Simulation de retour d'échantillons martiens : préparer notre pays pour l'avenir

Simulation de mission sur Mars : Panorama post-atterrissage

Y a-t-il déjà eu de la vie ailleurs dans le Système solaire? Peut-être sur Mars?

Des scientifiques du monde entier essaient actuellement de trouver un moyen de le savoir. On sait qu'on peut parfois trouver sur Terre des traces d'anciennes formes de vie dans certains types de roches. Peut-être alors qu'une des meilleures façons de savoir s'il y a déjà eu de la vie sur Mars serait d'examiner des roches similaires sur cette planète.

Toutefois, les instruments miniaturisés utilisés dans les missions spatiales auront toujours des capacités inférieures à celles des laboratoires sur Terre. Voilà ce qui explique notre volonté de rapporter des échantillons sur Terre pour les analyser. Mais pour pouvoir rapporter ces échantillons, il faut tout d'abord faire des essais et déterminer la meilleure façon de les choisir et de les prélever.

Du 31 octobre au 18 novembre 2016, l'Agence spatiale canadienne (ASC) a dirigé une simulation de retour d'échantillons martiens dans le désert de l'Utah où se sont déroulés ces essais déterminants. De nombreux collaborateurs du milieu universitaire, de l'industrie et des agences spatiales du monde entier y ont participé.

Pourquoi en Utah?

L'Utah a été choisi parce que ses caractéristiques géologiques ressemblent beaucoup à celles de Mars. Le site des essais est le lit d'un ancien cours d'eau, ce qui s'apparente à ce qui a été observé sur Mars. Des traces d'anciennes formes de vie pourraient avoir été préservées dans le lit d'anciens cours d'eau. Grâce à la mission analogue, les scientifiques ont pu mieux comprendre comment effectuer ce genre d'exploration avec un rover et essayer diverses façons d'explorer le plus efficacement possible.

Le saviez-vous?

Une mission de retour d'échantillons martiens devrait normalement comporter trois phases :

  1. la sélection et le prélèvement des échantillons : un rover sélectionne et prélève des échantillons d'un site précis, où il les laisse;
  2. la récupération et le transfert des échantillons : un autre rover va récupérer les échantillons pour les transférer à une fusée (un véhicule d'ascension);
  3. le retour des échantillons : la fusée est lancée en orbite où les échantillons sont transférés dans un autre engin spatial destiné à les rapporter sur Terre.

Au cours de la simulation, deux phases ont été mises à l'essai.

La simulation

Sélection et prélèvement des échantillons

Objectif : Apprendre comment trouver les meilleurs échantillons

Date : Du 31 octobre au 10 novembre 2016

Une équipe scientifique a travaillé avec l'ASC depuis un centre des opérations scientifiques se trouvant à l'Université Western, à London (Ontario). Ils ont utilisé le rover scientifique d'exploration martienne (MESR) de l'ASC pour élaborer un plan scientifique qui avait pour but de trouver et de caractériser des roches qui pourraient porter des traces de formes de vie. Les échantillons sélectionnés (des « carottes ») ont alors été prélevés avec une foreuse.

Comme dans le cadre d'une véritable mission sur Mars, il a fallu que l'équipe scientifique compose avec les contraintes du MESR quant à la collecte et au transfert des données et à son autonomie (capacité énergétique), tout en respectant la fenêtre de communication limitée avec le rover. Par ailleurs, les membres de l'équipe ont dû concilier des priorités scientifiques divergentes et se réunir pour trouver des solutions aux imprévus, mais ils ont aussi vécu l'euphorie de la réussite lorsqu'ils ont prélevé leurs premiers échantillons.

À la fin de chaque journée, les étudiants devaient transmettre le plan scientifique qu'ils avaient prévu pour le lendemain à l'équipe de l'ASC aux commandes du rover, au siège social de l'ASC à Saint-Hubert (Québec), qui devait tout d'abord veiller à ce qu'il soit réalisable. Le lendemain, une fois toutes les vérifications faites, l'ASC transmettait les commandes aux rover au moyen d'une liaison satellite.

Ce type de simulation est une excellente façon de former la prochaine génération d'explorateurs planétaires du Canada dans l'un des environnements d'« exploration planétaire » les plus réalistes qui se trouvent sur Terre.

Récupération et transfert des échantillons

Objectif : Démontrer de nouvelles technologies destinées à la manipulation des échantillons et améliorer le savoir-faire à cet égard

Date : Du 11 au 18 novembre 2016

Pendant cette phase de la mission, l'ASC a fait l'essai et la démonstration de nouvelles technologies. Par exemple, le bras manipulateur avec pinces articulées du MESR a été utilisé pour prendre les carottes prélevées à la première phase de la mission. Elles ont été stockées dans des contenants situés sur le devant du rover. Les échantillons ont ensuite été transférés du MESR à une maquette de fusée – un véhicule d'ascension pour quitter Mars (MAV) – en vue de leur retour. Cette phase de la mission a pris fin lorsque les échantillons ont été placés dans le MAV. Dans une véritable mission sur Mars, cette fusée serait lancée en orbite où les échantillons seraient transférés dans un autre engin spatial destiné à les rapporter sur Terre de manière sûre.

MESR a utilisé son bras manipulateur avec pinces articulées pour prendre les carottes prélevées. Elles ont ensuite été stockées dans des contenants situés sur le devant du rover et transférées plus tard du MESR à une maquette de fusée. (Source : Agence spatiale canadienne.)

Ces types d'essais s'inscrivent dans les partenariats existants entre les agences spatiales du monde entier et positionnent le Canada comme un partenaire clé de futures missions d'exploration planétaire.

Validation scientifique des échantillons

Objectif : Valider que les échantillons prélevés sont les « meilleurs »

Date : Du 11 au 18 novembre 2016

Pendant que le MESR était dans la phase de récupération et de transfert des échantillons, une équipe d'experts du domaine était sur le terrain en Utah (dont des membres de l'équipe scientifique et des collaborateurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, de l'Université du Nevada à Las Vegas, de l'Agence spatiale du Royaume-Uni (UKSA), du milieu scientifique canadien et de l'ASC). Ces gens ont prélevé des échantillons qui, selon eux, avaient le plus de chance de porter des traces de formes de vie. L'objectif était de comparer leurs échantillons à ceux prélevés par le rover. Ils ont effectué cette analyse au cours de l'année a suivi pour évaluer l'efficacité de leur stratégie d'échantillonnage avec le rover, ce qui leur permettra à terme de perfectionner leurs concepts de mission de retour d'échantillons martiens.

Collaborateurs

Missions antérieures et financement

Depuis 2013, l'ASC et l'Université Western ont collaboré à de nombreuses missions de simulation subventionnées au titre du Programme de formation orientée vers la nouveauté, la collaboration et l'expérience en recherche (FONCER) du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG). La mission de simulation dont il est question dans la présente page est la dernière effectuée dans le cadre de cette collaboration. Elle a été dirigée par l'Université Western.

L'Université Western et l'Université McGill ont reçu des subventions pour soutenir les activités scientifiques liées à la mission de simulation faisant l'objet de l'avis d'offre de participation intitulé « Études de définition scientifique de l'Agence spatiale canadienne Exploration spatiale ».

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