L’été 2020, un été martien

Les mois de juillet et août 2020 ont été particulièrement propices aux décollages de missions vers Mars en raison de la proximité de la planète rouge avec la Terre. Pas moins de trois missions, Mars 2020, Tianwen-1 et Hope, ont ainsi décollé dans cette fenêtre de tir.

Une rare fenêtre de tir

L’été 2020, la Terre et Mars étaient dans une configuration qui offrait des conditions optimales pour le lancement de missions d’exploration vers la planète rouge. Une telle fenêtre de tir ne s’ouvre que tous les 24 à 28 mois, et s’est étendue en 2020 du 20 juillet au 15 août.

Trois missions ont ainsi profité de l’occasion pour s’élancer vers Mars : l’américaine Mars 2020, la chinoise Tianwen-1 et l’émiratie Hope.

La Nasa lance Mars 2020

La mission spatiale américaine Mars 2020 s’inscrit dans la continuité de la mission Mars Science Laboratory (MSL) et de son rover Curiosity, en opération sur la planète rouge depuis le 6 août 2012. Lancé le 30 juillet 2020 depuis la base de Cap Canaveral en Floride, l’astromobile Perseverance a atterri sur Mars le 18 février 2021.

L’objectif de MSL était la recherche d’éléments prouvant l’habitabilité de la planète rouge. Curiosity a rempli sa mission, puisqu’il a détecté en 2013 la présence d’eau liquide douce – ni acide ni basique – et des traces de sulfures et de chimie organique. Ces découvertes ont eu lieu dans une zone appelée Yellowknife Bay, dans le cratère de Gale où se trouve toujours le rover Curiosity.

Après Curiosity, le challenge du rover Perseverance de Mars 2020 est la détection de molécules prébiotiques, c’est-à-dire de molécules organiques qui sont de potentielles traces de vie. Avec ses sept instruments scientifiques, l’objectif est de déceler les éléments chimiques et d’environnement qui impliqueraient que la vie a pu démarrer sur Mars par le passé. Perseverance doit ainsi explorer le cratère Jezero, un site encore inédit de 50 kilomètres de diamètre sur lequel, d’après les planétologues, se trouvait de l’eau il y a plusieurs milliards d’années.

De plus, pour la première fois, Mars 2020 prévoit la collecte d’échantillons (entre 20 et 40 carottages du sol), qui seront récupérés et ramenés sur Terre pour analyse par une mission ultérieure. La mission de la Nasa emporte aussi un microphone qui a permis pour la toute première fois d’entendre le son sur Mars, ainsi qu’un petit hélicoptère dont le vol proche des bords du cratère Jezero doit faciliter l’observation des couches géologiques.

La Chine fait décoller Tianwen-1

De son côté, la Chine a lancé sa première mission spatiale à destination de Mars le 23 juillet 2020, à partir de la base de Wenchang sur l’île de Hainan à l’extrême sud du pays. La mise en orbite autour de Mars de Tianwen-1, nom issu d’un poème chinois signifiant « questions adressées au paradis », s’est déroulée le 10 février 2021.

Cette mission est extrêmement ambitieuse, puisqu’elle comporte à la fois un orbiteur, un atterrisseur et un rover, pour une masse totale de plus de 4,9 tonnes (contre 1,1 tonne pour Mars 2020 par exemple). Pas moins de 13 instruments scientifiques la composent. L’agence spatiale chinoise (CNSA) a posé avec succès l’atterrisseur le 15 mai 2021 dans la région d’Utopia Planitia.

L’orbiteur de la mission Tianwen-1 comporte sept instruments dont quatre de télédétection dédiés à l’observation de Mars et trois à l’étude des particules et de l’environnement in-situ de la sonde. Parmi eux, la caméra HiRIC (High Resolution Imaging Camera) doit permettre d’étudier la topographie martienne, comme les structures dynamiques (dunes, avalanches, glaciers), les objets géomorphologiques (cratères, volcans, canyons, collines, falaises) ou les structures formées par l’érosion du vent et les lits de rivières asséchées. Le but de ces études est notamment de repérer un site pour une future mission de retour d’échantillons.

Le rover emporte les six autres instruments scientifiques de la mission. À noter que contrairement aux astromobiles Curiosity et Perseverance, il ne possède pas de bras robotique lui permettant de positionner des instruments au contact du sol et des roches.

À travers tous ces équipements, l’agence spatiale chinoise compte étudier la géologie de Mars, la surface et les couches souterraines, ainsi que la distribution de la glace d’eau. Les roches et minéraux doivent aussi être analysés, notamment dans les anciens lacs, rivières et autres paysages issus de la présence passée d’eau. Enfin l’atmosphère, le champ magnétique et le champ gravitationnel de la planète rouge vont être passés au crible.

Les Émirats arabes unis envoient la sonde Hope

Hope est la première mission interplanétaire entreprise par une nation arabe. La sonde, aussi appelée Al-Amal qui signifie « l’espoir » en langue arabe, a été lancée le 20 juillet 2020 depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon. Elle est arrivée, comme Mars 2020 et Tianwen-1, dans l’environnement martien en février 2021, faisant des Émirats arabes unis la cinquième nation à s’installer autour de Mars.

La mission des Émirats arabes unis a été développée par le centre spatial Mohammed Bin Rashid de Dubaï, en collaboration avec plusieurs instituts américains. Elle se compose d’un orbiteur unique qui emporte à son bord trois instruments, ayant pour objectif l’étude de l’atmosphère et du climat de la planète rouge.

La sonde Hope doit faire le tour de Mars pendant toute une année martienne, soit 687 jours terrestres. Ses objectifs sont similaires à ceux des sondes américaine Maven et russo-européenne ExoMars Trace Gas Orbiter. Mais Hope devrait être la première mission à fournir une vision complète de la dynamique météo (nuages, tempêtes, etc.) dans l’atmosphère de Mars, et ce dans toutes les régions de la planète, à tous les moments de la journée et au fil des saisons.

Quelles missions en 2022 ?

La mission russo-européenne ExoMars 2020, qui fait suite à l’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter lancé en 2016, devait être lancé à l’été 2020 mais son départ a été reporté à 2022. En effet, l’Esa et l’agence spatiale russe Roscosmos ont décidé d’utiliser deux années supplémentaires pour finaliser le développement des parachutes, des panneaux solaires, d’équipements électroniques russes et d’un logiciel de vol.

ExoMars 2022, dont le lancement est pour l’instant le seul prévu vers la planète rouge cette année-là, se compose principalement d’un astromobile nommé Rosalind Franklin. Le rover emportera neuf instruments et une foreuse capable de prélever des carottes jusqu’à deux mètres de profondeur. Un mini laboratoire, composé des instruments MicrOmega, MOMA et RLS, permettra d’analyser les échantillons extraits du sous-sol martien directement sur place.

Le rover ExoMars explorera l’Oxia Planum, une plaine au sol argileux âgée de quatre milliards d’années. Ce site a été choisi pour sa nature adaptée au travail d’une foreuse, et son milieu favorable à la détection de micro-organismes. Finalement, comme toutes les missions qui la précèdent, ExoMars 2022 sera une tentative supplémentaire de l’Homme pour découvrir les indices d’une vie passée, ou présente, sur Mars.

Mise à jour du 15 avril 2022 : en raison de l’invasion de l’Ukraine par la Russie, l’Agence spatiale européenne a suspendu la mission ExoMars 2022 jusqu’à nouvel ordre.