ExoMars - ExoMars

ExoMars
оМарс
Image représentant les trois engins spatiaux de la mission, un orbiteur à gauche, un atterrisseur au centre et un rover à droite, contre un paysage et un ciel martiens.
Illustration d'artiste du Trace Gas Orbiter d'ExoMars (à gauche), de l' atterrisseur Schiaparelli (au milieu) et du rover (à droite)
Type de mission Reconnaissance de Mars
Opérateur ESA  · SRI RAS (IKI RAN)
Site Internet www .esa .int /exomars (ESA)
exomars .cosmos .ru (Roscosmos)
ExoMars insignia.png
Insigne de mission ExoMars ESA  

ExoMars (Exobiology on Mars) est un programme d' astrobiologie de l' Agence spatiale européenne (ESA) et de l'agence spatiale russe Roscosmos .

Les objectifs d'ExoMars sont de rechercher des signes de vie passée sur Mars , d'étudier comment l'eau martienne et l'environnement géochimique varient, d'étudier les gaz traces atmosphériques et leurs sources et, ce faisant, de démontrer les technologies pour une future mission de retour d'échantillons sur Mars .

La première partie du programme est une mission lancée en 2016 qui a placé le Trace Gas Orbiter en orbite martienne et a libéré l' atterrisseur Schiaparelli EDM . L'orbiteur est opérationnel mais l'atterrisseur s'est écrasé à la surface de la planète. La deuxième partie du programme devait être lancée en juillet 2020, lorsque l' atterrisseur Kazachok aurait livré le rover Rosalind Franklin à la surface, soutenant une mission scientifique qui devait durer jusqu'en 2022 ou au-delà. Le 12 mars 2020, il a été annoncé que la deuxième mission était reportée à 2022 en raison de problèmes avec les parachutes, qui n'ont pas pu être résolus à temps pour la fenêtre de lancement.

Le Trace Gas Orbiter (TGO) et un atterrisseur stationnaire d'essai appelé Schiaparelli ont été lancés le 14 mars 2016. TGO est entré en orbite martienne le 19 octobre 2016 et a procédé à la cartographie des sources de méthane ( CH
4) et d'autres gaz traces présents dans l'atmosphère martienne qui pourraient être la preuve d'une éventuelle activité biologique ou géologique. Le TGO dispose de quatre instruments et fera également office de satellite relais de communication. L' atterrisseur expérimental Schiaparelli s'est séparé de TGO le 16 octobre et a été manœuvré pour atterrir à Meridiani Planum , mais il s'est écrasé à la surface de Mars. L'atterrissage a été conçu pour tester de nouvelles technologies clés afin de livrer en toute sécurité la mission suivante du rover.

En juin 2023, un atterrisseur de Roscosmos nommé Kazachok (se réfère au « petit cosaque » ainsi qu'à une danse folklorique), doit livrer le rover Rosalind Franklin de l'ESA à la surface martienne. Le rover comprendra également des instruments construits par Roscosmos. Les opérations et communications de la deuxième mission seront dirigées par le centre de contrôle des rovers d' ALTEC en Italie.

Histoire

Depuis sa création, ExoMars est passé par plusieurs phases de planification avec diverses propositions d'atterrisseurs, d'orbiteurs, de lanceurs et de planification de coopération internationale, comme la défunte Mars Exploration Joint Initiative (MEJI) de 2009 avec les États-Unis. À l'origine, le concept ExoMars consistait en un grand rover robotique faisant partie du programme Aurora de l'ESA en tant que mission phare et a été approuvé par les ministres de l'Agence spatiale européenne en décembre 2005. Conçu à l'origine comme un rover avec une station au sol fixe, ExoMars devait lancer en 2011 à bord d'une fusée russe Soyouz Fregat .

