Les photos des slides sont de la présentation
de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
Le conférencier a eu la gentillesse de mettre
sa présentation à disposition pour téléchargement.
Elle est disponible sur
ma liaison ftp choisir planetastronomy, rentrer les login
et PW ; elle est dans le dossier CONFÉRENCES JPMet s’appelle : CURIOSITY 2013.zip
Le téléchargement peut être long, car le
fichier contient toutes les vidéos.
Le compte rendu sera succinct, étant donné,
que la présentation est disponible au téléchargement.
Une salle bien remplie grâce à nos amis de
Pau ! (photo de Henri Aurignac)
Fondée en novembre 1973 par le Chanoine Henri
Louyat, la Société d’Astronomie des Pyrénées Occidentales est
maintenant présidée par Jean Lachaise, professeur des Universités à l’UPPA,
que l’on voit ici à gauche sur cette photo. Merci à tous nos amis de la
région de Pau qui sont venus très nombreux.
Plan de la présentation :
1) Quelques données sur Mars
2) Les premières missions martiennes
3) Que sait-on de Mars
4) La mission Curiosity
5) Le lancement
6) L’atterrissage
7) Le Rover
8) Les instruments
9) Le site d’atterrissage
10) Le succès!!!
11) Le début de la mission
1)
QUELQUES DONNÉES SUR MARSMARS = 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
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’eau
ne peut pas exister longtemps a l’état liquide en surface sur mars
actuellementpourquoi?
Température
trop basse (de 0 a
–100°c) et pression
trop faible (<1% de
la pressionterrestre):
sublimation : solideà
gazeux directement
2)
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 Viking 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..
3)
QUE SAIT-ON DE MARS ?
Les
sondes martiennes ont complètement changé la vision simpliste que nous
avions au début des années 1960
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.
Destraces
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
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……
4)
LA MISSION CURIOSITY
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
très rapide sur Mars , 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.
LES OBJECTIFS
·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.
5)
LE LANCEMENT DE MSL (CURIOSITY)
Lancement
de MSL le 26 Novembre 2011 par une Atlas V
Durée
du voyage : 7 mois et demi
6)
L’ATTERRISSAGE
LES 7 MINUTES DE TERREUR !!!
La
phase d’entrée commence quand la sonde atteint l’atmosphère martienne
vers les 130km d’altitude, elle se terminera avec l’atterrissage.
Mais la grande nouveauté avec Curiosity, c’est son mode d’atterrissage
très différent des autres missions:
Cette
entrée dans l’atmosphère ne se fait pas au hasard, elle est guidée afin
d’obtenir une extrême précision à l’atterrissage (ellipse de 20km
autour du point choisi, alors que les MER : 150 par 20km)
Cela
est possible grâce à des petites fusées situées sur le bouclier arrière
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.
Cette
mission se différencie des précédentes par la précision nécessaire pour
l’atterrissage 20km au lieu de 150. Pourquoi? Pour deux raisons :
L’endroit
où l’on veut se poser est chaotique, il faut être sûr de se poser sur
du plat et de l’amener au pied d’une montagne que l’on veut absolument
explorer.
Comment
viser le bon point sur Mars
:
L’étage
de croisière est équipé de fusées pour guider la sonde grâce à des
corrections de trajectoire, la dernière ayant lieu 2 heures avant
l’atterrissage.
La
sonde ne tombe plus, elle « vole » maintenant dans l’atmosphère
de Mars, sa trajectoire est analysée par des gyroscopes à bord, qui vont
jouer sur son angle de rentrée afin d’être sur la bonne coordonnée pour
ouvrir le parachute avec la bonne vitesse.
La
sonde ralentit, elle atteint Mach 2, quand elle atteint la bonne altitude (approx
11.000m) pour déployer le parachute
On
entre dans la phase EDL : Entry, Descent and Landing :
La
descente en parachute : elle dure de l’ordre d’une minute, mais le
parachute (énorme : 16m de diamètre, si gros qu’il
se verra facilement sur les photos de MRO!)
doit absorber pendant ce court laps de temps 95% de l’énergie cinétique
de la sonde.
Le
bouclier thermique est éjecté grâce aux boulons explosifs, les capteurs
de distance (TDS terminal descent sensors) sont maintenant en
fonctionnement.
