Le nouveau programme d'exploration conjoint de la NASA et de l'ESA sur Mars avance rapidement pour mettre en œuvre un cadre convenu pour construire une nouvelle génération ambitieuse d'orbites et d'atterrisseurs de planète rouge à partir des fenêtres de lancement de 2016 et 2018.
L'orbite ExoMars Trace Gas Mission Orbiter (TGM), dirigée par l'Europe, a été sélectionnée comme premier vaisseau spatial de l'initiative conjointe et devrait être lancée en janvier 2016 à bord d'une fusée Atlas 5 fournie par la NASA pour une croisière de 9 mois vers Mars. L'objectif est d'étudier les traces de gaz dans l'atmosphère martienne, en particulier les sources et la concentration de méthane qui ont des implications biologiques importantes. Des quantités variables de méthane ont été détectées par un orbiteur martien et des télescopes au sol sur Terre. L'orbiteur sera probablement accompagné d'un petit atterrisseur statique fourni par l'ESA et baptisé module de démonstration d'entrée, de descente et d'atterrissage (EDM).
Le programme Mars de la NASA modifie sa stratégie scientifique pour coïncider avec la nouvelle coentreprise avec l'ESA et également pour s'appuyer sur les découvertes récentes de la flotte internationale actuelle d'orbites martiennes et d'explorateurs de surface Spirit, Opportunity et Phoenix (voir mes précédentes mosaïques mars). Doug McCuiston, directeur de l'exploration de Mars de la NASA au siège de la NASA, m'a dit dans une interview que, "la NASA progresse rapidement de" Follow the Water "en évaluant l'habitabilité et sur un thème de" Seeking the Signs of Life ". La recherche directe de la vie est probablement une aiguille dans la botte de foin, mais les signatures de la vie passée ou présente peuvent être plus largement diffusées à travers les matières organiques, les sources de méthane, etc. ».
La NASA et l'ESA publieront une «annonce d'opportunité pour l'orbiteur en janvier 2010» sollicitant des propositions pour une suite d'instruments scientifiques selon McCuiston. «Les instruments scientifiques seront sélectionnés de manière compétitive. Ils sont ouverts à la participation de scientifiques américains qui peuvent également servir de chercheurs principaux (IP) ». Les propositions sont dues dans 3 mois et seront évaluées conjointement par la NASA et l'ESA. Les sélections d'instruments devraient être annoncées en juillet 2010 et le coût total des instruments financés par la NASA est plafonné à 100 millions de dollars.
«La mission de 2016 doit encore être officiellement approuvée par la NASA après un examen préliminaire de la conception, qui aura lieu fin 2010 ou début 2011. Le financement jusque-là est couvert par le programme Next Decade du programme Mars, où toutes les missions de nouveau départ résident jusqu'à ce qu'elles soient approuvées. , ou non, par l'Agence », m'a dit McCuiston. Le Conseil des ministres de l'ESA vient de donner son «feu vert» et a officiellement approuvé un budget initial de 850 millions d'euros (1,2 milliard de dollars) pour commencer à mettre en œuvre leur programme ExoMars pour les missions 2016 et 2018 le 17 décembre au siège de l'ESA à Paris, en France. 150 millions d'euros supplémentaires seront demandés d'ici deux ans pour compléter les besoins de financement des deux missions.
L'ESA a dû retarder à plusieurs reprises son propre programme de vaisseaux spatiaux ExoMars depuis qu'il a été annoncé il y a plusieurs années en raison de la complexité croissante, des budgets insuffisants et des défis techniques entraînant une réduction de la portée des objectifs scientifiques et une réduction du poids de la charge utile scientifique débarquée. Le rover ExoMars devait initialement être lancé en 2009 et est maintenant prévu pour 2018 dans le cadre de la nouvelle architecture.
L’orbiteur Trace Gas combine des éléments de l’orbiteur ExoMars proposé précédemment par l’ESA et de l’orbiteur Mars Science proposé par la NASA. Comme actuellement envisagé, le vaisseau spatial aura une masse d'environ 1100 kg et transportera une charge utile scientifique d'environ 115 kg, le minimum jugé nécessaire pour atteindre ses objectifs. Les instruments doivent être très sensibles afin de pouvoir détecter l'identité et la concentration extrêmement faible des gaz traces atmosphériques, caractériser la variation spatiale et temporelle du méthane et d'autres espèces importantes, localiser l'origine des gaz traces et déterminer s'ils sont causés par des processus biologiques ou géologiques. Les modèles photochimiques actuels ne peuvent expliquer la présence de méthane dans l'atmosphère martienne ni son apparition rapide et sa destruction dans l'espace, le temps ou la quantité.
