Beagle 2 -Beagle 2
Type de mission | Atterrisseur sur Mars |
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Opérateur | Centre spatial national |
Identifiant COSPAR | 2003-022C |
Site Internet | www |
Durée de la mission | 6 mois (prévu) |
Propriétés du vaisseau spatial | |
Masse à l'atterrissage | 33,2 kg (73 livres) |
Masse de la charge utile | Instruments scientifiques de 9 kg (20 lb) |
Dimensions | Plié : 1 m de diamètre Déplié : 1,9 m de diamètre Hauteur : 12 cm |
Puissance | 60W |
Début de mission | |
Date de lancement | 2 juin 2003, 07:45 UTC |
Fusée | Soyouz-FG / Fregat |
Site de lancement | Cosmodrome de Baïkonour |
Prestataire | EADS Astrium |
Atterrisseur sur Mars | |
Date d'atterrissage | 25 décembre 2003, 02:45 UTC |
Site d'atterrissage |
Isidis Planitia , Mars 11.52879°N 90.43139°E 11°31′44″N 90°25′53″E / |
Le Beagle 2 est un atterrisseur britannique inopérant qui a été transporté par la mission Mars Express 2003 de l' Agence spatiale européenne . Il était destiné à une mission d' astrobiologie qui aurait recherché la vie passée depuis la surface jusqu'à 1,5 mètre sous l'extérieur de Mars.
Le vaisseau spatial a été déployé avec succès depuis Mars Express le 19 décembre 2003 et devait atterrir à la surface de Mars le 25 décembre ; cependant, l'ESA n'a reçu aucune communication de l'atterrisseur à son heure d'atterrissage prévue sur Mars. L'ESA a déclaré la mission perdue en février 2004 après de nombreuses tentatives pour contacter le vaisseau spatial.
Le Beagle 2 est le destin est resté un mystère jusqu'en Janvier 2015, quand il était situé sur la surface de Mars dans une série d'images de la NASA 's Mars Reconnaissance Orbiter HiRISE caméra. Les images suggèrent qu'il a atterri en toute sécurité, mais deux des quatre panneaux solaires du vaisseau spatial ne se sont pas déployés, bloquant l'antenne de communication du vaisseau spatial.
Le Beagle 2 doit son nom au HMS Beagle , le navire qui emmena le naturaliste Charles Darwin dans son voyage autour du monde.
Fond
Le Beagle 2 a été conçu par un groupe d'universitaires britanniques dirigé par le professeur Colin Pillinger de l' Open University en collaboration avec l' Université de Leicester . Le projet a été conçu et développé par plusieurs universitaires et entreprises britanniques. Le nom du vaisseau spatial reflétait son objectif de rechercher des signes de vie passée ou présente sur Mars , comme l'explique Pillinger :
" Le HMS Beagle était le navire qui a emmené Darwin dans son voyage autour du monde dans les années 1830 et a permis à notre connaissance de la vie sur Terre de faire un véritable saut quantique. Nous espérons que Beagle 2 fera la même chose pour la vie sur Mars . "
Isidis Planitia , un énorme bassin sédimentaire plat qui recouvre la frontière entre les anciens hauts plateaux et les plaines du nord de Mars, a été choisi comme site d'atterrissage et une ellipse de 50 sur 8 kilomètres (31,1 sur 5,0 mi) centrée sur 11,53°N 90,50°E a été choisi. L'atterrisseur devait fonctionner pendant environ 180 jours et une mission prolongée pouvant aller jusqu'à une année martienne (687 jours terrestres ) était possible. Les objectifs de l'atterrisseur Beagle 2 étaient de caractériser la géologie , la minéralogie , la géochimie et l'état d'oxydation du site d'atterrissage des propriétés physiques de l' atmosphère et des couches de surface, de collecter des données sur la météorologie martienne , le climat et de rechercher des biosignatures . 11°32′N 90°30′E /
Le chercheur principal, Colin Pillinger, a mis en place un consortium pour concevoir et construire le Beagle 2 . Les principaux membres et leurs responsabilités initiales étaient :
- Université Ouverte – Leader du Consortium & expérimentations scientifiques
- Université de Leicester - Gestion de projet, gestion de mission, équipe des opérations aériennes, gestion des instruments et expériences scientifiques
- Astrium – Partenaire industriel principal
- Martin-Baker – Système d'entrée, de descente et d'atterrissage
- Logica – Logiciel de croisière, d'entrée, de descente et d'atterrissage
- SCISYS – Logiciel segment sol et atterrisseur
- Université du Pays de Galles, Aberystwyth – Bras robotique
- McLaren Applied Technologies - matériaux composites pour les panneaux solaires
La principale phase de développement a commencé en 2020, Astrium a pris la responsabilité de la gestion du programme et Leicester a assumé la responsabilité de la gestion de la mission qui impliquait les préparatifs des opérations après le lancement et le centre de contrôle des opérations.
