Mars : Olivier Sanguy nous décrypte l’atterrissage risqué du rover Perseverance

Nathalie Mayer

Journaliste

Publié le 12/02/2021

 [EN VIDÉO] L'atterrissage du rover Perseverance sur Mars  Animation montrant la séquence EDL, l'entrée, la descente et l'atterrissage de Perseverance à la surface de Mars. 

Les passionnés d'exploration spatiale ont rendez-vous avec l'histoire ce jeudi 18 février 2021. Le jour où le rover de la Nasa parti à la recherche de traces de vie sur la planète rouge doit se poser à la surface de Mars. Ce sera après avoir vécu « sept minutes de terreur » ! Une phase des plus critiques qu'Olivier Sanguy, expert de la question à la Cité de l'espace, décortique pour nous.

Le 30 juillet 2020, Perseverance, le rover de la Nasa, a pris la direction de Mars. Son arrivée sur la planète rouge est désormais imminente. Elle est prévue pour ce jeudi 18 février 2021, à 21 heures 55, heure de Paris. « C'est du moins l'heure à laquelle la Nasa espère recevoir la confirmation d'un bon atterrissage. En tenant compte des délais de télémétrie », nous précise immédiatement Oliver Sanguy, spécialiste des actualités spatiales à la Cité de l'espace.

VOIR AUSSIOù atterrira le rover Perseverance sur Mars ?

Si la confirmation d'un bon atterrissage arrive, c'est que le rover aura survécu à ce que les ingénieurs de la Nasa appellent depuis 2012, les « sept minutes de terreur » ! « L'expression a vu le jour pour l'atterrissage sur Mars d'un autre rover : Curiosity », se souvient Olivier Sanguy.

À l'époque, Adam Steltzner, l'ingénieur en chef du système d'atterrissage, expliquait dans une vidéo de la Nasa : « Du haut de l'atmosphère à la surface de la planète rouge, il faudra à Curiosity environ sept minutes. Et pour que son signal arrive jusqu'à nous, sur Terre, il faudrait quelque 14 minutes. Lorsqu'il nous dira : "J'ai bien pénétré l'atmosphère de Mars." cela fera en réalité déjà sept minutes qu'il sera à la surface. Vivant ou mort ? Nous l'ignorerons. » Le même scénario va se reproduire le 18 février pour Perseverance.

En 2012, la Nasa présentait la nouvelle technologie Sky Crane qui sera réutilisée pour l’atterrissage de Perseverance, le 18 février prochain. © JPL-Caltech, Nasa

Un atterrissage nécessairement automatisé

« De toute façon, l'atterrissage d’un rover tel que Perseverance ne pourrait pas être piloté par un humain. Il y a tellement de choses qui s'enchainent, des paramètres tellement précis à prendre en compte qu'il faut nécessairement l'automatiser », souligne Olivier Sanguy. Et si les ingénieurs de la Nasa parlent de sept minutes de terreur, c'est aussi pour ça. Parce que pendant cette phase -- que les initiés appellent la phase EDL pour Entry, Descent, Landing --, un nombre incroyable de choses peuvent mal tourner. « Il y a les grandes procédures. Et pour chacune d'entre elles, il y a une myriade de petits dispositifs qui doivent bien fonctionner. Le tout dans un timing extrêmement précis. »

Revenons sur les différentes étapes. « L'entrée dans l'atmosphère avec une capsule, le recours à un bouclier thermique qui chauffe jusqu'à 1.300 °C, l'ouverture d'un parachute en supersonique, c'est impressionnant. Mais ça a déjà été fait plusieurs fois. Le Sky Crane, en revanche, ne sera utilisé que pour la deuxième fois. » Et à en croire Adam Steltzner, « la technologie a beau être le résultat d'études poussées et raisonnées, elle a tout de même l'air complètement dingue ».

La Cité de l’espace détaille les sept minutes de terreur qui attendent Perseverance, le rover de la Nasa, à son arrivée sur Mars, le 18 février prochain. © Cité de l’espace

Pour Perseverance, un atterrissage au millimètre

Alors le Sky Crane, c'est quoi ? C'est une grue volante qui permet d'éviter d'ajouter au poids du rover -- qui pèse déjà une tonne --, celui de jambes et d'une plateforme d'atterrissage. « On est là strictement dans la recherche du gain de masse », nous explique Olivier Sanguy. Strictement ? Pas tout à fait. « En fait, la technologie permet aussi de gagner en précision et en souplesse. Les roues du rover servent de système d'atterrissage final. Cela permet de se poser sur des terrains un peu plus escarpés qu'avec un atterrisseur classique. » De quoi donner un peu d'air à Perseverance. D'autant qu'a priori, le Sky Crane est conçu pour un terrain un peu moins accueillant que celui qui attend le rover de la Nasa du côté du cratère Jezero.

