CAP Mars est sur le point d'accueillir son premier visiteur américain depuis des années : un géologue à trois pattes et à un bras qui creusera en profondeur et tentera de détecter des séismes.
La sonde spatiale InSight de la NASA fera son entrée dans le ciel martien lundi prochain, après un voyage de six mois et 480 millions de kilomètres. Ce sera le premier vaisseau spatial américain à atterrir sur la planète rouge depuis le rover Curiosity en 2012, et le premier dédié à l'exploration souterraine.
La NASA utilise une méthode qui a fait ses preuves pour poser ce mineur mécanique sur la surface de Mars. Des moteurs ralentiront sa descente finale et le vaisseau se posera sur ses pattes rigides, imitant les atterrissages des missions précédentes.
Mais c'est là que se termineront les vieilles façons de faire en ce qui concerne cette mission américano-européenne dont le coût est évalué à un milliard de dollars américains.
Une fois que les contrôleurs de vol en Californie auront déterminé que tout va bien sur le site d'atterrissage - relativement plat et dégagé -, le bras d'InSight long de 1,8 mètre retirera le matériel nécessaire aux deux expériences scientifiques principales du pont de l'atterrisseur et les placera directement sur la surface martienne.
Aucun vaisseau spatial n'a tenté une telle chose auparavant.
Les innovations ne s'arrêteront pas là.
Une expérience consistera à se rendre à cinq mètres sous la surface de Mars en utilisant un clou automartelant doté de capteurs de chaleur pour mesurer la température interne de la planète. Cela pulvériserait le record de profondeur pour un forage extra-terrestre, qui appartient aux astronautes des missions Apollo ayant creusé à 2,5 mètres de profondeur il y a près d'un demi-siècle pour mesurer la chaleur lunaire.
Les astronautes ont également laissé derrière eux des instruments pour mesurer les « tremblements de Lune ». InSight est muni des premiers sismomètres pour surveiller les « tremblements de Mars » - s'ils existent. Une autre expérience aura pour objectif de calculer l'oscillation de Mars, ce qui fournira des indices sur le noyau de la planète rouge.
La sonde ne cherchera pas de signes de vie, passés ou présents. Aucun détecteur de vie ne se trouve à bord.
Le vaisseau spatial est comme un robot autonome, explique Bruce Banerdt, chercheur principal du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
« Il a son propre cerveau. Il a un bras capable de manipuler les choses. Il peut écouter avec son sismomètre. Il peut sentir les choses avec les capteurs de pression et les capteurs de température. Il tire sa propre énergie du soleil », affirme-t-il.
Une capsule temporelle prometteuse
En explorant l'intérieur de Mars, les scientifiques pourraient apprendre comment notre voisine - et d'autres astres rocheux, y compris la Terre et la Lune - s'est formée et transformée pendant des milliards d'années. Mars est beaucoup moins géologiquement active que la Terre, et son intérieur est donc plus proche de son état initial - une capsule temporelle prometteuse.
InSight a pour objectif de « révolutionner notre vision de l'intérieur de la planète », selon Thomas Zurbuchen, responsable de la mission scientifique à la NASA.
Mais le véhicule de 360 kilos doit tout d'abord arriver en toute sécurité à la surface martienne. Cette fois-ci, il n'y aura pas de ballon qui rebondit avec le vaisseau spatial caché à l'intérieur, comme cela avait été le cas pour les rovers Spirit et Opportunity en 2004. Et il n'y aura pas de grue céleste pour descendre l'atterrisseur comme pour le rover Curiosity à six roues pendant ses dramatiques « sept minutes de terreur ».
« C'était fou », reconnaît le directeur de projet d'InSight, Tom Hoffman. Il souligne toutefois que « chaque fois que nous tentons d'atterrir sur Mars, c'est fou, franchement. Je ne pense pas qu'il y ait un moyen sécuritaire de le faire. »
Peu importe comment on s'y prend, arriver sur Mars et y atterrir est difficile - et impitoyable.
