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Pourquoi la Nasa fait tomber son prototype d’atterrisseur martien

Le rover Perseverance est en train d'arpenter Mars à la recherche d'échantillons à collecter. Ces prélèvements ne sont pas destinés à rester dans l'astromobile : il est prévu de les rapporter sur notre planète. Pour cela, la Nasa et l'ESA sont en train d'imaginer une mission très ambitieuse, impliquant d'envoyer deux vaisseaux sur Mars au cours de la prochaine décennie. Les premiers tests viennent justement de commencer, a fait savoir l'agence spatiale le 13 décembre 2021.

Le retour des échantillons est une campagne baptisée « Mars Sample Return », qui va impliquer un atterrisseur, ainsi qu'un lanceur :

Le « Sample Retrieval Lander », qui sera « le vaisseau spatial le plus gros et le plus lourd de ce type à n'être jamais allé sur Mars », décrit la Nasa. Il devra peser environ 2,4 tonnes, soit deux fois plus que Perseverance.

Et le « Mars Ascent Vehicule », qui sera « la première fusée jamais lancée depuis une autre planète ». C'est une fusée de deux étages et de 2,8 mètres de long.

Perseverance embarque 43 tubes, dont quatre qui ont déjà été remplis -- de morceaux de roches et d'atmosphère martienne. Ce sont ces contenants que la Nasa entend rapporter sur la Terre, pour que les scientifiques puissent les étudier. Les rovers peuvent certes embarquer des instruments pour faire des analyses scientifiques sur place, mais leur charge utile est limitée. Sur Terre, les chercheurs pourraient analyser les prélèvements avec des équipements beaucoup trop volumineux pour être embarqués par un rover.

Comment va se passer la mission de retour d'échantillons martiens ?

Concrètement, lors de cette mission de retour d'échantillon, un rover développé par l'ESA serait chargé de récupérer les tubes déposés par Perseverance à la surface de Mars. Il les apporterait ensuite jusque vers l'atterrisseur de la Nasa, dont le bras robotique permettrait d'installer les prélèvements à bord de la fusée (également conçue par la Nasa). La fusée, lancée depuis l'atterrisseur, aurait un rendez-vous en orbite martienne avec un vaisseau de l'ESA, pour lui livrer la cargaison qui entamerait ensuite son voyage vers la Terre.

Le défi est donc de taille. Même si la Nasa a une expérience solide dans l'exploration martienne robotisée, elle n'a jamais envoyé un atterrisseur si lourd sur la planète, pas plus qu'elle n'y a lancé une fusée -- le seul engin ayant volé sur Mars est un hélicoptère, Ingenuity.

Pas d'étage de descente pour amortir la chute

L'atterrisseur ne pourra pas se poser sur Mars comme l'a fait Perseverance, qui avait été porté par une grue aérienne à la fin de son atterrissage. Le Sample Retrieval Lander n'ayant pas d'étage de descente, il faudra qu'il soit capable d'absorber l'impact, à l'aide de rétrofusées ralentissant sa course -- comme c'était le cas de l'atterrisseur InSight. D'où l'intérêt de laisser tomber le prototype d'atterrisseur, comme le fait la Nasa dans ces tests : en filmant sa chute, les ingénieurs observent comment les pieds du robot se posent sur la surface, et s'il seraient capables d'atterrir aussi bien sur de la roche que sur du sable.

Les ingénieurs ont encore du travail, car le prototype qui est testé ne représente qu'un tiers de la taille du vaisseau final. Il est prévu de regarder comment un prototype plus grand se comporte en tombant.

Quand à la fusée, la Nasa n'a pas encore commencé à tester le lanceur en lui-même, mais un système destiné à l'éjecter en l'air avant qu'il ne s'enflamme. Le test a consisté à lancer en l'air une fusée de 400 kilogrammes à 3,3 mètres de haut, en recréant la gravité martienne. Lors du véritable lancement sur Mars, la fusée devra être lancée à la vitesse de 5 mètres par seconde.