui a été attribué par la NASA pour le moment…donc nous le nommerons conventionnellement MSL) est véritablement un mastodonte par rapport aux robots précédents envoyés sur Mars. De la taille d’une petite jeep, il sera capable de se déplacer jusqu’à 90 mètres par heure grâce à ses six roues motrices, et parcourra peut-être plusieurs dizaines de kilomètres durant sa mission qui est prévue pour durer une année martienne (soit 687 jours terrestres), voire plus si les conditions techniques du robot le permettent ! Mais le plus intéressant dans ce nouveau robot, outre sa taille et ses capacités de déplacement, c’est le formidable ensemble d’instruments scientifiques qu’il possède. Jamais des instruments scientifiques aussi avancés n’ont été envoyés sur la planète rouge. Ces instruments, qui impliquent des centaines de chercheurs à travers le monde, y compris en France, seront capables de donner des informations sur la géologie, l’atmosphère et les conditions environnementales du site d’atterrissage. Certains permettront également d’effectuer des analyses physiques et chimiques d’une grande précision, et détecteront peut-être les traces laissées dans les roches par une forme de vie passée sur Mars... En effet, un des grands enjeux de la mission MSL est de répondre à la question suivante : Mars a-t-elle un jour connu des conditions environnementales propices à l’épanouissement de la vie ? et si oui, ce potentiel d’habitabilité est-il toujours d’actualité aujourd’hui ?
Après les rovers Spirit et Opportunity, dont la mission était de d’éclaircir l’histoire de l’écoulement d’eau liquide sur leurs sites d’atterrissages respectifs, après Phoenix qui a cherché à savoir si la région boréale martienne était habitable et quelle était son histoire, MSL sera chargé d’apporter des indices sur l’habitabilité d’une autre région de Mars, et peut-être découvrira-t-il de possibles bio-signatures dans les roches qu’il analysera.


Le robot Mars Science Laboratory en cours d’assemblage en août 2008
(crédit : NASA/JPL)

La sélection d’un site d’atterrissage : un processus difficile et crucial

Le lancement de MSL est actuellement prévu entre le 15 septembre et le 4 octobre 2009, et l’atterrissage sur Mars s’effectuera entre le 10 juillet et le 14 septembre 2010. Mais on ne sait pas encore dans quelle région martienne se posera le robot.

Où atterrir ? Il s’agit d’une épineuse question pour une mission spatiale de ce type. Il faut arriver à sélectionner un site d’atterrissage qui puisse être à la fois intéressant d’un point de vue scientifique (un site au fort potentiel de découverte, où il serait possible d’identifier d’éventuelles bio-signatures…) et suffisamment sûr pour que l’atterrissage se déroule dans de bonnes conditions (peu de reliefs, pas de gros rochers ni de rafales de vent trop violentes…). La sélection du site d’atterrissage est donc une étape décisive de la mission qui implique à la fois les scientifiques, friands de nouvelles découvertes et désireux de se poser dans une région scientifiquement riche, et les ingénieurs, concepteurs de l’engin, qui font tout pour minimiser les risques d’accidents pouvant compromettre la mission. Ainsi, le meilleur site sera un compromis entre sécurité de l’atterrissage et intérêt scientifique.


Carte de la planète Mars sur laquelle ont été placés les sites d’atterrissage des missions passées (en jaune) et ceux envisagés pour la mission Mars Science Laboratory (en blanc)
(crédit : NASA/JPL)

Du 15 au 17 septembre 2008 en Californie se tenait la troisième réunion pour la sélection du site d’atterrissage de MSL. Lors de cette réunion, chaque équipe de scientifiques présente l’intérêt du site d’atterrissage qu’elle propose à l’aide d’images et de données géologiques inédites obtenues grâce aux sondes actuellement en orbite martienne (Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter et Mars Odyssey). Il s’en suit un débat et un échange de questions entre l’auditoire composé des autres scientifiques et de responsables de la mission. Puis un vote final classe les sites en fonction de leurs intérêts scientifiques. Les réunions précédentes avaient permis d’établir une liste de 33, puis 16 puis 10, puis 7 sites potentiels au fur et à mesure que les débats écartaient les sites trop dangereux, peu intéressants, ou ceux pour lesquels les données sont encore trop peu nombreuses.

À l’issu de cette dernière réunion, la NASA a communiqué le classement provisoire des sites qui ont retenu l’attention des scientifiques (les notes obtenues -ramenées sur 20- sont données entre parenthèses) :
Trois sites sortent du lot, les cratères Eberswalde (17,8), Holden (17,3) et Gale (16,8). Les sites de Nili Fossae (14,8) et Mawrth Vallis (15,2), se placent en deuxième position et les sites du cratère Miyamoto (9,2) et de South Meridiani (11,3) se classent derniers de la liste.