Parmi les instruments prévus, il y a un détecteur de traces de traces et un appareil de cartographie, un imageur infrarouge thermique et à la fois une caméra grand angle et une caméra couleur stéréo haute résolution (résolution de 1 à 2 mètres). "Toutes les données seront partagées conjointement et seront conformes aux politiques de la NASA sur l'accès entièrement ouvert et la publication dans le système de données planétaires", a déclaré McCuiston.
Un autre objectif clé de l'orbiteur sera d'établir une capacité de relais de données pour toutes les missions de surface jusqu'en 2022, en commençant par l'atterrisseur 2016 et deux rovers prévus pour 2018. Ce calendrier pourrait potentiellement coïncider avec les missions de retour d'échantillons de Mars, un objectif longtemps recherché par de nombreux scientifiques.
Si le budget le permet, l'ESA prévoit de ferroutage un petit atterrisseur compagnon (EDM) qui testerait les technologies critiques pour les futures missions. McCuiston m'a informé que «l'objectif de ce démonstrateur technologique de l'ESA est de valider la capacité d'atterrir des charges utiles modérées, de sorte que la sélection du site d'atterrissage ne sera pas fondée sur la science. Attendez-vous donc à quelque chose comme Meridiani ou Gusev - grand, plat et sûr. La NASA assistera l'ingénierie de l'ESA sur demande et dans les limites des contraintes ITAR. » EDM utilisera des parachutes, des radars et des groupes de propulseurs à propulsion liquide pulsée pour atterrir.
«L'ESA prévoit de lancer un appel à instruments concurrentiel sur sa charge utile de 3 à 4 kg», a expliqué McCuiston. "L'annonce d'une opportunité sera également ouverte aux proposants américains, il peut donc y avoir des IP américains. L’ESA veut une caméra pour «prouver» qu’elle est arrivée au sol. Sinon, aucun rôle important n'est prévu pour la NASA dans l'EDM ».
L'atterrisseur fonctionnerait probablement comme une station météorologique et aurait une durée de vie relativement courte, peut-être 8 Sols ou jours martiens, selon la capacité des batteries. L'ESA n'inclut pas de source d'énergie à long terme, comme celle des panneaux solaires, de sorte que la science des surfaces sera donc limitée dans le temps.
L'orbiteur et l'atterrisseur se séparent à leur arrivée sur Mars. L'orbiteur utilisera une série de manoeuvres d'aérofreinage pour finalement s'installer sur une orbite circulaire de 400 km de haut, inclinée à environ 74 degrés.
L'architecture commune de Mars a été officiellement approuvée l'été dernier lors d'une réunion bilatérale entre Ed Weiler (NASA) et David Southwood (ESA) à Plymouth, au Royaume-Uni. Weiler est l’administrateur associé de la NASA pour la Direction des missions scientifiques et Southwood est le directeur des sciences et de l’exploration robotique de l’ESA. Ils ont signé un accord créant la Mars Exploration Joint Initiative (MEJI) qui épouse essentiellement les programmes Mars de la NASA et de l'ESA et définit leurs responsabilités et objectifs respectifs.
"La clé pour avancer sur l'exploration de Mars est la collaboration internationale avec l'Europe", m'a dit Weiler dans une interview. "Nous n'avons pas assez d'argent pour faire ces missions séparément. Les choses faciles ont été faites et les nouvelles sont plus complexes et coûteuses. Les dépassements de coûts sur Mars Science Lab (MSL) ont créé des problèmes budgétaires pour les futures missions Mars ». Pour payer le dépassement du MSL, des fonds doivent être prélevés sur les futures allocations budgétaires de mars pour les exercices 2010 à 2014.
«2016 est un point de départ logique pour travailler ensemble. La NASA peut avoir une mission en 2016 si nous travaillons avec l'Europe mais pas si nous travaillons seuls. Nous pouvons faire beaucoup plus en travaillant ensemble, car nous avons tous les deux les mêmes objectifs scientifiques et nous voulons mener les mêmes types de mission ». Weiler et Southwood ont chargé leurs équipes scientifiques respectives de se rencontrer et de définir une approche réaliste et scientifiquement justifiable. Weiler m'a expliqué que son objectif et son espoir étaient de rétablir une architecture Mars passionnante avec de nouveaux vaisseaux spatiaux lancés à chaque occasion qui se produit tous les 26 mois et qui font avancer l'état de l'art pour la science. "Il est très important de faire la démonstration d'une nouvelle technologie essentielle à chaque mission réussie".
Plus d'informations sur le plan de mission 2018 et au-delà dans un rapport de suivi.
