Une mission spatiale japonaise est sur le point d’être lancée vers Mars. Mais elle ne se posera pas sur la planète elle-même. La mission d’exploration des lunes martiennes (MMX) se concentrera plutôt sur Phobos, la plus grande des deux petites lunes de Mars.
La mission décollera le lundi 19 octobre à 20h41 BST à bord d’une fusée H3 depuis le centre spatial de Tanegashima, dans le sud du Japon.
Cette mission de cinq ans débutera avec la mise en orbite du satellite Phobos , qu’elle explorera, après le déploiement d’un atterrisseur et la collecte d’échantillons de sol et de petits cailloux. Une première mondiale : ces échantillons seront ramenés sur Terre pour être étudiés en laboratoire.
La mission MMX est dirigée par l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA), en collaboration avec les États-Unis, la France, l’Allemagne et l’Agence spatiale européenne (ESA). Son objectif scientifique global est de percer les mystères de l’origine des deux lunes de Mars, dont la plus petite est nommée Deimos. Les scientifiques de la mission souhaitent également étudier l’évolution de Mars et de son environnement spatial.
On ignore encore comment la planète rouge a acquis ses lunes . Ces satellites naturels pourraient être des astéroïdes malchanceux qui passaient près de Mars et ont été capturés par sa gravité.
Une autre possibilité est que ces astéroïdes se soient formés lors de la collision d’un astéroïde avec Mars, projetant des matériaux rocheux dans l’espace. Progressivement, ces matériaux se seraient agglomérés pour former Phobos et Deimos. La mission MMX nous fournira la composition chimique de Phobos, ce qui pourrait permettre de départager les différentes hypothèses.
Prélever des échantillons de Phobos ne sera toutefois pas une mince affaire. La Russie a tenté l’expérience en 2011 avec sa mission Phobos Grunt. Le vaisseau spatial a été lancé avec succès en orbite terrestre basse, mais n’a pas réussi à allumer ses moteurs pour le propulser vers Mars.
Cependant, la Jaxa est bien placée pour réussir. L’agence spatiale a déjà prouvé sa capacité à rapporter des échantillons d’astéroïdes grâce à ses missions spatiales Hayabusa , qui se sont déroulées de 2003 à 2010 (Hayabusa) et de 2018 à 2020 (Hayabusa 2).
MMX testera des techniques d’échantillonnage sophistiquées adaptées à la faible gravité de Phobos. La gravité sur cette lune représente environ 0,1 % de celle de la Terre. Cela signifie qu’un humain sur Phobos pourrait parcourir une distance de 1,5 km horizontalement sans grand effort.
Cette mission permettra également de tester la communication entre le vaisseau spatial et une station au sol nouvellement mise au point . Après son lancement et son déploiement, MMX mettra un an pour atteindre Mars, où elle arrivera en août 2027. Elle effectuera d’abord une orbite autour de la planète rouge avant de se placer en orbite autour de Phobos environ un mois plus tard.
Le vaisseau spatial se compose de trois modules aux fonctions distinctes : un module de propulsion pour placer MMX en orbite autour de Mars, un module d’exploration avec équipement d’atterrissage et de prélèvement d’échantillons, et un module de retour pour ramener l’échantillon sur Terre.
La mission utilisera 13 instruments scientifiques pour explorer Phobos. Les caméras haute résolution Tengoo et Orochi cartographieront la surface, tandis qu’un altimètre laser (Lidar) établira un relevé des contours de la lune. Le Lidar utilise des impulsions laser pour mesurer la distance entre le vaisseau spatial et les points de repère à la surface.
Un spectrographe infrarouge nommé MIRS étudiera les minéraux de Phobos, tandis qu’un détecteur de rayons gamma et de neutrons, appelé Megane , déterminera la composition élémentaire de la lune. À plus grande distance, MMX recueillera également des données sur Deimos, la plus petite lune de Mars.
Les instruments renverront des données que les contrôleurs utiliseront pour décider où et comment faire atterrir le vaisseau spatial sur Phobos.
Début 2029, le module d’exploration MMX déploiera un petit rover de la taille d’un four à micro-ondes, baptisé Idefix , développé conjointement par la JAXA, le CNES et le DLR. Idefix se posera sur la surface de Phobos depuis une altitude comprise entre 40 et 100 mètres.
Le rover se redressera ensuite et parcourra la surface pendant une période opérationnelle d’environ 100 jours. Il utilisera plusieurs capteurs, dont un spectromètre Raman et un radiomètre, pour déterminer le point d’atterrissage du module d’exploration.
En 2030, le module se posera sur Phobos et restera à sa surface pendant environ 2,5 heures. Il pourra prélever des échantillons une ou deux fois en se posant à un autre endroit. La possibilité d’effectuer des prélèvements à plusieurs endroits sur Phobos est essentielle pour comprendre la composition de cette lune.
Le module d’exploration utilisera soit un instrument appelé échantillonneur C pour forer une carotte, soit un appareil appelé échantillonneur P, qui souffle un jet de gaz azote pour déloger le sol et les cailloux meubles de la surface et les acheminer vers une chambre de collecte d’échantillons.
L’échantillonneur C pourrait prélever un fragment de matière jusqu’à 2 cm sous la surface. Ceci permettrait à la mission d’obtenir un échantillon dont la composition n’aurait pas été altérée par le rayonnement solaire, responsable des modifications chimiques qui affectent la surface des planètes au fil du temps. L’échantillonneur P constitue une solution de secours, mais il comporte un faible risque de déséquilibrer le vaisseau spatial dans des champs gravitationnels faibles comme celui de Phobos.
Après avoir collecté au moins 10 grammes de matière, la sonde quittera la lune martienne et se séparera de son train d’atterrissage. Elle rejoindra ensuite la Terre, où elle arrivera en 2031. Lors de son approche, elle larguera sa sonde d’échantillonnage, qui traversera l’atmosphère terrestre. Elle atterrira en Australie grâce à des parachutes, où elle sera récupérée et transportée au Japon.
Un avantage potentiel de la mission est que les échantillons prélevés sur Phobos pourraient également contenir des matériaux martiens . Phobos orbite étroitement autour de la planète rouge et aspire constamment du sol martien, lequel serait régulièrement éjecté de la surface de la planète par des impacts d’astéroïdes.
MMX pourrait donc être considérée comme une version allégée de la mission Mars Sample Return (MSR) . MSR, fruit d’une collaboration entre les agences spatiales américaine et européenne, aurait permis d’envoyer des échantillons de roches martiennes sur Terre. Cependant, des contraintes budgétaires ont conduit à l’ annulation du programme par le Congrès américain.
Si les scientifiques ont de la chance avec les échantillons provenant de MMX, ils pourraient obtenir une belle récompense.
Daniel Brown
Maître de conférences en astronomie, Université Nottingham Trent
