Mise à jour le 8 Août 2012
                    
 
LES PREMIERS JOURS DE LA MISSION CURIOSITY.
 
 
ATTERRISSAGE EN DIRECT DE LA SONDE MARTIENNE CURIOSITY
LE 6 AOÛT 2012 À PARTIR DE 06H00 DU MATIN
À la salle de Carrières s/Poissy dépendant du Parc aux Étoiles de Triel s/S
Organisée par
la SAF, le Parc aux Étoiles, l'Observatoire de Triel, le CEA
et www.planetastronomy.com
 
 
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement .
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
 
 
 
·        L’atterrissage en direct à Carrières sous Poissy.
·        La séquence d’atterrissage et les premiers instants
·        Un peu d’histoire martienne
·        Les premières missions martiennes
·        Une nouvelle vision de Mars.
·        MSL : une nouvelle mission révolutionnaire.
·        Ma présentation ppt de la mission (à disposition en téléchargement dans quelques jours)
 
 
 
 
L’ATTERRISSAGE EN DIRECT.
 
Nous avons été nombreux à nous lever (très) tôt de matin du 6 Août afin de participer à cet événement planétaire qu’est l’atterrissage de la mission MSL/Curiosity sur Mars. Et on fut gâté !!!
 
 
 
La salle quelques instants avant le moment fatidique !
 
 
 
Les personnalités qui apparaissent sur cette photo et qui vont piloter cette manifestation :
·        Olivier de Goursac grand spécialiste des missions spatiales SAF et association Planète Mars
·        Gilles Dawidowicz, planétologue, SAF et association Planète Mars
·        Jean Pierre Martin physicien, animateur du site de news astro planetastronomy.com, membre de la SAF
·        Damien Bouic designer photographe traitement des images
·        Gilles Moutiers chef du sce d’études analytiques CEA Saclay
 
 
 
On voit ici le responsable mission Rob Manning un ancien des missions Pathfinder et MER, c’est lui le vrai artisan de MSL
Une salle bien pleine pour ces instants historiques (photo PAE)
 
 
 
Voyons le déroulement de cet atterrissage que nous avons vécu en direct du JPL (Jet Propulsion Laboratory) de Pasadena (Californie)
 
 
 
"Touchdown confirmed. We're safe on Mars!" on entend de la salle de contrôle, les applaudissements pleuvent !
Il est 07H32 CEST (heure de Paris) ou 22H32 PDT heure du Pacifique.
 
 
Mission réussie aussi pour nous, de gauche à droite :
C Denis Dr du Parc aux étoiles, JPM, G Dawidowicz, O de Goursac, G Moutiers et D Bouic  (Photo D Boisbunon)
 
 
 
 
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LA SÉQUENCE D’ATTERRISSAGE ET LES PREMIERS INSTANTS.
 
 
 
On vient donc de se poser, confirmation de l’information par le relais de Mars Odyssey, mais avant d’en arriver là, que s’est il passé ?
Voici le déroulé final de cet événement :
 
Les 7 minutes de terreur de la descente comme le disait les Américains, sont devenues les 7 minutes de bonheur.
Les différentes étapes étaient suivies religieusement :
·        Le bouclier thermique s’oriente correctement, on est à 130km d’altitude, la vitesse : approx 20.000km/h, MSL est le premier engin à effectuer une entrée « guidée » dans l’atmosphère martienne et non plus balistique
·        À cet effet des masselottes (balance mass) de Tungstène sont éjectées, afin que le centre de gravité soit correct, des fusées s’allument pour corriger la trajectoire
·        Le bouclier thermique une minute après l’entrée est à son maximum : 2000°C
·        4 minutes après l’entrée atmosphérique, 6 masselottes d’une vingtaine de kg chacune sont éjectées afin de corriger encore le centre de gravité de la sonde et de permettre de ralentir
·        Quelques instants plus tard, à 10.000m le parachute géant s’ouvre. On est à Mach 2.
·        24 secondes plus tard : Le bouclier thermique et le capot arrière sont séparés, on est vers les 7000m
·        Le radar a détecté le sol
·        Le rover et sa grue se détachent du parachute et les 8 rétrofusées se mettent en marche
·        On est à 1000m et on descend à 70m/s, puis 40m à 10m/s
·        Le sky crane (la grue) descend Curiosity sur la surface à la vitesse de 2km/h
·        Touch down ! Contact des roues OK Les câbles de la grue sont coupés, celle-ci est propulsée plus loin.
 