Le taux de réussite des engins terriens qui essaient de visiter Mars n'est que de 40 %. Cela inclut les survols planétaires remontant au début des années 1960, ainsi que les orbiteurs et les atterrisseurs.
Bien qu'ils aient eu leur part d'échecs, les États-Unis ont de loin le meilleur bilan. Aucun autre pays n'a réussi à faire atterrir et à faire rouler un vaisseau spatial sur Mars. Il y a deux ans, un atterrisseur européen est arrivé si rapidement, avec son système de descente en mauvaise position, qu'il a creusé un cratère lors de l'impact.
Cette fois-ci, la NASA s'inspire des sondes jumelles Viking de 1976 et Phoenix de 2008, qui étaient elles aussi des engins immobiles à trois pattes.
« Mais on ne sait jamais ce que Mars va faire, prévient M. Hoffman. Ce n'est pas parce que nous l'avons fait auparavant que nous ne sommes pas nerveux et impatients de le faire à nouveau. »
Des rafales pourraient faire culbuter la sonde pendant sa descente, ou le parachute pourrait s'emmêler. Une tempête de poussière comme celle qui a touché Mars l'été dernier pourrait entraver la capacité d'InSight à générer de l'énergie solaire. Une patte pourrait céder. Le bras pourrait se coincer.
Six minutes d'angoisse
Le moment le plus délicat pour les contrôleurs de vol à Pasadena, en Californie : les six minutes qui s'écouleront entre le moment où la sonde entrera dans l'atmosphère martienne et le moment où elle touchera finalement le sol. Ils auront des bocaux d'arachides sous la main - une tradition porte-bonheur qui remonte à la mission réussie de Ranger 7 sur la Lune, en 1964.
InSight entrera dans l'atmosphère de Mars à une vitesse supersonique de près de 20 000 kilomètres/heure. Son atterrissage en douceur sur Elysium Planitia, une vaste plaine équatoriale de Mars, dépendra d'un parachute en nylon blanc et d'une série de tirs de moteurs destinés à ralentir suffisamment sa descente vertigineuse.
M. Hoffman espère que le site d'atterrissage ressemblera « au terrain de stationnement d'un Walmart au Kansas ».
Plus le terrain sera plat, meilleures seront les chances que l'atterrisseur reste debout (une chute mettrait fin à la mission) et que le bras robotique puisse déposer les instruments scientifiques sur la surface de Mars.
InSight - l'acronyme de « Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport » (exploration intérieure utilisant les enquêtes sismiques, la géodésie et le transport de chaleur) - reposera près du sol, son pont supérieur à un mètre ou moins au-dessus de la surface. Une fois ses deux panneaux solaires circulaires ouverts, l'atterrisseur occupera l'espace d'une grande voiture.
Les satellites WALL-E et EVE
Si la NASA a de la chance, deux satellites de la taille d'une mallette qui suivent InSight depuis leur décollage simultané en mai pourraient fournir des mises à jour presque en direct lors de la descente de l'atterrisseur. Il y a un décalage de huit minutes dans les communications entre la Terre et Mars.
Les satellites expérimentaux CubeSats - baptisés WALL-E et EVE, en l'honneur du film d'animation de 2008 - passeront à proximité de Mars et iront se placer en orbite perpétuelle autour du Soleil, une fois leur démonstration technologique terminée.
Mais si WALL-E et EVE ne transmettent aucune information, les nouvelles concernant l'atterrissage proviendront des orbiteurs de la NASA autour de Mars, mais pas aussi rapidement.
Les premières images du site d'atterrissage devraient être transmises peu de temps après l'arrivée de la sonde. Il faudra au moins dix semaines avant que les instruments scientifiques ne soient déployés, et quelques semaines supplémentaires pour que la sonde thermique s'enfonce sous la surface de Mars.
La mission est conçue pour durer une année martienne complète, l'équivalent de deux années terrestres.
Le jour de l'atterrissage étant proche de la fête américaine de Thnaksgiving, de nombreux contrôleurs de vol mangeront la dinde à leur bureau pendant le congé.