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Phoenix, le bilan : le déroulement de la mission

le 08-03-2009 à 21:40

Premier article d’une série de trois consacrés au bilan de la mission Phoenix.

Le 26 mai 2008 à 01h38 (heure de Paris), l’atterrisseur Phoenix devenait le premier engin spatial à se poser dans la région boréale martienne. Son objectif principal : creuser le sol et la glace pour déterminer l’histoire climatique de la région et son potentiel d’habitabilité (cette région a-t-elle pu réunir des conditions favorables à la vie ?). Phoenix a eu 152 jours martiens pour mener à bien sa mission, avant de devenir silencieux le 2 novembre 2008, ne pouvant plus recharger suffisamment ses batteries avec l’arrivée de l’hiver martien. Aujourd’hui, les scientifiques de la mission exposent leurs premiers résultats et dessinent un premier bilan de la mission.


De l’atterrissage à l’arrivée de l’hiver

Faire atterrir un engin à la surface de Mars n’est jamais simple... L’EDL (pour Entry Descent and Landing) est le nom donné à cette étape cruciale de la mission : trois petites lettres qui font trembler toute l’équipe et qui demandent énormément d’investissement et de tests d’ingénierie. Heureusement pour Phoenix tout s’est bien passé : l’atterrisseur s’est posé sans encombre à la surface de Mars après sept minutes de terreur comprenant la traversée de l’atmosphère, le déploiement du parachute, le largage en chute libre et l’activation des rétrofusées !... Ouf ! (voir notre article : Phoenix envoie ses premières images !)


Moment de tension au Jet Propulsion Laboratory lors de l’atterrissage de Phoenix sur Mars, le 26 mai 2008. (crédit : NASA/JPL)

Une fois sur les lieux, la sonde Phoenix a alors commencé son travail scientifique. Il n’y avait pas une minute à perdre avant l’arrivée inéluctable de l’hiver qui allait tôt ou tard réduire les possibilités d’activité de Phoenix jusqu’à l’obliger à stopper complètement toute communication avec la Terre. Tout cela était bien sûr prévu et la durée nominale de la mission était de 90 jours martiens. Finalement, Phoenix aura tenu 152 jours martiens avant de rendre l’âme (voir notre article : Phoenix s'est tu : fin de la mission !). Et il n’est pas exclu de reprendre contact avec Phoenix à la fin de l’hiver martien (c’est à dire dans deux ans terrestres), s’il survit à cet épisode glacial. Une telle manœuvre sera dans tous les cas tentée, même si les chances sont faibles, mais sait-on jamais...


Photo prise par la caméra HiRise montée sur la sonde Mars Reconnaissance Orbiter. C'est la première photo de Phoenix prise par HiRise depuis que l’atterrisseur a cessé d'émettre. Il n'y a pas de givre à la surface mais un brouillard surplombe le sol. (crédit : NASA/ JPL-Caltech/U. of Arizona)

Le lot des problèmes techniques...

Comme toutes les missions de ce genre, Phoenix a dû faire face à plusieurs problèmes techniques. C’est surtout l’instrument TEGA (pour Thermal and Evolved-Gas Analyser) qui a été à l’origine de nombreux problèmes.

Cet instrument est composé de 8 fours portant les échantillons de sol prélevé à 1000°C. Les gaz issus de la combustion sont par la suite ionisés et analysés par un spectromètre de masse. Un filament, traversé par un courant électrique, permet l’ionisation des gaz provenant de l’échantillon.
Déjà lors de la phase de livraison des instruments et d’assemblage de la sonde, un court-circuit avait été détecté au niveau d’un des deux filaments du spectromètre de masse du TEGA. Celui-ci avait alors été remplacé et l’instrument fonctionnait à nouveau correctement. Cependant, une fois arrivé sur Mars, un court circuit similaire était de nouveau détecté au 4ème jour de la mission... Mais cette panne ne fut pas fatale, TEGA pouvant continuer à fonctionner avec seulement un filament actif au niveau de son spectromètre de masse. Puis au 25ème jour de la mission, un nouveau court-circuit : cette fois-ci au niveau d’un des fours du TEGA, sans doute causé par les vibrations effectuées par un dispositif voisin pour tenter de faire tomber les particules de sol à l’intérieur du four. Là encore, cette panne n’affectait qu’un seul des fours sur les 8, ne compromettant pas la mission. Enfin, notons les problèmes récurrents rencontrés au niveau de l’ouverture des volets de chaque four : nombreux sont ceux qui ne se sont ouverts que très partiellement, empêchant une livraison facile des échantillons... Il s’agirait d’un défaut de conception dû à une mauvaise communication entre l’équipe qui a conçu l’instrument et l’entreprise qui en a réalisé certaines pièces...