ExoMars a débuté en 2001 dans le cadre du programme Aurora de l'ESA pour l'exploration humaine de Mars. Cette vision initiale prévoyait un rover en 2009 et plus tard une mission de retour d'échantillons sur Mars . Une autre mission destinée à soutenir le programme Aurora est une mission de retour d'échantillons Phobos. En décembre 2005, les différentes nations composant l'ESA ont donné leur accord au programme Aurora et à ExoMars. Aurora est un programme facultatif et chaque État est autorisé à décider dans quelle partie du programme il souhaite participer et dans quelle mesure (par exemple, combien de fonds il souhaite investir dans le programme). Le programme Aurora a été lancé en 2002 avec le soutien de douze pays : Autriche, Belgique, France, Allemagne, Italie, Pays-Bas, Portugal, Espagne, Suède, Suisse, Royaume-Uni et Canada

En 2007, la société de technologie canadienne MacDonald Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) a été sélectionnée pour un contrat d'un million d'euros avec EADS Astrium de Grande-Bretagne pour concevoir et construire un prototype de châssis de rover Mars pour l'Agence spatiale européenne. Astrium a également été chargé de la conception du rover final.

Concept de rover MAX-C
Le rover ExoMars exposé au gazomètre Oberhausen , Allemagne (2009)
Rover ExoMars au MAKS-2021
25 Euro autrichien, sorti en 2011

En juillet 2009, la NASA et l'ESA ont signé la Mars Exploration Joint Initiative , qui proposait d'utiliser un lance-roquettes Atlas au lieu d'un Soyouz, ce qui a considérablement modifié le cadre technique et financier de la mission ExoMars. Le 19 juin, alors que le rover était encore prévu pour se greffer sur le Mars Trace Gas Orbiter , il a été signalé qu'un éventuel accord exigerait qu'ExoMars perde suffisamment de poids pour pouvoir monter à bord du lanceur Atlas avec un orbiteur de la NASA.

Ensuite, la mission a été combinée à d'autres projets pour une mission multi-engins répartis sur deux lancements Atlas V : l' ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) a été fusionné dans le projet, s'appuyant sur un atterrisseur météorologique stationnaire dont le lancement est prévu en janvier 2016. Il a été a également proposé d'inclure un deuxième rover, le MAX-C .

En août 2009, il a été annoncé que l' Agence spatiale fédérale russe (aujourd'hui Roscosmos) et l'ESA avaient signé un contrat comprenant une coopération sur deux projets d'exploration de Mars : le projet russe Fobos-Grunt et l'ExoMars de l'ESA. Plus précisément, l'ESA a obtenu une fusée russe Proton en tant que "lanceur de secours" pour le rover ExoMars, qui comprendrait des pièces de fabrication russe.

Le 17 décembre 2009, les gouvernements de l'ESA ont donné leur approbation finale à une mission d'exploration de Mars en deux parties à mener avec la NASA, confirmant leur engagement à dépenser 850 millions d'euros (1,23 milliard de dollars) pour des missions en 2016 et 2018.

En avril 2011, en raison d'une crise budgétaire, une proposition a été annoncée pour annuler le rover MAX-C qui l'accompagnait et ne piloter qu'un seul rover en 2018 qui serait plus grand que l'un ou l'autre des véhicules du concept jumelé. Une suggestion était que le nouveau véhicule serait construit en Europe et transporterait un mélange d'instruments européens et américains. La NASA fournirait la fusée pour la livrer à Mars et fournirait le système d'atterrissage de la grue du ciel . Malgré la réorganisation proposée, les objectifs de l'opportunité de mission 2018 seraient restés globalement les mêmes.

Dans le cadre du budget de l'exercice 2013 que le président Obama a publié le 13 février 2012, la NASA a mis fin à sa participation à ExoMars en raison de coupes budgétaires afin de payer les dépassements de coûts du télescope spatial James Webb . Le financement de la NASA pour ce projet étant complètement annulé, la plupart de ces plans ont dû être restructurés.

Le 14 mars 2013, des représentants de l'ESA et de l' agence spatiale russe (Roscosmos) ont signé un accord dans lequel la Russie est devenue un partenaire à part entière. Roscosmos fournira aux deux missions des lanceurs Proton avec des étages supérieurs et des services de lancement Briz-M , ainsi qu'un module d'entrée, de descente et d'atterrissage supplémentaire pour la mission du rover en 2018. En vertu de l'accord, Roscosmos s'est vu accorder trois conditions :

  1. Roscosmos apportera deux lanceurs Proton en guise de paiement pour le partenariat.
  2. La charge utile de Trace Gas Orbiter comprendra deux instruments russes qui ont été développés à l'origine pour Fobos-Grunt .
  3. Tous les résultats scientifiques doivent être la propriété intellectuelle de l'Agence spatiale européenne et de l' Académie des sciences de Russie (c'est-à-dire que Roscosmos fera partie de toutes les équipes du projet et aura un accès complet aux données de recherche).