Dans un effort pour faire connaître le projet et obtenir un soutien financier, ses concepteurs ont recherché et obtenu l'approbation et la participation d'artistes britanniques. L'indicatif de la mission a été composé par le groupe Blur , et la 'test card' (Calibration Target Plate) destinée à calibrer les caméras et les spectromètres de Beagle 2 après l'atterrissage a été peinte par Damien Hirst .
Le Lander Operations Control Center (LOCC) était situé au National Space Center de Leicester , à partir duquel le vaisseau spatial était contrôlé, et était visible par le public visitant le centre. Le centre de contrôle comprenait des systèmes opérationnels pour contrôler Beagle 2 , des outils d'analyse pour l'ingénierie de traitement et la télémétrie scientifique, des outils de réalité virtuelle pour préparer des séquences d'activités, des systèmes de communication et le modèle d'essai au sol (GTM). Le GTM était composé de différentes versions des systèmes Beagle 2 , rassemblées pour fournir un ensemble complet d'électronique d'atterrisseur. Le GTM a été utilisé presque en continu pour valider les commandes techniques et scientifiques, répéter la séquence d'atterrissage et valider le logiciel embarqué.
Le financement:
L'atterrisseur Beagle 2 a été financé dans le cadre d'un accord de partenariat impliquant l'Open University, EADS-Astrium, le DTI, le Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC), l'Office of Science and Technology et l'ESA. Le financement provient également du National Space Science Center et de la Wellcome Foundation. Les principaux chercheurs britanniques de Beagle 2 provenaient de l'Open University (package d'analyse de gaz), de l'Université de Leicester (capteurs environnementaux et spectromètre à rayons X) et du Mullard Space Science Laboratory (systèmes d'imagerie).
— ESA
Le budget est secret mais a été estimé entre 30 et 50 millions de livres sterling en 2004, ce qui, aux taux de change en vigueur à l'époque, serait d'environ 43 à 71 millions d' euros ou 54 à 89 millions de dollars US . Le magazine New Scientist a annoncé un budget de 40 millions de livres sterling pour Beagle 2 , et un autre média a déclaré 50 millions de livres sterling . Cependant, une partie du travail est connue pour avoir été donnée ou réalisée au prix coûtant.
Vaisseau spatial et sous-systèmes
- Bras robotique et analyseurs
Beagle 2 avait un bras robotique connu sous le nom de Payload Adjustable Workbench (PAW), conçu pour être étendu après l'atterrissage. Le bras mesure 109 cm (43 pouces) de long lorsqu'il est complètement étendu, et il peut atteindre environ 70 cm (28 pouces) jusqu'aux rochers les plus proches. Le PAW contient une paire de caméras stéréo , un microscope (avec une résolution de 6 micromètres ), un spectromètre Mössbauer , un spectromètre à rayons X , une perceuse pour collecter des échantillons de roche et une lampe spot.
Des échantillons de roche devaient être passés par le PAW dans un spectromètre de masse et un chromatographe en phase gazeuse dans le corps de l'atterrisseur - le GAP (Gas Analysis Package), pour mesurer les proportions relatives des différents isotopes du carbone et du méthane . Étant donné que le carbone est considéré comme la base de toute vie, ces lectures auraient pu révéler si les échantillons contenaient des restes d'organismes vivants. Le méthane atmosphérique est une autre signature de la vie existante, bien que les processus géologiques puissent également en être une source.
