Fruit d’une collaboration française entre le CNES (Centre Nationale d’Études Spatiales) et l’IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), SuperCam, équipement phare du rover Perseverance, permet d’analyser les roches et sols de Mars à la recherche de signes précurseurs et fossilisés mais aussi de vie microbienne. Les équipes ALTEN d’Assemblage Intégration et Test (AIT) Optique de Toulouse ont travaillé dès 2015 sur SuperCam, en participant à l’intégration et la qualification de cet instrument.
Déjà en 2012, le rover Curiosity de la NASA qui venait de toucher le sol de Mars comportait à son bord en haut de son mât une caméra laser appelée ChemCam , sur laquelle les ingénieurs ALTEN étaient intervenus. Quelques années plus tard, c’est au tour d’une nouvelle génération de caméra de voir le jour à bord du nouveau rover Perseverance de la NASA qui a atterri sur Mars le 18 février 2021 après 7 mois de voyage.
SuperCam : « l’œil » du rover martien Perseverance
Vaporiser les roches de Mars à l’aide d’un laser et en analyser la composition chimique par spectroscopie, telle va être la mission scientifique de ce concentré d’innovation. En plus du laser rouge déjà présent sur le rover Curiosity, un laser vert d’une nouvelle longueur d’ondes va permettre d’effectuer des mesures sur une plus grande distance , soit jusqu’à 12 m (contre 7 m pour le laser rouge), pour mesurer des échantillons de la taille d’un grain de riz. Cette technologie laser, présente sur Perseverance, appelée LIB (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) , sera aussi capable d’analyser les roches via spectrométrie d’émission atomique de plasma induit par le laser durant cette mission sur Mars.
Véritable bijou de technologie, SuperCam intègre également un système plus performant d’imagerie couleur haute-résolution, connu sous le nom de RMI (Remote Micro-Imager), pour observer des détails de 100 microns sur Mars.
La caméra nouvelle génération du Rover Perseverance permet ainsi de dépasser les précédents enjeux technologiques de la caméra ChemCam embarquée sur le rover Curiosity. Objectifs : plus de précisions, une analyse laser sur de plus longues distances et l’étude du vivant.
Des tests déterminants sous l’atmosphère de Mars
Beaucoup de contributeurs dont 300 français ont été impliqués dans le développement et la fabrication de l’œil du rover Perseverance.
Miroirs, lentilles, laser, électronique de proximité… les consultants français d’ALTEN ont eu pour mission de vérifier la bonne intégration des instruments optiques et électriques à bord, de s’assurer du bon alignement des différentes voies optiques et de valider les performances de l’équipement dans divers environnements (salle blanche, vide thermique, vibrations, chocs).
Les essais en vide thermique consistaient en particulier à vérifier le bon comportement de l’instrument de Perseverance sous l’atmosphère de Mars. SuperCam a ainsi été soumis à des cycles de températures représentatifs des conditions sur Mars. Ces essais déterminants ont nécessité une mobilisation des équipes scientifiques 24h/24h.
De Toulouse à la planète Mars, en passant par la NASA
La grande majorité de l’ingénierie et des tests des instruments de SuperCam ont eu lieu à Toulouse, au CNES et à l’IRAP. Pour intégrer SuperCam sur le rover Perseverance et valider son déploiement, son alignement et ses performances, les équipes ALTEN se sont également rendues aux États-Unis, au Los Alamos National Laboratory et au Jet Propulsion Laboratory, fameux laboratoire de la NASA.
Car SuperCam n’a pas été monté sur le rover Perseverance avant son arrivée sur Mars : de façon à minimiser l’encombrement dans la coiffe du lanceur, SuperCam et son mât étaient maintenus contre le corps du rover, par un câble. C’est seulement une fois sur Mars qu’un dispositif pyrotechnique a été déclenché pour libérer et déplier ce mât.
Les tests effectués à la NASA ont donc également consisté à vérifier que les alignements de l’instrument ne seraient pas perturbés par les ondes provoquées par la détonation pyrotechnique lorsque le rover Perseverance arrivera à l’accueil de Mars.
La préparation de la mission SuperCam s’est déroulée dans un environnement très strict de propreté et de protection de la Planète Mars ; hors de question d’apporter nos propres batteries, microbes et particules organiques via le rover Perseverance !
L’équipe ALTEN impliquée sur le projet va maintenant suivre les performances de l’instrument qu’elle a eu entre les mains, et qui se trouve désormais sur Mars, à plus de 220 millions de kilomètres !
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