Pour améliorer encore un peu plus la précision de l'atterrissage de Perseverance, les ingénieurs de la Nasa ont imaginé deux nouvelles technologies. Le Range Trigger, tout d'abord. Il interviendra au moment de déclencher le parachute. Rappelons en effet que plus le parachute est ouvert haut, plus le cône d'incertitude à l'arrivée sur Mars est grand. Alors en fonction des données que la sonde récupèrera sur l'état de l'atmosphère martienne -- qui dépend notamment des poussières et des vents, bref, de conditions météorologiques qui ne peuvent pas être prévues avant le lancement du rover depuis la Terre -- ce jeudi 18 février, le parachute s'ouvrira -- déclenché par un mortier -- au mieux, dans une fourchette comprise entre 9 et 13 kilomètres d'altitude.

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Vers quatre kilomètres d'altitude, c'est un autre système qui prendra le relais : la Terrain Relative Navigation. Elle repose sur un ensemble de caméras et de radars qui établiront une cartographie du sol et mesureront la vitesse d'approche de Perseverance. Ces données seront comparées aux cartographies préenregistrées par l'ordinateur de bord. De quoi alimenter le Sky Crane et procéder aux corrections de trajectoires utiles. Avec pour objectif d'atterrir en douceur, dans une ellipse de 7,7 x 6,6 kilomètres autour du point prévu. « Après un voyage dans l'espace de quelque 490 millions de kilomètres, ce n'est pas rien », commente Olivier Sanguy. « L'autre intérêt de la Terrain Relative Navigation, c'est qu'elle peut détecter un obstacle imprévu et décaler le point d'arrivée en fonction. » De quoi garantir à Perseverance, un atterrissage en douceur.

Les sept minutes de terreur qui attendent Perseverance, le rover de la Nasa, à son arrivée sur Mars, le 18 février prochain. Illustration du Cnes et du CNRS. © Cnes, CNRS 

« Sur Mars, on atterrit où on peut »

« Il faut garder à l'esprit que sur Mars, on se pose où on peut. Malheureusement, la science est rarement là où on peut se poser. À l'exception notable d'InSight qui avait besoin, pour que son sismomètre fonctionne, d'un environnement plat comme les aiment les ingénieurs. "L'endroit le plus ennuyeux qui se trouve sur Mars", ont-ils estimé à l'époque. Mais un rover permet de se poser là où on peut et de se déplacer ensuite là où on veut. »

À condition de survivre à ces fameuses sept minutes de terreur. Sept minutes au cours desquelles « si le largage du bouclier ne se fait pas, c'est terminé. Si le parachute ne s'ouvre pas, c'est terminé. Si le Sky Crane ne se détache pas, c'est terminé. Si le petit dispositif qui doit couper les câbles par lesquels le rover descend dès qu'il touche le sol ne fonctionne pas, c'est terminé. Le Sky Crane irait alors s'écraser au loin, traînant lamentablement le rover derrière lui. Ou il resterait en vol et finirait par s'écraser sur le rover. Tout cela tient à des lames actionnées par un petit explosif pour aller sectionner les câbles. Même si cela fonctionne, mais pas dans le bon timing, c'est terminé. Si cela se fait trop tôt, le rover s'écrase. Si cela se fait trop tard, le rover est traîné », souligne Olivier Sanguy.

« Bien sûr, tous ces systèmes sont testés. Les moyens sont mis pour que tout fonctionne. Mais nous ne saurons pas avant ce jeudi à 21 heures 55 si tout s'est réellement bien passé pour Perseverance. » Rendez-vous sur le live de Futura pour suivre cet atterrissage historique en direct.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mars-2020-rover-mars-olivier-sanguy-nous-decrypte-atterrissage-risque-rover-perseverance-84881/?utm_content=buffer6308f&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR3eQtoKOD0DUmwKF5fRULUGCblEG8NA4wVMpyc4AtSNoQ1Lf3rykGhu_T0