ESA avait coûté capé à l' origine des projets ExoMars à € 1 milliard, ( USD 1,3 milliard) , mais le retrait de l'agence spatiale américaine ( NASA ) et la réorganisation conséquente des entreprises va probablement ajouter plusieurs centaines de millions d' euros à la somme jusqu'à présent élevé . Ainsi, en mars 2012, les États membres ont chargé l'exécutif de l'agence d'examiner comment ce déficit pourrait être comblé. Une possibilité est que d'autres activités scientifiques au sein de l'ESA doivent prendre du recul pour faire d'ExoMars une priorité. En septembre 2012, il a été annoncé que les nouveaux membres de l'ESA, la Pologne et la Roumanie, contribueraient jusqu'à 70 millions d'euros à la mission ExoMars. L'ESA n'a pas exclu un éventuel retour partiel de la NASA dans la partie 2018 d'ExoMars, bien que dans un rôle relativement mineur.

Le financement d'ExoMars par la Russie pourrait être partiellement couvert par des paiements d'assurance de 1,2 milliard de roubles (40,7 millions de dollars) pour la perte de Fobos-Grunt , et la réaffectation de fonds pour une éventuelle coordination entre les projets Mars-NET et ExoMars. Le 25 janvier 2013, Roscosmos a entièrement financé le développement des instruments scientifiques destinés au premier lancement, le Trace Gas Orbiter (TGO).

En mars 2014, le constructeur principal du rover ExoMars, la division britannique d' Airbus Defence and Space , avait commencé à se procurer des composants critiques, mais la mission du rover 2018 manquait encore de plus de 100 millions d'euros, soit 138 millions de dollars. Les roues et le système de suspension sont payés par l' Agence spatiale canadienne et sont fabriqués par MDA Corporation au Canada.

Statut

Un prototype de l'ExoMars Rover au Cambridge Science Festival 2015

En janvier 2016, il a été annoncé que la situation financière de la mission 2018 "pourrait" nécessiter un retard de 2 ans. L'Italie est le plus gros contributeur à ExoMars et le Royaume-Uni est le deuxième bailleur de fonds de la mission.

Le rover devait être lancé en 2018 et atterrir sur Mars au début de 2019, mais en mai 2016, l'ESA a annoncé que le lancement aurait lieu en 2020 en raison de retards dans les activités industrielles européennes et russes et les livraisons de la charge utile scientifique.

Le 12 mars 2020, il a été annoncé que le lancement de la deuxième mission était retardé en 2022 en raison du fait que le véhicule n'était pas prêt pour le lancement en 2020, avec des retards exacerbés par les restrictions de voyage pendant la pandémie de COVID-19 .

2016 premier lancement de vaisseau spatial

Le vaisseau spatial contenant ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) et Schiaparelli a été lancé le 14 mars 2016 à 09h31 UTC (le livestream a commencé à 08h30 GMT [03h30 HAE]). Quatre brûlures de fusée se sont produites dans les 10 heures qui ont suivi avant que le module de descente et l'orbiteur ne soient libérés. Les signaux de l'orbiteur ont été reçus avec succès à 21h29 GMT le même jour, ce qui a confirmé que le lancement était pleinement réussi et que le vaisseau spatial était en route vers Mars. Peu de temps après la séparation des sondes, l' étage supérieur du booster Briz-M a peut-être explosé à quelques kilomètres de là, mais apparemment sans endommager l'orbiteur ou l'atterrisseur. Le vaisseau spatial, qui abritait le Trace Gas Orbiter et l' atterrisseur Schiaparelli , a pris son orbite nominale vers Mars et était apparemment en état de marche. Au cours des deux semaines suivantes, les contrôleurs ont continué à vérifier et à mettre en service ses systèmes, y compris l'alimentation, les communications, les démarreurs et le système de guidage et de navigation.

