Les mois de juillet et août 2020 sont particulièrement propices aux décollage 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 cet été.

Photo du décollage de la sonde émiratie Al-Amar depuis le Japon : on y voit avec l'Océan en fond, la fusée jaune et blanche au moment du décollage, avec les premières volutes de fumée blanche en arrière plan.
Décollage de la sonde émiratie Hope depuis le centre spatial de Tanegashima (Japon) le 20 juillet 2020. Crédit : Handout/Mitsubishi Heavy Industries/AFP

Une rare fenêtre de tir

Cet été 2020, la Terre et Mars sont dans une configuration qui offre 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’étend cette année 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 dernier depuis la base de Cap Canaveral en Floride, l’astromobile Perseverance devrait atteindre 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.

Photo autoportrait du rover Curiosity : l'astromobile est sur la droite avec en fond le sol martien et un mont au loin. Le rover possède des éléments blanc et noirs (notamment les roues) et est légèrement recouvert de poussière rouge martienne.
Photo autoportrait du rover Curiosity prise le 11 mai 2016. Crédit : Nasa/JPL-Caltech/MSSS 

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 va 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 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 permettra 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 facilitera l’observation des couches géologiques.

Le rover Perseverance en salle blanche pendant une phase de test : on voit ses six roues sur deux tapis bleu qui simulent le sol accidenté de Mars et sur sa droite se tiennent cinq ingénieurs en combinaison.
Le rover Perseverance à Pasadena en Californie, lors des premiers tests de roulage en décembre 2019. Crédit : Nasa/JPL-Caltech

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”, est prévue pour février 2021. Toutefois, l’agence spatiale chinoise (CNSA) n’envisage la descente atmosphérique vers la surface de la planète rouge que deux mois plus tard, après analyse du site d’atterrissage retenu : Utopia Planitia.

La mission est extrêmement ambitieuse, puisqu’elle emporte à la fois un orbiteur, un atterrisseur et un rover, soit 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'orbiteur de Tianwen-1 en cours de test en 2019 : deux ingénieurs sont en bas de l'image, au pied de l'orbiteur constitué d'une partie dorée et d'une coiffe blanche grisée.
L’orbiteur de Tianwen-1 en cours de tests en 2019. Crédit : CASC

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) permettra 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.

Vue d'artiste de la mission chinoise Tianwen-1 à la surface de Mars : on y voit sur fond de paysage rouge-marron martien, l'atterrisseur comme une sorte d'estrade avec le rover par-dessus.
Vue d’artiste de la mission chinoise Tianwen-1. Crédit : CNSA

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 seront aussi 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 seront 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 arabe, a été lancée le 20 juillet depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon. Elle arrivera, comme Mars 2020 et Tianwen-1, dans l’environnement martien en février 2021 et aura pour objectif d’étudier l’atmosphère et le climat de la planète rouge.

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 unique orbiteur qui emporte à son bord trois instruments.

La sonde arabe Hope en salle blanche, on la voit au centre de l'image avec deux ingénieurs à Sto arrivando! droite. Toute la pièce est plongée dans une lumière rouge orangé.
La sonde Hope des Émirats arabes unis en cours de tests en salle blanche. Crédit : MBRSC

La sonde Hope fera 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 déjà en orbite autour de la planète rouge. 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 doit faire suite à l’orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter lancé en 2016, devait également s’envoler vers la planète rouge cet été. Finalement, le départ a été décalé à la prochaine fenêtre de tir en 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.

Vue d'artiste du rover ExoMars sur le sol martien : on le voit avec six roues, des instruments au bout d'un mât et un boîtier gris qui correspond à une foreuse au premier plan.
Vue d’artiste du rover ExoMars. Crédit : ESA/ATG medialab

ExoMars 2022, dont le lancement est pour l’instant le seul prévu vers la planète rouge en 2022, se compose principalement d’un astromobile. L’ExoMars 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.