 
Voici en quelques minutes sur cette courte vidéo, le résumé de l’atmosphère de l’atterrissage dans la salle de contrôle du JPL à Pasadena.
 
 
 
 
 
 
 
Quelques instants après les premières images basse résolution (thumbnails) arrivent, elles proviennent des hazcams situées très près du sol, ce sont des fisheye, d’où l’aspect ; encore des applaudissements.
 
Un peu plus de résolution.
 
 
Photo : NASA/JPL
 
 
 
 
 
 
 
Puis les images de la descente sont mises sur le Net, voici une vue du bouclier thermique éjecté de la sonde prise par la caméra MARDI du rover lors de la descente
 
Photo prise 3 secondes après son éjection 2 minutes et demi avant touch down
 
 
Photo : NASA/JPL
 
 
 
 
 
 
La MARDI a pris plusieurs centaines d’images qui forment une vidéo que voici :
   
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Mais le plus extraordinaire c’est la photo prise par MRO depuis son orbite martienne.
 
En effet, le décalage horaire important (14 minutes) entre Mars et la Terre, ne permettait pas un réglage en direct de la caméra HiRise, il a fallu estimer exactement la trajectoire de rentrée de Curiosity, l’instant où le parachute de 16m sera ouvert et programmer la trajectoire de MRO afin qu’elle puisse viser notre nouvelle sonde. MRO était à 340km de Curiosity et lui même à 3000m de la surface.
Et bien tout a fonctionné parfaitement, bravo les Américains.
 
Photo : NASA/JPL
 
 
 
 
 
Les premières images haute résolution et couleur arrivent aussi, en voici quelques unes :
 
Vue du Mont Sharp par la hazcam de Curiosity Photo : NASA/JPL voir l’image redressée.
Première vue couleur par la MAHLI, on voit les bords du cratère Gale au loin (Photo : NASA/JPL)
 
 
Mais où donc avons nous atterri ?
À l’endroit prévu (à 300m près !!) comme on le voit sur cette illustration
 
Au pied des collines qui mènent au Mont Sharp.
 
 
La mission de Curiosity va être dans les prochaines années d’étudier le sol de ce cratère, le cratère Gale et de monter sur les pentes du  pic central, le Mont Sharp. On espère y découvrir des signes d’une présence passée (ou actuelle ?? pourquoi pas) de possibilité d’habitabilité et de trouver des composés organiques.
 
 
 
 
 
 
 
Vue de la zone d’atterrissage par MRO.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
Suivez de façon interactive la descente de Curiosity sur Mars.
 
Explication pas à pas de la séquence d’atterrissage avec quelques détails techniques.
 
Curiosity à la NASA et aussi ici . Et la galerie d’images.
 
Les images brutes (raw) de Curiosity.
 
Un beau schéma de la zone d’atterrissage par nos amis de Space Com.
 
 
Photos du PAE en ligne.
 
 
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UN PEU D’HISTOIRE MARTIENNE.
 
­Mars fut repérée très tôt dans le ciel par nos glorieux ancêtres, les Romains baptisèrent cette planète du nom de leur Dieu de la Guerre
­Son mouvement dans le ciel intriguait car il était rétrograde par moment
­Seul Copernic comprit pourquoi, en commettant un sacrilège : la Terre n’était plus au centre du système solaire
­Située après la Terre et donc un peu plus loin du Soleil que nous, elle est à la limite de la « zone habitable »
 
 
Mars = ½ Terre.
·        ­Mars est née en même temps que la Terre il y a approximativement 4.5 Milliards d’années
·        ­Mars est 2 fois plus petite que la Terre et en gros 10 fois moins lourde (densité plus faible)
·        ­Ceci aura des conséquences sur son évolution :
·        ­La gravité y est plus faible que sur Terre (1/3) et en conséquence son atmosphère s ’échappe au cours du temps (Vitesse de libération + faible)
·        ­Le CO2 diminuant, l’effet de serre (qui a sauvé la race humaine!!!) s’inverse, la température diminue
·        ­Les dés sont jetés, Mars sera une planète froide, c’est une Terre avortée!
·        ­Plus éloignée aussi du Soleil, elle se refroidit plus vite, le noyau se solidifie donc
·        ­Pas de champ magnétique
·        ­Donc pas de protection contre les particules dangereuses provenant du Soleil, et donc difficulté pour une certaine forme de vie de s’établir
·        ­Le volcanisme est très actif : 20 volcans majeurs, les derniers ayant été actifs récemment (qq dizaines de millions d’années!)
·        ­Pas de tectonique de plaques mais des failles et fractures (Valles Marineris)
·        ­L’eau dans le passé a été un agent d’érosion, maintenant le vent joue un rôle essentiel
 