- Taupe
Beagle 2 était également équipé d'un petit outil de récupération d'échantillons nommé Planetary Undersurface Tool ou PLUTO (surnommé la taupe), qui aurait été déployé par le bras robotique. PLUTO avait un mécanisme à ressort comprimé conçu pour lui permettre de se déplacer sur la surface à une vitesse de 20 mm par seconde et de s'enfouir dans le sol, prélevant un échantillon souterrain dans une cavité à son extrémité. PLUTO est attaché à l'atterrisseur par un câble d'alimentation de 3 m qui pourrait servir de treuil pour ramener l'échantillon à l'atterrisseur. Il avait la capacité de creuser à des profondeurs allant jusqu'à 1,5 m.
- Caractéristiques
L'atterrisseur avait la forme d'un bol peu profond d'un diamètre de 1 m (39,4 pouces) et d'une profondeur de 0,25 m (9,8 pouces). Le couvercle de l'atterrisseur est articulé et plié pour révéler l'intérieur de l'engin qui contient une antenne UHF , le bras robotique de 0,75 m (2,5 pi) de long et l'équipement scientifique. Le corps principal contient également la batterie, les télécommunications , l'électronique et le processeur central, les appareils de chauffage et des éléments de charge utile supplémentaires (capteurs de rayonnement et d'oxydation). Le couvercle lui-même aurait dû se déplier pour exposer quatre panneaux solaires en forme de disque . L'ensemble de l'atterrisseur (comprenant le bouclier thermique, les parachutes et les airbags) avait une masse de 69 kg (152 lb) au lancement, mais l'atterrisseur réel ne pesait que 33,2 kg (73 lb) au toucher des roues.
Le segment sol est dérivé du noyau logiciel de l'Agence spatiale européenne connu sous le nom de SCOS2000. Conformément au thème du faible coût de la mission, le logiciel de contrôle a été le premier du genre conçu sur un ordinateur portable.
Profil de la mission
Mars Express a été lancé de Baïkonour le 2 juin 2003 à 17h45 UTC . Beagle 2 était un atterrisseur martien initialement monté sur le pont supérieur de l' orbiteur Mars Express . Il a été libéré de l'orbiteur sur une trajectoire balistique vers Mars le 19 décembre 2003. Beagle 2 a marché pendant six jours après sa libération et est entré dans l'atmosphère martienne à environ 20 000 km/h (12 000 mph) le matin du 25 décembre. L'atterrisseur était protégé de la chaleur d'entrée par un bouclier thermique enduit de NORCOAT, un matériau d'ablation fabriqué par EADS . On estime que la compression de l'atmosphère martienne et le rayonnement du gaz chaud ont conduit à un taux de chauffage maximal d'environ 100 W /cm².
Après décélération dans l'atmosphère martienne, les parachutes se sont déployés, et à environ 200 m au-dessus de la surface de grands airbags se sont gonflés autour de l'atterrisseur pour le protéger lorsqu'il touche la surface. L'atterrissage a eu lieu vers 02:45 UTC le 25 décembre 2003.
Après analyse des images obtenues en 2015, il a été supposé qu'après l'atterrissage, les sacs se sont dégonflés et le haut de l'atterrisseur s'est ouvert. Cependant, ces images suggèrent qu'au plus seulement deux des quatre panneaux solaires ont été déployés. Un signal devait être envoyé à Mars Express après l'atterrissage et un autre le lendemain matin (local) pour confirmer que Beagle 2 a survécu à l'atterrissage et à la première nuit sur Mars. Une image panoramique de la zone d'atterrissage devait ensuite être prise à l'aide de la caméra stéréo et d'un miroir escamotable, après quoi le bras de l'atterrisseur aurait été relâché. Le bras de l'atterrisseur devait déterrer des échantillons à déposer dans les différents instruments d'étude, et la "taupe" aurait été déployée, rampant sur la surface à une distance d'environ 3 mètres de l'atterrisseur et s'enfouissant sous les rochers pour collecter des échantillons de sol. pour l'analyse.
Le gouvernement britannique a dépensé plus de 22 millions de livres sterling ( 40 millions de dollars américains ) pour Beagle 2 , le reste du total de 44 millions de livres sterling ( 80 millions de dollars américains ) provenant du secteur privé.