Enfin, un problème avec le débit de gaz porteur, qui permet le transport des vapeurs de l’échantillon du four vers le spectromètre de masse, a aussi été indiqué lors de la mission mais n’a apparemment pas compromis les analyses... En bref, Phoenix a donc rencontré beaucoup de problèmes avec son instrument TEGA !


L’instrument TEGA photographié sur Terre lors de son assemblage et en action sur Mars ! Certains volets des fours ne sont ouverts que partiellement et le sol martien délivré pour analyse s’y accumule. (crédit : NASA/ JPL-Caltech/U. of Arizona)

Par ailleurs, un problème de mémoire flash au 22ème jour de la mission a fait très peur aux ingénieurs... rappelant un problème similaire qui était survenu avec le robot Spirit également quelques jours après son arrivée sur Mars. Heureusement, tout a été corrigé rapidement dès les jours qui ont suivi.

Plus de détails sur le déroulement de la mission au jour le jour peuvent être retrouvés sur la page de suivi de la mission en direct, rubrique « compte rendu ».


Des petits trous, toujours des petits trous !...

Outre les observations de l’atmosphère et de la météo martienne, la principale activité de Phoenix a été de creuser des trous dans le sol à l’aide de sa petite pelle mécanique. Les échantillons prélevés lors de ces forages étaient délivrés aux instruments d’analyse tels que les mini-fours du TEGA ou les laboratoire de chimie en phase aqueuse du MECA (pour Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyser). À la fin de la mission, le terrain accessible à la pelle de Phoenix ressemblait à un grand chantier : plus de neuf tranchées ont en effet été creusées.


Mozaïque de photos prises au sol 90 et couvrant la zone de travail de Phoenix. Plus de 9 petites tranchées !
Cliquez ici pour voir l’image.

(crédit : NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Thomas Appéré)

Cependant, celles-ci restent de taille très modeste... Elles ne font que quelques centimètres de profondeur. En cause : la dureté de la glace qui se trouve à peine à 4 ou 5 centimètres de la surface. Dans certains endroits, entre les polygones dessinés à la surface par un possible cycle de gel/dégel de la glace, la pelle a pu creuser plus profondément, jusqu’à 23 centimètres, sans rencontrer de glace. Les scientifiques auraient beaucoup aimé creuser plus profondément dans le sol martien, jusqu’à 50 centimètres voire un mètre comme cela était prévu initialement. Cela aurait sans doute permis de faire davantage de découvertes, de mieux comprendre l’histoire géologique et climatique du site d’atterrissage, mais cela n’a pas été fait. Pourquoi ? La réponse quelques lignes plus bas !...


Plus de trois semaines perdues pour tenter l’analyse de la glace d’eau, en vain...

La présence de glace d’eau sur Mars était déjà bien établie avant l’arrivée de Phoenix. Les données spectroscopiques recueillies par les sondes en orbite avaient permis la détection de glace d’eau sur les calottes polaires et un instrument de la sonde Mars Odyssey avait cartographié l’abondance d’hydrogène (principal atome constituant la molécule d’eau H2O) dans les premiers mètres du sous-sol martien, révélant l’étendue des terrains comportant de l’eau glacée en sous-surface. C’est précisément pour analyser cette eau que Phoenix s’est posé là, dans Vastitas Borealis. Phoenix a confirmé cette présence en reniflant cette glace d’eau à l’aide de son intrument TEGA, (voir notre article : Phoenix : de la glace sous un sol basique et peu salé !) mais on ne peut pas dire qu’il a « découvert » sa présence comme bons nombres de médias se sont empressés de le clamer...