Objectifs de la mission

Les objectifs scientifiques , par ordre de priorité, sont :

  • rechercher d'éventuelles biosignatures de la vie martienne passée .
  • caractériser la distribution de l' eau et géochimique en fonction de la profondeur dans le sous-sol peu profond.
  • étudier l'environnement de surface et identifier les dangers pour les futures missions humaines vers Mars .
  • étudier le sous-sol et l'intérieur profond de la planète pour mieux comprendre l'évolution et l'habitabilité de Mars.
  • réaliser des étapes incrémentielles aboutissant finalement à un exemple de vol de retour .

Les objectifs technologiques à développer sont :

  • l'atterrissage de grosses charges utiles sur Mars.
  • exploiter l' énergie électrique solaire à la surface de Mars.
  • accéder au sous-sol avec une foreuse capable de prélever des échantillons jusqu'à une profondeur de 2 mètres (6,6 pieds)
  • développer des capacités d'exploration de surface à l'aide d'un rover.

Profil de la mission

ExoMars est un programme conjoint de l' Agence spatiale européenne (ESA) et de l'agence spatiale russe Roscosmos . Selon les plans actuels, le projet ExoMars comprendra quatre engins spatiaux : deux atterrisseurs fixes, un orbiteur et un rover. Tous les éléments de la mission seront envoyés en deux lancements à l'aide de deux fusées Proton de transport lourd .

Agence contributrice Premier lancement en 2016 Deuxième lancement en 2022
Logo Roscosmos ru.svg
Roscosmos 		Lancement par fusée Proton Lancement par fusée Proton
Deux packs d'instruments pour le TGO L' atterrisseur Kazachok , qui amènera le rover à la surface, et fournira divers instruments scientifiques pour le rover.
ESA logo.png
ESA 		Orbiteur de gaz trace ExoMars Le rover Rosalind Franklin d' ExoMars et divers instruments sur l' atterrisseur Kazachok .
Atterrisseur Schiaparelli EDM

Les deux modules d'atterrissage et le rover seront nettoyés et stérilisés pour éviter de contaminer Mars avec des formes de vie terrestres, et également pour s'assurer que les biomolécules détectées n'ont pas été transportées de la Terre. Le nettoyage nécessitera une combinaison de méthodes de stérilisation, y compris le rayonnement ionisant , le rayonnement UV et des produits chimiques tels que l'alcool éthylique et isopropylique. (voir Protection planétaire ).

Premier lancement (2016)

Orbiteur de gaz trace

Article principal: ExoMars Trace Gas Orbiter

Le Trace Gas Orbiter (TGO) est un orbiteur de télécommunications martien et une mission d'analyse des gaz atmosphériques qui a été lancée le 14 mars 2016 à 09h31 UTC. Le vaisseau spatial est arrivé dans l'orbite martienne en Octobre 2016. Il a livré le ExoMars Schiaparelli EDM atterrisseur puis passez à cartographier les sources de méthane sur Mars et d' autres gaz, et ce faisant, va vous aider à choisir le site d'atterrissage pour les ExoMars rover d'être lancé en 2022. La présence de méthane dans l'atmosphère de Mars est intrigante car son origine probable est soit la vie actuelle, soit l'activité géologique. À l'arrivée du rover en 2023, l'orbiteur serait transféré sur une orbite inférieure où il serait en mesure d'effectuer des activités scientifiques analytiques ainsi que de fournir au rover ExoMars un relais de télécommunication. La NASA a fourni un relais de télécommunications Electra et un instrument de navigation pour assurer les communications entre les sondes et les rovers à la surface de Mars et les contrôleurs sur Terre. Le TGO continuerait de servir de satellite relais de télécommunication pour les futures missions au sol jusqu'en 2022.

Atterrisseur Schiaparelli EDM

Article détaillé : Atterrisseur Schiaparelli EDM
Modèle du module de démonstration ExoMars Schiaparelli EDL (EDM). Au cours de sa descente, il a renvoyé 600 Mo de données, mais il n'a pas réussi à atterrir en douceur.