Échec de la mission
Bien que l' engin Beagle 2 se soit déployé avec succès à partir du "navire-mère" de Mars Express , la confirmation d'un atterrissage réussi n'a pas été donnée. Il aurait dû venir le 25 Décembre 2003, lorsque Beagle 2 devait être contacté la NASA de 2001 Mars Odyssey engin spatial qui était déjà en orbite. Les jours suivants, le télescope Lovell de Jodrell Bank n'a pas non plus capté un signal de Beagle 2 . L'équipe a déclaré qu'elle "gardait espoir" de trouver un signal de retour réussi.
Des tentatives ont été faites en janvier et février 2004 pour contacter Beagle 2 à l' aide de Mars Express . La première s'est produite le 7 janvier 2004, mais s'est soldée par un échec. Bien que des appels réguliers aient été effectués, un espoir particulier a été placé sur la communication se produisant le 12 janvier, lorsque Beagle 2 était préprogrammé pour s'attendre à ce que la sonde Mars Express survole, et le 2 février, lorsque la sonde était censée recourir à la dernière communication en arrière- mode haut : transmission automatique. Cependant, aucune communication n'a jamais été établie avec Beagle 2 . Beagle 2 a été déclaré perdu le 6 février 2004, par le Directoire de Beagle 2 . Le 11 février, l'ESA a annoncé qu'une enquête serait menée sur l'échec de Beagle 2 .
Le 20 décembre 2005, Pillinger a publié des images spécialement traitées du Mars Global Surveyor qui suggéraient que Beagle 2 était descendu dans un cratère sur le site d'atterrissage sur Isidis Planitia. Il a été affirmé que les images floues montraient le site d'impact principal comme une tache sombre et, à une courte distance, Beagle 2 entouré par les airbags dégonflés et avec ses panneaux solaires déployés. Cependant, Mars Reconnaissance Orbiter de la caméra HiRISE ensuite imagé la région en Février 2007, et a révélé que le cratère était vide.
Pillinger a émis l'hypothèse que des niveaux de poussière plus élevés que prévu dans l'atmosphère martienne, qui capte la chaleur, l'ont amenée à se dilater et à réduire sa densité, de sorte que les parachutes n'ont pas été en mesure de ralentir suffisamment la sonde. Cela rendrait l'atterrissage trop dur, endommageant ou détruisant la sonde. Un certain nombre d'autres hypothèses d'échec ont été émises à l'époque. Si l'atmosphère martienne était plus fine que prévu, cela aurait réduit l'efficacité du parachute et aurait donc fait "chuter" l'atterrisseur et heurter la surface avec une vitesse suffisante pour le détruire. La turbulence dans l'atmosphère, qui affecterait le parachute, a également été examinée.
Les échecs des missions vers Mars sont fréquents. En 2010, sur 38 tentatives de lancement pour atteindre la planète, seulement 19 ont réussi. Les échecs sont parfois appelés de manière informelle la malédiction de Mars .
Rapport d'enquête ESA/Royaume-Uni
En mai 2004, le rapport de la Commission d'enquête sur Beagle 2 a été soumis à l'ESA et au ministre britannique des Sciences, Lord Sainsbury . Initialement, le rapport complet n'a pas été publié pour des raisons de confidentialité, mais une liste de 19 recommandations a été annoncée au public.
