EXPLORATION SPATIALE - LE BLOG DE PIERRE BRISSON

La Mission MMX, première étape vers Mars

PPlein succès cette nuit, 19 octobre, du lancement vers Mars de la mission MMX (Mars Moons eXploration) à bord d’un lanceur japonais H3-24L. Séquence : (1) 21h41 (CEST), décollage à l’heure; (2) 22h45, rallumage du second étage à 27500 km/h ; (3) 22h52, atteinte de la vitesse maximum, 38850 km/h, et séparation de la charge utile sur trajectoire martienne.

L’objet est d’étudier les deux lunes de Mars, Deimos et Phobos et, en particulier, de collecter des échantillons de Phobos et de les rapporter sur Terre. Elle observera aussi Deimos mais à distance, avec ses instruments embarqués. La mission, conduite par la JAXA, est internationale (une première pour le Japon). C’est une « collaboration » avec la NASA, le CNES, la DLR, et l’ESA. Ce sera la première mission à se poser sur l’une des deux lunes mais aussi la première à rapporter « quelque chose » du monde martien.

En termes de puissance, le lanceur H3 est un peu en dessous des Falcons 9 puisqu’il peut placer en orbite GTO 6,5 t contre 8,3 pour le Falcon 9. Cette puissance est nécessaire car l’ensemble de ce qui sera envoyé vers Mars aura une masse d’environ 4,9 tonnes, soit 1800 kg pour le module de propulsion, 1050 kg pour le module de retour avec la capsule contenant les échantillons, 150 kg pour le module d’exploration, 25 kg pour le rover précurseur Idéfix, 1900 kg pour les ergols. Les dimensions de la charge utile (contenue dans une coiffe spéciale, pour la taille) sont 9 m de long, 5,3 m de haut, 4,5 m de large. La capsule chargée des échantillons qui reviendra sur Terre et qui fait partie du module de retour, ne pèse que 16 kg et ne mesure que 60 cm de diamètre.

L’énergie utilisée par MMX sera la propulsion chimique pour les déplacements spatiaux majeurs, les ajustements de trajectoires et les contrôles d’attitude, et de l’énergie solaire pour alimenter les systèmes électriques. L’énergie solaire sera captée par des panneaux solaires orientables (« paddles »).

Le premier essai du H3 a eu lieu en mars 2023 et ce fut un échec. Le deuxième a eu lieu en février 2024 et ce fut un succès. Depuis, sept vols ont eu lieu dont un seul échec (suivi de deux succès). La fusée est donc relativement fiable. Ce dixième lancement réussi est évidemment très important pour le Japon et pour cette mission dont la préparation a commencé il y a dix ans.

La mission MMX présente un intérêt scientifique très important. Il s’agit de savoir de quoi sont faites les deux lunes de Mars et comment elles se sont formées, donc de mieux connaître aussi l’histoire de notre système solaire. Par ailleurs, ceux qui me suivent sur mes blogs savent que je recommande d’utiliser ces lunes afin de pouvoir nous installer un jour dans le monde martien. A ce titre la densité du sol, sa consistance, sa topographie, la teneur de l’environnement en poussière, les radiations reçues, toutes choses qui vont être observées et analysées, m’intéressent énormément. Enfin, le module d’exploration va profiter de sa position (tour rapide (11h) autour de Mars en position équatoriale beaucoup plus basse que n’importe quel autre satellite) pour observer la planète et notamment l’évolution de ses nuages.

Pour ces observations et analyses, MMX sera équipé de onze instruments scientifiques dont quatre sur le rover (« astromobile ») Idefix. Celui-ci descendra sur Phobos pour préparer la descente du module principal et tester le déplacement au sol dans des conditions extrêmes de faible gravité. Ce dernier portera les instruments qui collecteront les échantillons et dont une partie repartira ensuite vers la Terre. Idefix utilisera l’énergie solaires (panneaux).

Nous ne pourrons disposer des échantillons qu’en 2031 (10 grammes seulement mais avec 10 grammes on peut faire beaucoup) lorsque la capsule d’échantillons SRC se sera posée dans le désert australien portée par son parachute. En effet le second étage de la fusée H3 (exploration module + return module + propulsion module) va « musarder » pour aller sur Mars (voyage de près d’un an pour économiser son énergie). Il sera mis en orbite de Mars en septembre 2027, puis de Phobos en décembre 2027 (on dit en « QSO », pour Quasi Satellite Orbit, compte tenu de la très faible gravité de Phobos et du besoin continu de propulsion). Il lâchera Idéfix vers Phobos début 2029 après avoir étudié Phobos et Deimos à distance (simple « flyby »). Le petit rover aura pour mission de préparer l’arrivée de l’exploration module. Ce dernier atterrira sur Phobos en 2030.

On peut avoir bon espoir de succès car la JAXA est sans doute l’agence spatiale la plus expérimentée et la plus capable dans l’étude des petits corps dotés d’une micropesanteur, et dans le retour d’échantillons, grâce à ses missions réussies, Hayabusa et Hayabusa2.