Les 7 sites demi-finalistes sur lesquels a porté la réunion de septembre 2008
(crédit : NASA/JPL)

Il s’agit pour le moment de simples recommandations concernant l’intérêt scientifique des sites, et pas d’un classement définitif. Vers le début du mois de novembre, la NASA sélectionnera 3 sites sur lesquels des analyses plus importantes seront réalisées (davantage de survols par les sondes martiennes, et donc de données relatives à la géologie du site d’atterrissage). Un réunion d’ingénieurs, consacrée à la faisabilité technique de l’exploration de chaque site sera organisée en janvier 2009, une quatrième réunion de la communauté scientifique aura lieu en avril 2009 et après une dernière réunion commune entre ingénieurs et scientifiques, une recommandation de site d’atterrissage sera soumise à la direction de la NASA, à qui reviendra la charge d’approuver définitivement le site d’atterrissage proposé en juin 2009.

La sélection du site d’atterrissage de MSL, comme cela avait été le cas pour Spirit et Opportunity, est donc un processus très organisé où rien n’est laissé au hasard, tout étant fait pour maximiser les chances de réussite de la mission !


Les cratères Eberswalde, Holden et Gale : les favoris (pour le moment…)

Le cratère Gale, d’un diamètre d’environ 100 km, possède en son centre une montagne culminant à 5 km d’altitude, soit bien plus haut que les remparts même du cratère ! En fait, cela signifie que le cratère Gale est très ancien : il a été enseveli sous des couches de sédiments après sa formation, puis a été ré-exhumé par l’érosion. La montagne de 5 km au centre du cratère est donc un immense monticule de sédiments qui peuvent sans doute nous en dire beaucoup sur l’histoire de Mars. D’autant plus que des couches d'argiles et de sulfates, pouvant préserver des traces de vie passée, y ont été détectées. Les scientifiques qui ont étudié ce site d’atterrissage proposent de faire grimper le robot MSL sur les flancs de la montagne centrale du cratère : peut-être ce rêve deviendra-t-il un jour réalité !…


Le cratère Gale, en jaune l’ellipse délimitant la zone d’atterrissage envisagée
(crédit : NASA/JPL)



Vue d’artiste du cratère Gale. Il mesure 100 km de diamètre et le mont en son centre culmine à 5000 mètres d’altitude !
(crédit : NASA/JPL/image Kees Veenenbos)

Le cratère Holden, de 154 km de diamètre, s’est formé assez tôt au début de l’histoire de Mars. Il résulte de l’impact d’un astéroïde sur un vaste réseau fluvial alimentant plusieurs petits cratères. Lors de l’impact, ce réseau a disparu, et une des rivières qui en faisait partie (Uzboi Vallis) a vu son cours coupé par l’apparition du cratère. Puis les flots de Uzboi Vallis ont fini par percer les remparts du cratère et ont déversé leurs eaux dans l’enceinte du cratère Holden. Ce cratère a donc pu lui aussi abriter un ancien lac. Des traces d’argiles ont été détectées sur les bords du cratère et sous des dépôts d’alluvions en son centre. Ces argiles, comme dans le cas du cratère Gale, peuvent être intéressantes pour préserver d’anciennes traces de vie.


Le cratère Holden, en jaune l’ellipse délimitant la zone d’atterrissage envisagée
(crédit : NASA/JPL)



Couches sédimentaires vue par la caméra HiRiSE de Mars Reconnaissance Orbiter dans le cratère Holden. Ces dépôts sont peut-être vieux de 3,7 milliards d’années…
(crédit : NASA/JPL/University of Arizona)

Le cratère Eberswalde est un site d’atterrissage intéressant pour MSL car il possède en son sein un bel exemple de delta. Il s’agit d’un petit cratère d’une vingtaine de kilomètres de diamètre, recouvert lors de l’impact qui a formé le cratère Holden voisin, puis remis au jour par l’érosion. Les scientifiques pensent que le cratère Eberswalde a abrité un lac pendant une longue durée à l’échelle des temps géologiques. Comme on l'observe aussi sur Terre, le delta débouchant dans l’ancien lac de Eberswalde a charrié de grandes masses d’alluvions qui se sont déposées rapidement au fond du lac. Cette sédimentation rapide a peut-être permis d’abriter des traces de vie s’il y en a eu… Il ne reste plus qu’à se rendre sur place pour le vérifier !


Le cratère Eberswalde, en jaune l’ellipse délimitant la zone d’atterrissage envisagée
(crédit : NASA/JPL)



Zoom sur le delta “fossile” du cratère Eberswalde
(crédit : NASA/JPL/MSSS)

La description des autres sites d’atterrissages serait tout aussi passionnante ! Cependant, s’ils ont été moins bien notés, c’est parfois parce que l’eau n’y est peut-être pas restée assez longtemps (en effet, mieux vaut privilégier les endroits où l’eau a stagné pendant une longue durée), ou à cause d’une histoire trop complexe avec de multiples évènements dont les traces seraient difficiles à démêler lors d’analyses sur place… N’oublions pas que cette liste n’a rien de définitif, d’autres sites moins bien classés à l’issu de cette réunion peuvent revenir à l’avant de la scène lors des prochaines étapes du processus de sélection.
Orbit-Mars ne manquera pas de vous en tenir informés !

Sources : NASA/JPL/NAS/Martian Chronicles Blog/MSSS

Par Olivier Poch


BONUS : L'arrivée de Mars Science Laboratory sur Mars en images de synthèse :


(crédit : NASA/JPL)

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Crédit image de titre : NASA et Kees Veenenbos - Hébergement & maquette : Futura-Sciences

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