Mars Science Laboratory - Définition et Explications

Introduction

Le Mars Science Laboratory, baptisé Curiosity, est un astromobile (rover) de la NASA destiné à l'exploration de la planète Mars, qui doit être lancé en novembre 2011 par une fusée Atlas V pour atteindre la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) Mars à l'été 2012 et y réaliser le premier atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme....) de précision. Il est prévu pour fonctionner une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) martienne, soit 668 jours martiens, ce qui représente 686 jours terrestres.

Son objectif premier est d'évaluer l'habitabilité passée et présente de la planète rouge (Planète rouge (Red Planet) est un film américain réalisé par Antony Hoffman,...), et il est également conçu pour mener des recherches sur la géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...) martienne, notamment des analyses de roches prélevées aussi bien en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) qu'en profondeur par forage.

L'engin sera cinq fois plus lourd que les rovers Spirit et Opportunity, et emportera dix fois plus de matériel que ces dernières, matériel fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι...) par les États-Unis, le Canada, l'Allemagne, la France, la Russie et l'Espagne. Le coût total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) de la mission est estimé à 2,3 milliards de dollars US.

Objectifs

La mission Mars Science Laboratory (Le Mars Science Laboratory, baptisé Curiosity, est un astromobile (rover) de la NASA...) poursuit quatre objectifs principaux :

• déterminer si la vie (La vie est le nom donné :) a pu exister sur Mars ;
• caractériser le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) de Mars ;
• préciser la géologie de Mars ;
• préparer l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) humaine de la planète rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...).

Dans cette optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), et particulièrement du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) de l'habitabilité de la planète, Mars Science Laboratory devra travailler selon huit axes principaux :

1. recenser les composés organiques présents à la surface de Mars et établir leur distribution ainsi que leur concentration
2. quantifier les éléments chimiques fondamentaux de la biochimie : carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...), oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...), phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et...) et soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...)
3. identifier d'éventuelles traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) de processus biologiques
4. caractériser la composition de la surface martienne et des couches superficielles du sol d'un point de vue minéralogique, isotopique et chimique
5. comprendre les processus de formation et d'altération des sol et des roches sur Mars
6. déterminer le schéma d'évolution de l'atmosphère de Mars (L’atmosphère de Mars désigne la couche de gaz entourant la planète Mars. La...) sur les quatre derniers milliards d'années
7. établir le cycle de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et le cycle du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) sur Mars ainsi que la distribution actuelle de ces deux molécules sur la planète
8. mesurer le spectre large des radiations à la surface de Mars issues des rayons cosmiques, des bouffées de protons énergétiques émis par les éruptions solaires ou par les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) de choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...) d'éjections de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) coronale, voire des neutrons secondaires issus de réactions de fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau...) dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) sous l'effet des rayonnnements incidents.

Spécifications du rover

Par rapport à ses prédécesseurs le rover est un engin particulièrement imposant — 775 kg, contre 174 kg pour les rovers Spirit et Opportunity, et à peine 10,6 kg pour Sojourner — ce qui lui permet d'embarquer 80 kg d'instruments (contre 6,8 kg pour Spirit et Opportunity). Il est long de 2,7 m et peut se déplacer théoriquement à une vitesse (On distingue :) de 90 m/h en navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la...), mais ne devrait pas pouvoir effectuer plus de 30 m/h en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) compte tenu des irrégularités du terrain ou des problèmes de visibilité (En météorologie, la visibilité est la distance à laquelle il est possible de...). On table sur une distance totale parcourue à la surface de Mars d'au moins une vingtaine de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) sur les deux années terrestres que doit durer la mission au minimum.

Comparaison des roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par...) d'Opportunity, de Sojourner et du rover MSL.

Au départ de l'orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite...), le vaisseau spatial qui emporte le rover pèsera 3 400 kg comprenant, outre les 850 kg du rover proprement dit, 600 kg pour l'étage de croisière, qui prend en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) le trajet Terre-Mars et effectue les corrections de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) nécessaires. L'étage de descente pèsera 829 kg, auxquels s'ajouteront 390 kg de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...), 389 kg de bouclier thermique (Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est un dispositif destiné à protéger...) et 349 kg d'enveloppe externe arrière.

Le rover sera bien plus performant que les robots actuels grâce à un générateur thermoélectrique à radioisotope (Un générateur thermoélectrique à radioisotope, (en anglais RTG : Radioisotope...) (RTG) développé par le Département de l'Énergie des États-Unis utilisant une charge de 4,8 kg de dioxyde de plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94,...) PuO₂ enrichi en plutonium 238 (Le plutonium 238, noté 238Pu, est l'isotope du plutonium dont le nombre de masse est égal...) générant une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) initiale d'environ 2 000 W thermiques convertis nominalement en 120 W électriques par thermocouples PbTe/TAGS : Mars Science Laboratory pourra ainsi disposer d'une énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) abondante de 2,5 kWh/j au lieu de 0,6 à 0,9 kWh/j sur Opportunity, dont la puissance résiduelle, le 12 mai 2009 (après 1884 sols) n'était plus que de 460 Wh/j. De surcroît, cette puissance sera indépendante de l'intensité du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) reçu du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) et n'imposera donc pas d'arrêter la mission pendant l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures...), contrairement au cas de Spirit et d'Opportunity. MSL dispose d'une autonomie nominale d'une année martienne, soit près de deux années terrestres, mais sa source d'énergie devrait encore fournir 100 W électriques après 14 années terrestres de fonctionnement.

Un système de radiateurs composé de près de cinquante mètres de tubes dans lesquels circule un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) caloporteur permet de rejeter la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) excédentaire.

Le rover dispose de deux ordinateurs identiques « radiodurcis » — radiation-hardened ou rad-hard en anglais — pour résister aux rayons cosmiques, construits chacun autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'un cœur RAD750 fournissant une puissance de 400 MIPS à 200 MHz, successeur du RAD6000 utilisé par les Mars Exploration Rovers. Chaque ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...) comporte 256 Ko d’EEPROM, 256 Mo de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) DRAM (La drachme est une unité ancienne de masse, utilisée depuis l'Antiquité.) et 2 Go de mémoire flash (La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs ré-inscriptible,...). Une centrale à inertie (Une centrale à inertie ou centrale inertielle est un appareil de navigation de précision...) à trois axes doit faciliter la navigation sur le terrain.