Le fond de cette tranchée cache une table de glace d’eau que Phoenix aura tenté de creuser, de broyer et d’analyser... en vain ! Les zones blanches visibles ici sont des dépôts de givre de glace d’eau. (crédit : NASA/ JPL-Caltech/U. of Arizona/Thomas Appéré)

Il était prévu que Phoenix prélève de cette glace d’eau pour analyser finement sa masse à l’aide de son instrument TEGA, le rapport d’isotopes de l’hydrogène constituant cette eau aurait en effet fourni des informations sur son histoire : par exemple, quand et par quel processus s’est-elle déposée là ? Hélas, cette glace s’est montrée extrêmement difficile à prélever et à analyser. En effet, la couche de glace s’est avérée difficile à percer, la texture du sol (constitué de très petits grains très collants) et les défauts de conception de l’instrument TEGA (exposés plus haut) ont rendu finalement impossible l’analyse de cette glace. L’équipe de Phoenix a passé environ un mois de la mission à tenter de livrer de la glace à l’instrument TEGA, mais toutes les tentatives se sont soldées par un échec. Le temps perdu à essayer de délivrer cette glace aurait pu être mis à profit pour d’autres observations scientifiques d’intérêt. Aujourd’hui, bon nombre de scientifiques impliqués dans la mission indiquent que l’administration de l’agence spatiale américaine a fait pression pour que l’analyse de cette glace soit réalisée avant toute chose, faisant malheureusement perdre beaucoup du temps de vie opérationnel précieux de Phoenix.


Quand l’administration de la NASA s’en mêle...

La revue Nature indique ainsi dans un article du mois de décembre 2008 qu’ « à la fin du mois de juin, la consigne avait été donnée à l’équipe de Phoenix de traiter son prochain échantillon pour l’instrument TEGA comme le dernier, et de chercher à prélever un échantillon de glace dure avant de faire quoi que ce soit d’autre. L’équipe de Tucson [l’université qui devait normalement gérer les opérations de manière indépendante] avait perdue son autonomie. » Le responsable de la mission, Peter Smith, avoue n’avoir pas apprécié la façon de faire de l’agence américaine et William Boynton, responsable de l’instrument TEGA déclare qu’après tous les soucis rencontrés avec l’instrument, « la NASA avait vraiment peur... que si nous n’arrivions jamais à obtenir la glace [dans l’instrument TEGA] ce serait fâcheux ».

Ainsi va la science !... L’équipe d’une mission comme celle de Phoenix doit ainsi faire face à des compromis plus ou moins politiques : une agence dont le credo d’exploration de Mars depuis plusieurs années est « Follow the Water » (« Suivre l’eau ») se devait d’analyser enfin ce Graal de l’eau martienne ! Mais si l’équipe de la mission avait pu abandonné plus tôt cette analyse de glace, qui se soldait jour après jour par des échecs, peut-être aurait-il été possible de creuser plus profondément entre les polygones du sol, à l’endroit où Phoenix a pu creuser une tranchée de 23 centimètres. Le sol présent entre les polygones de glace pouvait en effet receler de précieuses informations...


Une des premières images transmises par Phoenix après son atterrissage. On distingue au sol des sillons qui forme une sorte de carré, un des polygones qui recouvrent le site d’atterrissage de Phoenix à perte de vue. Peut-être creuser plus profondément dans l’un de ces sillons aurait été intéressant... mais Phoenix n’a pas eu le temps de s’y consacrer ! (crédit : NASA/ JPL-Caltech/U. of Arizona)


Fin de ce premier article faisant le bilan de la mission Phoenix.
Deuxième article : "Phoenix, le bilan : des indices d'habitabilité"

Par Olivier Poch

Sources : NASA/JPL/Planetary Society/“Mars exploration: Phoenix: a race against time” by Eric Hand, Nature, Dec 2008

  • Pour revivre la mission de Phoenix, rendez-vous sur la page « Missions en direct ! » d’Orbit-Mars et dans la Galerie d’images !

  • Plus d'informations sur la sonde dans notre dossier : cliquez ici !



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