­L’orbite de Mars est excentrique (elliptique) (e=0,09), cela induit des variations climatiques importantes entre périhélie et aphélie 
­40% de chaleur en plus au périhélie
­Température moyenne = -55 °C Min en hiver = -130 °C Max en été = +27 °C Mars est un DÉSERT GLACÉ
 
L’atmosphère de Mars :
·        ­95.6% CO2
·        ­2.7% N2
·        ­1.6% Ar
·        ­0.1% O2
·        ­0.03% H2O
·        ­Pression moyenne 6 mbar (1 – 9 mbar) soit <1% de la notre
·        ­Venteux : jusqu’à 120km/h, tempêtes qui peuvent durer plusieurs mois à Érosion
 
 
L’eau ne peut pas exister longtemps a l’état liquide en surface sur Mars actuellement     pourquoi?
Température trop basse (de 0 a –100°c) et pression trop faible (<1% de la pression  terrestre)   
àsublimation :        à solide   à gazeux directement
 
En fait l’eau liquide serait dans un état métastable, c’est à dire qu’elle pourrait rester liquide en surface pendant qq heures avant de se sublimer, c’est le grand espoir des sondes martiennes
Par contre de l’eau existe certainement en sous-sol
 
 
 
Dessin : diagramme de phase de l’eau.
 
 
 
 
 
 
 
Caractéristiques orbitales :
·        ­1,5 UA  Une année martienne = 687 jours
·        ­6900 km diamètre (la moitié de la Terre), d=3,9
·        ­Très excentrique e = 0.09, cela a aidé Kepler a formuler sa première loi (ellipse)
·        ­Inclinaison axe rotation ~TerreàSaisons
·        ­Un jour martien s’appelle : un sol~ un jour terrestre
·        ­Deux satellites miniatures, dont l’un (Phobos) sous la limite de Roche
 
 
 
 
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LES PREMIÈRES MISSIONS MARTIENNES.
 
­Nos amis Russes n’ont jamais eu de chance avec Mars, toutes leurs missions ont échoué ou presque
­Toutes les missions à succès ont été US, mais ils ont eu aussi de cuisants échecs (50%)
­Cela a commencé avec l’épopée des Mariner dans les années 1960
­Puis vinrent les Vikings avec la recherche de la vie
­Pathfinder, un démonstrateur prototype, ouvre ensuite la marche pour les
­Robots Spirit et Opportunity et Phoenix
­Une pléiade de satellites tournent aussi autour de Mars : MGS, Mars Express, Mars Odyssey, MRO etc..
 
 
Image à voir en haute résolution (clic dessus), avant le succès de Curiosity, Mars menait par 24 (échecs) à 15 (réussites) !
 
Cette belle représentation des missions martiennes mérite aussi d’être vue.
 
 
 
 
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UNE NOUVELLE VISION DE MARS.
 
 
­Depuis plusieurs décennies des sondes automatiques explorent Mars et nous en donnent une vue bien meilleure
­La planète a été entièrement cartographiée
­Des robots se sont posés à sa surface et ont analysé son sol
­Nos connaissances progressent
­Cartographie complète et précise de Mars en altitude et température
­Le plus grand canyon du système solaire, Valles Marineris, près de 4000km de long (les USA!)  2500m de profondeur en moyenne 10000m par endroits
­Le plus haut volcan du système solaire : Olympus Mons; 25km de haut, la moitié de la France en surface.
­Deux hémisphères différents, le Nord avec de grands bassins (mer dans le passé?) et le Sud très cratérisé.
­Les vents jouent un grand rôle
­Les pôles N et S contiennent principalement de la glace d’eau recouverte d’une mince couche de glace carbonique
­Résurgences liquides probables, des traces d’anciennes « rivières » sont apparentes
­La surface de Mars est riche en Fer Il y a approximativement 15 à 20% de Fer à la surface de Mars Ce fer s’est oxydé avec le temps et l’oxygène de l’atmosphère, la planète est devenue….rouge
­Mars a été comme toutes les planètes soumise à un bombardement météoritique incessant surtout au début de son histoire
­Beaucoup de questions en suspens, concernant l’histoire passée de Mars et de la présence ou non d’eau liquide.
 