Vers
les 2000m ou 1500m , la sonde a ralentit à 100m/s; on est prêt pour la
phase suivante
Des
boulons explosifs vont libérer le bouclier de protection
Photo :
Le plus grand de tous les boucliers thermiques (2000°C) : 4,5m de diamètre
La
descente contrôlée(Powered
Descent) ; les 8 rétro fusées sont prêtes à être activées
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 : 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.
LA SÉQUENCE COMPLÈTE D’ATTERRISSAGE.
LE SKY CRANE : UNE MANŒUVRE À HAUT
RISQUE
La
manœuvre s’effectue en 5 étapes :
Couper
les rétro fusées
Déployer
les roues du rover
Déposer
le rover doucement sur la surface, le contact est détecté par la grue
(moins d’effort)
Couper
les connexions électriques et mécaniques (3 câbles de Nylon très solides
qui seront coupés par des boulons pyrométriques) entre le rover et la grue
Éjecter
la grue le plus loin possible (150m?) grâce à ses rétro fusées.
Et
alors, et alors..Curiosity est arrivé!!!
Comment
le saura-t-on? 3
sondes martiennes (Mars Odyssey; MRO et Mars Express) vont écouter
Curiosity
et transmettre les OK des différentes séquences à la Terre.
Distance
Terre-Mars : 567 Mkm14
minutes de décalage.
Les
sondes MRO et Mars Odyssey américaines changent d’orbite pour aider à la
transmission lors de l’atterrissage et essayer de capturer ce moment.?
De
même la sonde européenne Mars Express sera présente en back up
7)
LE ROVER CURIOSITY
C’est
un 6x6
comme le dit malicieusement Francis Rocard! Il devrait être capable de
parcourir jusqu’à 300m par jour!
Le
rover devrait pouvoir passer des obstacles
de 75cm
de haut.
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)
Utilisation
de 4,8 kg de dioxyde de plutonium (PuO2) enrichi en plutonium 238
Puissance
initiale de 2 000 W thermiques convertis en 200W électriques par des
thermocouples (PbTe/TAGS)(effet
Seebeck)
Énergie de 2,5 kWh/j (au lieu des 0,6 à 0,9 kWh/j sur les MER)Dans
14 ans, 100W électriques attendus Autonomie totale
jour/nuit et hiver/été
Des
radiateurs de 50 m de tubes rejèteront la chaleur excédentaire grâce à
un fluide caloporteur
8)
LES INSTRUMENTS
Curiosity
emporte 10 expériences scientifiques
Pour
détecter des traces d’eau
Pour
analyser les roches et minéraux (argiles, sulfates, carbonates…)
Pour
imager à haute résolution l’environnement
La
France participe activement à de nombreux instruments.
MASTCAM
(Mast Camera) est un ensemble de deux caméras fixées au sommet du mat du
rover MSL à une hauteur de 2m au-dessus du sol qui fournit des images en
couleurs, en lumière visible et en proche IR.
Une
grand angle 34mm et une télé 100mm
Développée
par la célèbre firme Malin Space (MGS, MRO).
Le
ChemCam (Chemistry
Camera); c'est un instrument d'analyse élémentaire des roches et des sols
autour du Rover et jusqu'à environ 9 mètres.
Il
utilise la technique d'analyse spectroscopique induite par évaporation
laser.
Il
est situé dans le mât et bombarde (jusqu’à 9m) avec un faisceau Laser
sa cible et analyse la vapeur émise.
Développé
par le CEA, le CNES et un laboratoire de Los Alamos.
Contrairement
à la mesure par Rayonnement X, la technique Laser (LIBS en anglais
laser-induced breakdown spectroscopy ) est sensible aux éléments
légers
de faible n° atomique tels que : H, Li, Be, B, C, N, O. Donc les composés
organiques sont mesurés facilement.
Chemcam
comporte 6144 canaux d’analyse couvrant le spectre de 240 à 850nm.
Le
rayon
d’analyse est aussi très fin,
ce qui est utile pour l’étude de strates sédimentaires.
Il
va donner des informations sur les roches et les sols autour du rover.