David Southwood , directeur scientifique de l'ESA, a proposé quatre scénarios d'échecs possibles :
- Beagle 2 est entré dans des conditions atmosphériques en dehors de la plage supposée par ses concepteurs et aurait pu brûler. Le scénario selon lequel il aurait « rebondi dans l'espace » a été avancé, mais cela ne résiste pas à un examen technique minutieux. La quantité de poussière dans l'atmosphère varie souvent considérablement, modifiant sa densité et ses caractéristiques de température. Cependant, les marges choisies sur la conception de l'écran thermique et les charges thermiques qu'il peut supporter sont telles que le scénario de combustion est peu probable, et même les variations de densité dans le pire des cas ne sont certainement pas telles que, compte tenu de l'angle de trajectoire d'entrée raide à l'entrée, l'engin aurait pu à nouveau quitter l'atmosphère (voir également la section 6.1 du rapport d'enquête, qui indique explicitement : « la Commission conclut que la déviation des conditions atmosphériques d'entrée n'est pas un mode probable d'échec de la mission » );
- Le parachute ou les coussins gonflables du Beagle 2 ne se sont pas déployés ou se sont déployés au mauvais moment. Ceci est corroboré par l'observation selon laquelle tout au long du transfert vers Mars, le dégazage d'une certaine substance et la condensation subséquente sur les composants optiques du vaisseau spatial Mars Express transportant l' atterrisseur Beagle 2 ont été observés. Cette observation est conforme à une fuite dans les générateurs de gaz de Beagle 2 de coussins gonflables;
- La coque arrière du Beagle 2 s'est emmêlée avec le parachute, l'empêchant de s'ouvrir correctement. Il n'est pas clair si la différence de traînée aérodynamique entre la sonde avec le parachute déployé et la coque arrière de l'écran thermique est suffisante pour garantir une distance de séparation sécuritaire (voir la section 5.4.4 du rapport d'enquête) ;
- Beagle 2 s'est enroulé dans ses airbags ou son parachute à la surface et n'a pas pu s'ouvrir. L'enchevêtrement avec le parachute semble plausible compte tenu du fait que l'estrope du parachute a été raccourcie par rapport à la conception originale pour économiser de la masse. En supposant que les airbags se soient déployés, le Beagle 2 aurait, dans le scénario, rebondi de la surface jusque dans le parachute descendant (voir également la section 5.4.6 du rapport d'enquête).
En outre, d'autres scénarios sont apparus plausibles et cohérents avec l'ensemble des données disponibles :
- Beagle 2 a peut-être largué ses airbags trop tôt, avant qu'il ne se soit complètement immobilisé à la surface. Pour des raisons de masse et de coût, le dispositif de largage d'airbag a été conçu pour être déclenché par une minuterie plutôt que par des capteurs d'accélération qui auraient discerné quand l'atterrisseur s'était arrêté de bouger. Étant donné que le paquet d'atterrissage de la mission du rover Spirit de la NASA a rebondi de la surface dans le cratère Gusev à plusieurs reprises avant de s'immobiliser - en prenant beaucoup plus de temps que prévu - le minuteur de Beagle 2 a peut-être été réglé sur un temps trop court (voir la section 5.4.8 du rapport d'enquête);
- La séquence de déploiement du parachute a été conçue pour être déclenchée par trois accéléromètres. Le système n'a pas été conçu pour une logique du « meilleur des trois ». Au contraire, le premier accéléromètre à calculer qu'une vitesse de déploiement sûre avait été atteinte déclencherait la séquence de déploiement du parachute, même si la lecture de l'accéléromètre était défectueuse.
En février 2005, à la suite des commentaires du comité restreint de la Chambre des communes sur la science et la technologie, le rapport a été rendu public et l'Université de Leicester a publié de manière indépendante un rapport de mission détaillé, y compris les modes de défaillance possibles , et une « leçon apprise ».
Toutes les hypothèses ci-dessus ont été réfutées en 2015 après que le Mars Reconnaissance Orbiter ait photographié avec succès les restes de l'atterrisseur : les images montrent que la sonde a atterri en toute sécurité et a commencé ses opérations, déployant certains des panneaux solaires ; puis une panne au sol s'est produite empêchant le déploiement complet de tous les panneaux ; cela a empêché l'antenne embarquée, cachée sous le dernier panneau solaire, de gagner en visibilité pour n'importe quel orbiteur, rendant toute forme de communication avec l'atterrisseur impossible, entraînant ainsi une perte de mission.
Découverte du vaisseau spatial Beagle 2 sur Mars
L'emplacement de Beagle 2 sur Mars était inconnu de fin 2003 à début 2015. Le 16 janvier 2015, plus de onze ans après sa perte et huit mois après la mort de son pionnier Colin Pillinger, des sources médiatiques ont confirmé que l'atterrisseur avait été localisé intact sur la surface de Mars par la NASA de Mars reconnaissance Orbiter , se trouvant sur la surface de Isidis Planitia à 11,52879 90,43139 ° N ° E , à environ 5 km du centre prévu de la zone d'atterrissage. 11°31′44″N 90°25′53″E /
Le 26 avril 2016, de nouvelles méthodes de vision par ordinateur ont empilé plusieurs nouvelles images pour créer une vue du petit atterrisseur. La technique appelée Super-Resolution Restoration ou SRR permet d'améliorer la résolution en prenant plusieurs vues, puis en effectuant un traitement d'image intensif de ces images. À l'époque, il fallait jusqu'à 4 jours sur les ordinateurs les plus rapides disponibles pour calculer une image améliorée à partir de cinq images de 1 000 par 2 000 pixels.