Le module de démonstration d'entrée, de descente et d'atterrissage (EDM) appelé Schiaparelli , était destiné à fournir à l' Agence spatiale européenne (ESA) et à la société russe Roscosmos la technologie permettant d'atterrir à la surface de Mars. Il a été lancé avec l' ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) le 14 mars 2016, 09:31 UTC et devait atterrir en douceur le 19 octobre 2016. Aucun signal indiquant un atterrissage réussi n'a été reçu, et le 21 octobre 2016, la NASA a publié un Image de Mars Reconnaissance Orbiter montrant ce qui semble être le site du crash de l'atterrisseur. L'atterrisseur était équipé d'une batterie électrique non rechargeable d'une puissance suffisante pour quatre sols . L'atterrissage en douceur aurait dû avoir lieu sur Meridiani Planum pendant la saison des tempêtes de poussière, ce qui aurait fourni une chance unique de caractériser une atmosphère chargée de poussière lors de l'entrée et de la descente, et d'effectuer des mesures de surface associées à un environnement riche en poussière.

Une fois en surface, il s'agissait de mesurer la vitesse et la direction du vent, l'humidité, la pression et la température de surface, et de déterminer la transparence de l'atmosphère. Il transportait une charge utile de surface, basée sur le package météorologique proposé DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyzer on the Martian Surface), se compose d'une suite de capteurs pour mesurer la vitesse et la direction du vent (MetWind), l'humidité (MetHumi) , la pression (MetBaro), la température de surface (MarsTem), la transparence de l'atmosphère (Optical Depth Sensor ; ODS) et l'électrification atmosphérique (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor ; MicroARES). La charge utile DREAMS devait fonctionner pendant 2 ou 3 jours en tant que station environnementale pendant la durée de la mission de surface EDM après l'atterrissage.

Deuxième lancement (2022)

Le lancement de la mission ExoMars 2022 est prévu au cours d'une fenêtre de lancement de douze jours commençant le 20 septembre 2022, et devrait atterrir sur Mars le 10 juin 2023. Il comprendra un étage de croisière de construction allemande et un module de descente russe.

Étape de croisière

Atterrisseur Kazachok et étage de descente

Article principal : Kazachok

Kazachok est un atterrisseur de construction russe de 1800 lb (827,9 kg) dérivé de l' atterrisseur Schiaparelli EDM 2016 . Il placera le rover Rosalind Franklin à la surface de Mars. L' atterrisseur Kazachok sera construit à 80 % par la société russe Lavochkin et à 20 % par l'ESA. Lavochkin produira la plupart du matériel du système d'atterrissage, tandis que l'ESA gérera des éléments tels que les systèmes de guidage, de radar et de navigation. La stratégie d'atterrissage actuelle de Lavochkin consiste à utiliser deux parachutes ; l'un s'ouvrira pendant que le module se déplace encore à une vitesse supersonique, et un autre se déploiera une fois que la sonde aura été ralentie à une vitesse subsonique. Le bouclier thermique finira par tomber de la capsule d'entrée pour permettre au rover ExoMars, sur son atterrisseur équipé de fusées rétro, de venir pour un atterrissage en douceur sur des jambes ou des jambes de force. L'atterrisseur déploiera ensuite des rampes pour que le rover descende.

Les critiques ont déclaré que si l'expertise russe peut être suffisante pour fournir un lanceur, elle ne s'étend pas actuellement à l'exigence critique d'un système d'atterrissage pour Mars.

Après avoir atterri sur Mars en juin 2023, le rover descendra de l' atterrisseur Kazachok via une rampe. L'atterrisseur devrait imager le site d'atterrissage, surveiller le climat, étudier l'atmosphère, analyser l'environnement radiatif, étudier la distribution de toute eau souterraine sur le site d'atterrissage et effectuer des enquêtes géophysiques sur la structure interne de Mars. Suite à une demande de contribution d'instruments scientifiques pour le système d'atterrissage en mars 2015, il y aura 13 instruments. Des exemples d'instruments sur l'atterrisseur comprennent le package HABIT (HabitAbility: Brine, Irradiation and Temperature) , le package météorologique METEO, le magnétomètre MAIGRET et l' expérience LaRa (Lander Radioscience) .

L'atterrisseur stationnaire devrait fonctionner pendant au moins une année terrestre et ses instruments seront alimentés par des panneaux solaires.

