Mars 2020 est une mission spatiale d’exploration de la planète Mars développée par le JPL,
établissement de l’agence spatiale américaine (NASA). La mission consiste à déployer
l’astromobile (rover) Perseverance sur le sol martien pour étudier sa surface et collecter des
échantillons du sol martien. Mars 2020 constitue la première d’une série de trois missions dont
l’objectif final est de ramener ces échantillons sur Terre pour permettre leur analyse.
Les missions martiennes précédentes de la NASA ayant confirmé que l’eau liquide a coulé à la
surface de la planète par le passé, les scientifiques en ont déduit que des organismes vivants ont
pu se développer à cette époque. L’astromobile Perseverance doit rechercher des terrains ayant
pu préserver des indices de cette vie passée. Le retour de ces échantillons sur Terre, une
entreprise complexe, risquée et couteuse, est considéré comme un projet prioritaire par la
communauté scientifique.
Pour remplir ses objectifs, l’astromobile doit prélever une quarantaine de carottes de sol et de
roches sur des sites sélectionnés à l’aide des instruments embarqués. Le résultat de ces
prélèvements doit être déposé par l’astromobile sur des emplacements soigneusement repérés
en attendant d’être ramenés sur Terre par une future mission étudiée conjointement par la NASA
et l’Agence spatiale européenne. Selon le planning élaboré par les deux agences, le retour sur
Terre est prévu pour 2031 sous réserve de son financement. Le but final est de pouvoir effectuer
sur Terre une analyse fine des échantillons du sol martien et notamment d’identifier d’éventuelles
formes de vie anciennes. En effet, les capacités des instruments terrestres, contrairement à ceux
embarqués sur les engins spatiaux, ne sont pas limitées par les contraintes de masse.
Afin d’acheminer Perseverance au lieu-dit, une structure composée de plusieurs éléments a été conçu.
L’étage de croisière est celui qui renferme l’ensemble des autres structures. Cet étage est celui qui sera exposé à l’environnement spatial après le largage de l’ensemble par un lanceur (Atlas V, en l’occurrence). Sur l’illustration schématique ci-contre il s’agit de l’élément numéro 1. La masse de cette partie est de 539 kg, dont 70 kg de carburant afin d’assurer le voyage entre les deux planètes et en particulier la tenue des trajectoires définies. Il s’agit donc de l’étage de croisière, qui se séparera lors de l’arrivée au niveau de l’atmosphère de Mars.
Lors de l’entrée dans l’atmosphère martienne (pour rappel, à une distance de 10 km du sol, l’atmosphère est 100 fois moins dense que sur terre), la course folle de la capsule évoluera à 21 000 km/h alors que nous serons qu’à 130 km de la surface. Le bouclier thermique va permettre d’abaisser la vitesse de la capsule à 1500 km/h et après avoir parcouru 119 km, elle se situera à 11 km du sol. Du fait de la plus faible atmosphère que sur terre, le freinage naturel de la capsule est moins important. Un parachute supersonique (parachute conçu en particulier pour résister à un fort claquement provoqué par la force de freinage aux premiers instants de l’ouverture) stocké au niveau de la partie 6 du schéma est déployé. Il mesurera plus de 16 mètres de diamètre et sera l’un des plus solides que l’homme n’est jamais créé car la pression à laquelle doit résister le matériau utilisé est très importante. Pour vérifier les capacités des modèles conçus, des tests grandeurs nature ont été réalisés sur terre en déployant ces parachutes à une altitude possédante une densité atmosphérique proche de Mars, avec une charge utile à freiner ajustée pour reproduire l’intensité de la force que devra subir le parachute sur Mars.
Ce parachute va ralentir la vitesse de la capsule à 450 km/h et pendant qu’il fera effet, le bouclier thermique (numéro 5) se retirera de la structure. Vers 1,6 km d’altitude le parachute sera détaché (avant de retomber plus loin sur Mars) au même titre que le bouclier arrière, laissant évoluer dans la même trajectoire seulement le rover (numéro 4) solidement attaché à l’étage de descente (numéro 3).
Une fois à très courte distance du sol, des câbles vont permettre de poser délicatement le rover au sol de Mars. Lorsque les roues dépliées sauront en contact avec le sol, les câbles se détachent du rover et l’étage de descente reprendra de l’altitude avant de se crasher un peu plus loin sur Mars.