 
On peut donc en ce début de XXIème siècle faire le point sur la présence d’eau sur Mars :
·        ­1) Présence en sub-surface d’énorme quantité d’eau solide incorporée dans le sol dans les régions près des pôles (permafrost)
·        ­2) Contrairement à ce que l’on pensait depuis plus de 30 ans , les Pôles sont principalement de la glace d’eau et non de CO2
·        ­3) Il y a en certains endroits sur les parois les plus froides de cratères des résurgences RÉCENTES  d’eau
De nouvelles missions doivent confirmer encore tout cela
 
 
Et la vie sur MARS ??
 
Pas impossible, mais……..
·        ­Il y a quelques problèmes ou handicaps:
·        –La vie nécessite des molécules complexes (chimie organique) qu’il va falloir trouver
·        –La vie nécessite de l’eau liquide : possible qu’il y en ait en certains endroits , à vérifier
·        –La vie peut être détruite par les UV, or l’atmosphère martienne n’a pas assez d’ozone pour les bloquer
·        –Le champ magnétique martien est aussi trop faible pour protéger contre les particules solaires comme sur Terre
·        ­Alors……
 
Sommes nous des Martiens ?
 
­La vie sur Terre est apparue presque au tout début : vers 4 Milliards d’années
­Probablement, un phénomène similaire s’est produit sur notre sœur Mars
­Mars étant plus petite et plus loin du Soleil que la Terre, s’est refroidie plus vite
­La vie aurait pu apparaître sur Mars avant d’apparaître sur Terre
­A-t-on été ensemencé par des météorites martiennes?
­Si oui, les Martiens, c’est NOUS!!
 
 
 
 
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UNE NOUVELLE MISSION RÉVOLUTIONNAIRE: MSL.
 
Pour plus de détails voir le dossier MSL sur votre site préféré.
 
 
Nouvelle mission à très haut risque : la mission MSL (Mars Science Laboratory) avec son rover Curiosity, est la mission la plus importante (et probablement la plus chère : 2,5 Milliards de $) du XXI ème siècle.
 
­900kg dont 90kg de charge utile (les expériences) avec une masse au départ de près de 4 t.
­Arrivée rapide sur Mars (Mach 2), ce qui occasionnera des températures de 2000°C sur le bouclier thermique
­Mais la grande nouveauté avec Curiosity, c’est son mode d’atterrissage très différent des autres mission :
­L'atterrissage est assez intéressant, car le support de MSL possède un "ascenseur" (sky crane) qui le dépose au sol lorsqu'il est à quelques mètres d'altitude.
 
 
Quelques chiffres :
 
·        Lancement : le 26 novembre 2011 (on a raté la fenêtre de 2009)
·        Lanceur : Atlas V 541
·        Arrivée : du 6 août 2012
·        Espérance de vie : 668 sols soit 686 jours terrestres (2 ans)
·        Espérance de trajet : 20 km en 2 ans au moins (mais on espère beaucoup plus)
·        Objectif principal : évaluer l’habitabilité passée et présente
·        -Coopération internationale : USA, Canada, Allemagne, France, Russie et Espagne
·        -Coût total : 2,3 Mds $
·        -Masse : 900 kg dont 90 kg d’instruments
·        -Masse totale sonde : 3,4 tonnes (dont 600 kg étage de croisière et 829 kg étage de descente, 390 kg de carburant, 389 kg de bouclier thermique et 349 kg de bouclier arrière)
·        -Longueur : 2,7 m
·        -Vitesse théorique : jusqu’à 90 m/h en automatique
 
La propulsion du rover Curiosity est nucléaire, assurée par des GPHS-RTG, grâce à un générateur thermoélectrique à radio-isotope (GTR) de nouvelle génération (le MMRTG) développé par le DOE (Department of energy) et réalisé par Boeing
 
 
­La descente contrôlée  (Powered Descent) ; les 8 rétro fusées sont prêtes à être activées
­Les boulons explosifs séparent le bouclier arrière et le parachute du reste de la sonde, la sonde accélère pendant un court instant, on ne peut pas allumer les rétro tout de suite de peur de « cogner » le bouclier arrière!
­Les rétro fusées s’allument enfin après une seconde.
­Arrivée vers 400m la descente ralentit à un taux de 20m/s, cela va prendre approx 30secondes.
­Arrivé vers les 50m d’altitude, les rétro fusées sont allumées plus fortement afin de réduire la vitesse à un petit 0,75m/s
­Nous sommes arrivés vers les 20m d’altitude, il faut arrêter de freiner sinon on ne se pose pas! On coupe 4 des 8 fusées.
­On est prêt pour la phase critique de l’atterrissage : la grue ascenseur (Sky Crane)
 
 
 
 
LE SKY CRANE.
 