L'analyse de l'imagerie semble montrer la sonde en surface et partiellement déployée, dans la zone d'atterrissage prévue, avec des objets qui ont été interprétés comme étant son parachute et sa couverture arrière à proximité. Bien que plusieurs interprétations de l'image soient possibles, toutes impliquent, tout au plus, un déploiement incomplet des panneaux solaires de la sonde. Les images suggèrent que l'un des "pétales" sur lesquels les panneaux solaires de l'atterrisseur sont montés ne s'est pas complètement ouvert, empêchant le déploiement de son antenne radio et bloquant la communication. Comme l'antenne de la sonde se trouve sous le dernier panneau, elle aurait été incapable d'émettre ou de recevoir dans une telle configuration, elle aurait donc été irrécupérable même si ses systèmes étaient encore opérationnels, ce qui n'est pas connu. Les scénarios de défaillance possibles incluent des dommages mécaniques lors de l'atterrissage, l'encrassement du mécanisme de déploiement ou l'obstruction des panneaux par un airbag.
Onze ans après l'atterrissage, l'ESA avait ceci à dire sur la découverte :
... Beagle 2 a fait surface. Cela justifie l'approche de l'équipe d'ingénierie pour atterrir sur Mars.
— Directeur des sciences et de l'exploration robotique de l'ESA
Lors d'une conférence de presse à Londres, l'UKSA a noté :
Beagle 2 n'est plus perdu
— Directeur général de l'Agence spatiale britannique, 2015
Dans les revues de missions perdues sur Mars, Beagle 2 est généralement noté et sa redécouverte surprenante une douzaine d'années plus tard.
Propositions de missions de suivi
Certaines caractéristiques de la conception de la mission Beagle 2 ont été proposées pour être réutilisées sur d'autres concepts de mission :
- Beagle 2007
- Beagle 2e Évolution ( Beagle 3 )
- BeagleNet (plusieurs Beagles et un mini-rover)
- Beagle à la Lune
- ARTEMIS (plusieurs petits atterrisseurs martiens)
- MARGE (réutiliser un instrument)
PLUTO taupe de Beagle 2 a été noté dans le développement de InSight de flux de chaleur et Propriétés physiques Package (HP3), un instrument qui utilise aussi un creusement auto « taupe ».
Opérations de surface possibles
Après la découverte du Beagle 2 , apparemment intact et avec certains mais pas tous les panneaux solaires déployés, les événements qui ont suivi son atterrissage ont été réévalués. Étant donné que la première phase de la mission fonctionnait sur batterie chimique , il est possible que certaines données aient été enregistrées dans la mémoire de masse à semi-conducteurs (SSMM) de l'atterrisseur, même s'il n'a pas pu obtenir la pleine puissance de ses panneaux solaires. Si tel est le cas, il sera peut-être possible de récupérer les données éventuellement. En outre, une étude de ce qui s'est passé a révélé que Beagle 2 est peut-être entré dans son mode d'opérations de surface préprogrammé et a collecté des données après l'atterrissage, il ne les a tout simplement pas transmises ou la transmission a été bloquée par un panneau fermé.
Carte de Mars
Voir également
-
ExoMars – Programme d'astrobiologie étudiant Mars
- Schiaparelli EDM - Un système de démonstration d'atterrissage sur Mars
- Rosalind Franklin (rover) - Un rover prévu pour Mars, faisant partie du programme ExoMars
- Life on Mars – Évaluations scientifiques sur l'habitabilité microbienne de Mars
- Liste des missions vers Mars – Article de la liste Wikipédia
- Atterrisseurs vikings - Paire d'atterrisseurs et d'orbiteurs de la NASA envoyés sur Mars en 1976
- Liste des objets artificiels sur Mars – Article de la liste Wikipedia
- Exploration de Mars – Aperçu de l'exploration de Mars
Les références
Liens externes
- Site officiel
- Beagle 2 par l'ESA (archives 2003)
- Beagle 2 par la NASA (archives 2004)
- Beagle 2 par BBC News
- Opérations Mars Express par l'ESA