Les instruments embarqués sur Idefix, le précurseur, sont les suivants :

RAX (Raman Spectrometer for MMX) : Ce spectromètre à effet Raman (fourni par l’agence spatiale allemande, DLR) utilise un laser situé sous le corps du rover. Il servira à étudier la structure cristalline et la composition minéralogique précise des roches de surface.

miniRAD (Miniaturized Infrared Radiometer) : Ce radiomètre thermique miniaturisé (également développé par la DLR) mesurera le rayonnement infrarouge de la surface. Il permettra de déterminer la température des roches et d’en déduire leurs propriétés thermophysiques.

NavCam : Une paire de caméras à l’avant du rover qui produira des images stéréoscopiques. Elles serviront à la fois à cartographier le paysage environnant à des fins scientifiques aussi bien qu’à assurer la navigation autonome d’Idefix.

WheelCam : Deux caméras orientées vers le bas, directement braquées sur les roues du rover. Elles auront pour but d’observer en gros plan l’interaction mécanique directe entre les roues et le sol, ce qui aidera à comprendre la consistance du régolithe et la physique de la poussière de Phobos.

NB : IDEFIX a été développé conjointement par le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et le Centre aérospatiale allemand (DLR). A noter que sa masse de 25 kg, ne pèsera que 15 grammes sur Phobos, ce qui pose beaucoup de problèmes pour sa stabilité.

Les instruments embarqués sur l’Exploration Module seront les suivants :

TENGOO (“TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology”), une caméra télescopique à haute résolution pour observer la surface et la topographie globales de Phobos.

OROCHI (“Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers”), une caméra grand angle multi-longueurs d’onde pour capturer la distribution de la matière à la surface de Phobos en lumière visible.

LIDAR (“Light Detection And Ranging”), un télémètre laser capable de mesurer continument la distance entre le vaisseau spatial et la surface de la lune.

MIRS (“MMX InfraRed Spectrometer”), un spectromètre proche-infrarouge pour étudier la composition minérale de la surface de Phobos. MIRS a été développé par LESIA-Observatoire de Paris, en collaboration avec quatre autres laboratoires français (LAB, LATMOS, LAM, IRAP-OMP) et en partenariat avec l’Agence spatiale française (Centre National d’Etudes Spatiales — CNES).

MEGANE (« Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons »), un spectromètre à rayons gamma et à neutrons pour étudier la composition des éléments à la surface de Phobos. MEGANE a été développé en partenariat avec la NASA et Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

CMDM (“Circum-Martian Dust Monitor”), un moniteur de poussière pour détecter les anneaux de poussière autour de Mars.

MSA (“Mass Spectrum Analyzer”), un spectromètre de masse pour mesurer l’environnement ionique autour de Mars et de ses lunes.

Travail au sol (collecte et récupération des échantillons):

CSMP (Corer Sampling Mechanism), un mécanisme d’échantillonnage par carottage qui collectera des matériaux en creusant la surface de Phobos jusqu’à une profondeur d’environ 2 cm.

P-SMP (Pneumatic Sampler), Un second mécanisme d’échantillonnage, pneumatique, pour la collecte de matériaux de surface par injection d’azote. Le P-SMP utilise un gaz sous pression pour prélever des échantillons de la surface de Phobos et les déposer dans un conteneur en une fraction de seconde. Ce dispositif, fourni par la NASA, a été fabriqué par Honeybee Robotics à Altadena, en Californie.

SRC (“Sample Return Capsule”), la capsule qui doit revenir jusqu’à la surface de la Terre :

Développement des technologies d’exploration, un œil ouvert sur le futur :

IREM (Interplanetary Radiation Environment Monitor). L’instrument mesurera le rayonnement spatial. Il acquerra le spectre énergétique des protons de haute énergie (particules énergétiques solaires : SEP) générés par les éruptions solaires ou les rayonnements galactiques (GCR).

SHV (Super Hi-Vision). Deux caméras ultra haute définition pour la capture d’images des lunes martiennes en résolution 4K et 8K, développées en collaboration avec la NHK (Japan Broadcasting Corporation).

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A l’issue de l’étude suivant cette mission, on saura si l’on peut envisager l’implantation d’une base habitée relais sur Phobos et Deimos comme je le préconise, et ce qu’il convient de faire pour ancrer les équipements indispensables à cette implantation (station rotative). On pourra aussi évaluer les conséquences des mouvements en surface du sol sur le déplacement de la poussière. Bref, on saura si mon projet est possible. Ce n’est pas rien !

Suivre la vidéo sur https://x.com/jaxa_en

Site japonais : https://www.mmx.jaxa.jp/en/

ESA : https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_moon_lander_set_to_launch_on_19_October

Illustration de titre (et ci-dessus): les trajectoires de MMX. Image JAXA.

Copyright Pierre Brisson

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