Illustration du rover Perserverance de la mission Mars 2020 © Nasa/JPL-Caltech

L’été 2020 marquera une nouvelle étape de la mission Mars 2020 de la Nasa avec le décollage du rover Perseverance à destination de la planète rouge. Prévu entre le 30 juillet et le 15 août prochain, ce lancement se fera par une fusée Atlas V depuis Cap Canaveral en Floride. Perseverance embarquera à son bord l’instrument franco-américain SuperCam, sur lequel travaillent depuis de nombreuses années des scientifiques du Centre lasers intenses et applications (CELIA – CNRS, CEA et université de Bordeaux) et du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB – CNRS et université de Bordeaux). Entre conception de l’instrument, simulations, analyse et interprétations des données ou encore opérations quotidiennes une fois le rover sur le sol martien, en quoi consiste le travail de ces chercheurs, avant et après ce long voyage ?

L’expertise scientifique française sur Mars

Depuis le début des années 2000, la Nasa a mené plusieurs missions ayant permis de démontrer la présence d’eau (avec les rovers Spirit et Opportunity) et l’habitabilité de Mars (avec le rover Curiosity). Atmosphère dense, eau liquide, températures douces et chaînes carbonées… Il y a environ 3,5 milliards d’années, la Terre et Mars présentaient des conditions similaires. La vie ayant émergé à cette époque sur la planète bleue, aurait-elle pu également exister sur la planète rouge ? C’est une des questions principales au cœur de la nouvelle mission Mars 2020.

 « Avec ses sept instruments et son petit drone Ingenuity, Perseverance explorera la surface de Mars dans l’objectif de comprendre son passé géologique, explique Bruno Bousquet, professeur de physique de l’université de Bordeaux menant ses recherches au CELIA. Le rover collectera des échantillons pouvant potentiellement contenir des traces de vie fossiles. » Ces échantillons pourront alors être récupérés et rapportés sur Terre lors d’une éventuelle future mission. Les investigations de Mars 2020 serviront également à mieux caractériser l’habitabilité de la planète et à préparer l’exploration humaine.

« L’instrument SuperCam, fruit d’une collaboration franco-américaine, est une version améliorée de ChemCam, un des instruments de Curiosity, détaille Philippe Caïs, ingénieur de recherche CNRSCentre national de la recherche scientifique en électronique au LAB. SuperCam est composé d’un laser et de trois spectromètres pour étudier à distance la composition chimique et minéralogique des roches. » Une caméra haute résolution et un microphone captant les sons environnants, notamment ceux des tirs lasers, complètent le dispositif.

« Ce sont ainsi cinq techniques d’observation et d’analyse réparties à deux emplacements du rover : le mât et l’intérieur du rover, le tout communicant par fibre optique », ajoute l’ingénieur, également chef de projet de SuperCam Mast-Unit, partie française de l’instrument. « Un des défis au niveau de l’ingénierie a été le poids, ajoute Philippe Caïs. Avec seulement 6 kg à disposition, il a fallu un saut technologique considérable entre ChemCam et SuperCam pour donner plus de fonctionnalités en gardant le même volume. » Livré en juin 2019, le modèle de vol a été acheminé au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa en Californie pour assemblage sur le rover. Devant respecter les règles de protection planétaire pour ne pas contaminer Mars, les scientifiques ont dû réaliser tous les tests en salle blanche et en appliquant des procédés de désinfection/nettoyage de type chirurgical.

Au CELIA, l’équipe scientifique composée de Bruno Bousquet et Élise Clavé, doctorante en physique, a passé les derniers mois à réaliser des mesures en laboratoire qui ressembleront à celles sur Mars et à construire des algorithmes. « Mon travail actuel consiste à envisager des scénarios de lecture des spectres que nous obtiendrons par les différentes techniques de SuperCam, et à démontrer l’avantage d’une lecture globale de ces données », explique la jeune chercheuse.

Dans l’attente de données martiennes, le binôme cherche à repousser au maximum le dispositif embarqué sur le rover au travers de « manips », afin de faire apparaître des nouvelles signatures dans le spectre et être ainsi prêt à les comprendre. « Nous nous sommes également rendus au CNES à Toulouse en février dernier pour nous initier aux logiciels sophistiqués qui permettront de récupérer et traiter les données, de faire du reporting rapide et de dialoguer avec les collègues une fois le rover sur Mars », ajoute Bruno Bousquet.

Compte à rebours avant lancement

Perseverance se trouve désormais au centre spatial Kennedy de Cap Canaveral et attend le feu vert pour commencer son long voyage. Malheureusement, les équipes françaises ne pourront pas y assister du fait de la crise sanitaire liée au Covid-19. Prévu le 18 février 2021, l’atterrissage sur Mars marquera un nouveau chapitre dans le travail des scientifiques : celui de l’exploration d’une planète à 78 millions de kilomètres de distance, image du Système solaire il y a 3,5 milliards d’années.