­Le Sky Crane : Mais pourquoi un tel système?
­Curiosity est énorme (5 fois la masse d’Opportunity) : 900kg, ce qui rend un impact classique (comme pour les MER) difficile à garantir sans problème, d’autre part des fusées de guidage comme pour les Vikings entacherait sa capacité à se déplacer sur le sol martien avec la place que cela prendrait.
­Nos amis du JPL devaient trouver une autre solution : le Sky Crane qui doit assurer un atterrissage en douceur du rover.
­De plus le fait d’avoir des rétro fusées qui ne polluent pas le sol près de l’atterrissage est aussi un plus pour les expériences.
 
 
Voir le film « 7 minutes of Terror » de la NASA.
 
 
Je vous propose une meilleure version, beaucoup plus vivante qui dure aussi 5 minutes, mais que je n’ai trouvé qu’en streaming :
 
Mars Science Laboratory (Curiosity Rover) Mission Animation

 

 

 
 
 
 
 
 
LES OBJECTIFS DE LA MISSION MSL :
 
·        Déterminer si la vie a pu exister sur Mars. Les dernières missions ont montré que l’eau liquide a existé sur Mars peu après la formation de la planète. Qu’en est-il maintenant ? La mission est conçue pour étudier les cycles du carbone et de l'eau sur la planète au cours du temps. Les instruments de MSL tenteront de déterminer sous quelle forme et en quelle quantité le carbone et l'eau sont stockés sur la planète et dans l'atmosphère.
·        Étudier le climat de Mars présent et passé (paléoclimat) et la composition de l’atmosphère.
·        Étude de la géologie martienne. Recherche de la preuve de la formation de roches en présence d’eau liquide.
·        Préparer une éventuelle exploration humaine.
 
 
Mais la grande nouveauté avec Curiosity, c’est son mode d’atterrissage très différent des autres missions:
 
Après une phase de ralentissement classique avec parachute et rétrofusées, la suite devient plus intéressante, car le support de MSL possède un "ascenseur" (sky crane) qui le dépose au sol lorsqu'il est à quelques mètres d'altitude.
Lorsqu'il est bien sur le sol, la partie sky crane est ensuite propulsée plus loin et ne sert plus, elle va s'écraser à plusieurs km de distance.
Le rover est immédiatement opérationnel.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LES INSTRUMENTS.
 
Dix instruments à bord, dont deux auxquels la France a participé activement :
 
En fait, on ne recherche pas la vie, mais on cherche les composants chimiques représentatifs d’une vie ancienne, ce sera le but de SAM.
 
Principalement deux instruments auxquels la France participe :
 
·        Le Chemcam américano-français, c’est un laser de 1Gw/m2 qui est utilisé pour effectuer à distance le spectre de divers matériaux.
·        Le SAM dont le PI est Michel Cabane, c’est un chromatographe en phase gazeuse (GCMS)
 
 
 
 
LE CHOIX DU SITE : LE CRATÈRE GALE.
 
Gale était un banquier australien qui s’intéressait à l’astronomie. Il a découvert même 7 comètes.
 
Ce cratère était un des 4 choix de la NASA, la sélection a duré près de 3 ans, pour finalement se porter sur ce cratère.
 
Cratère Gale
155 km de diamètre  Alt = 1500 m Prof = 3000 m 3,8 à 3,5 Mds années (fin Noachien)
Pic central : plus de 5 km
Au-dessus du fond du cratère. Altitude max = 700 m au-dessus du 0
 
Dans Aeolis Mensae Au Sud d’Elysium Planitia
 
 
 
Ellipse d’atterrissage prévue pour MSL.
Topographie du cratère Gale.
(avec la vieille ellipse prévue pour Curiosity)
 
 
 
 
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Rendez vous Samedi à la Cité des Sciences pour la suite de l’aventure Curiosity !!!
 
Bon ciel à tous!
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la SAF
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