Le
SAM
dont le co-PI est Michel Cabane (LATMOS), c’est un chromatographe en phase
gazeuse (GCMS)
La
mission de SAM ? Recenser les composés organiques présents dans les
échantillons de sol et d’atmosphère prélevés sur place.
On
prélève un échantillon du sol que l’on pulvérise
Il
est ensuite conduit vers un des 74 réceptacles puis transféré dans le
four (1000°C)
On
sépare les composants dans le chromatographe (analyse de la composition)
Les
différentes molécules sont identifiées.
Un
autre instrument (spectromètre Laser) prend la suite pour certaines molécules
comme l’eau et le CO2
9)
UN CHOIX ENTRE 4 CIBLES
Il
y eut 133 sites proposés, qui se sont réduits progressivement à 10 sites
prioritaires, puis à 4 et finalement
The
winner is…..Le Cratère
Gale
155
km de diamètre Alt = 1500 m Prof = 3000m 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
Curiosity
devrait escalader une partie de ce pic! Couches sédimentaires (argiles);
actions probables de l’eau
Sa
position sur Mars, à l’opposé d’Opportunity, permettrait à la NASA de
pouvoir opérer ces deux rovers facilement dans le temps.
On
recherche essentiellement des ARGILES,
marqueurs de la présence d’eau pendant de longues périodes.
10)
LE SUCCÈS
Et
le 6 Août 2012 à 7H32 du matin heure de Paris, le JPL nous informe que
Touchdown
confirmed. We're safe on Mars !
L’atterrissage
s’est bien passé, on est sur Mars
Applaudissements
au JPL et dans la salle de l’île de France qui nous permettait de voir
cet atterrissage en direct (plus de 500 personnes si tôt le matin !)
vidéo :
Curiosity has landed !
Vidéo
de la NASA:
Where will Curiosity go first?
Image
extraordinaire vue par MRO de l’atterrissage en parachute.
Quand
on pense que le direct n’est pas possible à cause du décalage horaire et
qu’il a fallu estimer correctement la trajectoire d’entrée de Cusiosity
pour pouvoir photographier son parachute
MRO
était à 340km de Curiosity et lui même à 3000m de la surface.
Mais
où donc avons nous atterri ?
À
l’endroit prévu (à 300m près !!) Au pied des collines qui mènent
au Mont Sharp.
Il
se trouve dans le lit d’un ancien fleuve.
Autoportrait de
Curiosity sur le site Rocknest avec vue complète du Mont Sharp à
l’horizon.
Image
assemblée à partir des « brutes » du 1erNov
2012 Crédit :NASA/JPL-Caltech/MSSS/Ken
Kremer/Marco Di Lorenzo
Les premiers tirs laser de ChemCam sont tirés,
les premiers forages ont aussi lieu en ce moment.
Les résultats sont en cours d’analyse, mais
on peut déjà dire que l’on a trouvé des CHNOPS !
La
sonde Curiosity a analysé l’échantillon provenant du premier carottage
dans ce sol sédimentaire du cratère Gale, qui correspond très
vraisemblablement à un ancien lit de rivière.
Il
est passé dans CheMin (Chemistry and Mineralogy ) et dans SAM (Sample
Analysis at Mars).
On
a identifié les éléments suivants : C,
H, N, O, P et S.
ce sont les composants principaux de la vie.
Les
CHNOPS, acronyme des différents éléments chimiques qu’ils représentent,
sont ceux nécessaires à la vie. Ils ont tous été découverts !
Cet
échantillon est composé d’argile (à 20%) et de sulfates (de Calcium),
correspondant à un environnement
humide peu oxydé (la carotte était grise et non pas rouge) et pas trop salé
ni acide, et probablement légèrement alcalin.
Tout
ceci étant compatible avec un lit d’ancienne rivière.
Une
vidéo montrant les instruments et leur fonctionnement sur Mars (en
fait Chemcam)
L’aventure continue ! on en reparlera.
BONNE
EXPLORATION CURIOSITY
ET À BIENTÔT POUR DE NOUVELLES DÉCOUVERTES
Les
sondes martiennes ont complètement changé la vision simpliste que nous
avions au début des années 1960
La
phase d’entrée commence quand la sonde atteint l’atmosphère martienne
vers les 130km d’altitude, elle se terminera avec l’atterrissage.