Rover de Rosalind Franklin

Article détaillé : Rosalind Franklin (rover)
Un des premiers modèles de conception de rover ExoMars à l' ILA 2006 à Berlin
Un autre modèle de conception précoce du rover au salon du Bourget 2007

Le rover Rosalind Franklin d' ExoMars atterrira en juin 2023 et est conçu pour naviguer de manière autonome sur la surface martienne.

L'instrumentation consistera en la suite de laboratoires d'exobiologie, connue sous le nom de "laboratoire d'analyse Pasteur" pour rechercher des signes de biomolécules et de biosignatures de la vie passée. Entre autres instruments, le rover transportera également une carotteuse souterraine de 2 mètres (6,6 pieds) pour prélever des échantillons pour son laboratoire à bord. Le rover aura une masse d'environ 207 kg (456 lb).

Le rover Rosalind Franklin comprend la suite d'instruments Pasteur, y compris l' analyseur de molécules organiques de Mars (MOMA), le MicrOmega-IR et le spectromètre laser Raman (RLS). Voici des exemples d'instruments externes sur le rover :

Sélection du site d'atterrissage

Oxia Planum , près de l'équateur, est le site d'atterrissage sélectionné pour son potentiel à préserver les biosignatures et la surface lisse

Un objectif principal lors de la sélection du site d'atterrissage du rover est d'identifier un environnement géologique particulier, ou un ensemble d'environnements, qui soutiendrait - maintenant ou dans le passé - la vie microbienne. Les scientifiques préfèrent un site d'atterrissage avec des preuves à la fois morphologiques et minéralogiques de l'eau passée. De plus, un site avec des spectres indiquant de multiples minéraux hydratés tels que les minéraux argileux est préférable, mais il s'agira d'un équilibre entre les contraintes d'ingénierie et les objectifs scientifiques.

Les contraintes techniques exigent un site d'atterrissage plat dans une bande de latitude chevauchant l'équateur qui n'est que de 30° de latitude de haut en bas, car le rover est alimenté à l'énergie solaire et aura besoin d'une meilleure exposition au soleil. Le module d'atterrissage transportant le rover aura une ellipse d'atterrissage d'environ 105 km sur 15 km. Les exigences scientifiques incluent l'atterrissage dans une zone avec des roches sédimentaires vieilles de 3,6 milliards d'années qui constituent un enregistrement de l'environnement habitable humide du passé. L'année précédant le lancement, l'Agence spatiale européenne prendra la décision finale. En mars 2014, la longue liste était :

À la suite d'un examen supplémentaire par un groupe d'experts nommé par l'ESA, quatre sites, tous situés relativement près de l'équateur, ont été officiellement recommandés en octobre 2014 pour une analyse plus détaillée :

Le 21 octobre 2015, Oxia Planum a été signalé comme le site d'atterrissage préféré du rover ExoMars .

Le report de la mission du rover à 2020 à partir de 2018 signifiait qu'Oxia Planum n'était plus le seul site d'atterrissage favorable en raison de changements dans l' ellipse d'atterrissage possible . Mawrth Vallis et Aram Dorsum, candidats survivants de la sélection précédente, pourraient être reconsidérés. L'ESA a organisé d'autres ateliers pour réévaluer les trois options restantes et, en mars 2017, a sélectionné deux sites à étudier en détail.

Le 9 novembre 2018, l'ESA a annoncé qu'Oxia Planum avait été privilégiée par le groupe de travail sur la sélection du site d'atterrissage. L'ellipse d'atterrissage privilégiée d'Oxia Planum est située à 18,20°N, 335,45°E. En 2019, Oxia Planum a été confirmé par l'ESA comme site d'atterrissage pour la mission 2020 prévue. Plus tard dans l'année, une vidéo de survol du site d'atterrissage a été publiée, créée à l'aide de modèles 3D de haute précision du terrain obtenus à partir de HiRISE .

En juillet 2020, l'ESA n'avait pas précisé si le choix du site d'atterrissage serait affecté par le report de la mission à 2022, similaire à la réévaluation suscitée par le premier report de 2018.

Des scientifiques de la NASA étudient les premières formes de vie connues sur Terre

Voir également

Les références

Liens externes