Mise à jour 19 Septembre 2019
CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF
« MARS, LE PROCHAIN DÉFI »
Par François FORGET
Astrophysicien, Planétologue, LMD Institut Pierre Simon de Laplace
Au CNAM 292 rue St Martin Paris 3ème.
Le Mercredi 11 Septembre à 19H00 Amphi Abbé Grégoire.
Photos : JPM pour l'ambiance
(les photos avec plus de résolution peuvent
m'être demandées
directement)
Les photos des slides sont de
la présentation de l'auteur. Voir
les crédits des autres photos et des animations.
Le conférencier a eu la
gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur
ma liaison ftp et se nomme :
forget-Mars-SAF-11sep2019.pdf, qui se trouve dans le dossier
CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2019-2020.
Ceux qui n'ont pas les mots de
passe doivent me
contacter avant.
Cette conférence a été filmée
en vidéo (grâce à UNICNAM et IDF TV, merci à Laurent Dongé) et est accessible
sur Internet
On la trouve à cette adresse https://www.youtube.com/playlist?list=PL1ZHG2CIuv2eKNq5XdiWIOoKsiz0Cx776
Notre nouvel amphi, ultra moderne de 210
places.
François Forget est bien connu
de nos lecteurs, il est chargé de recherche du CNRS attaché à l'Institut Pierre
Simon Laplace travaillant en coopération avec diverses Universités parisiennes.
Il est responsable du LMD : laboratoire
de météorologie dynamique.
Il a travaillé dans le passé
aussi au CNES et au centre Ames de la NASA.
Il est spécialisé dans les
modèles climatiques planétaires.
Il a donné de nombreuses
conférences sur Mars, je ne vais pas tout répéter, voir les références plus bas
pour plus de détail.
François a travaillé sur
beaucoup de missions martiennes, dont beaucoup ont échoué, comme on voit sur le
panorama ci-contre.
En moyenne une mission
martienne sur deux a échoué pour diverses raisons.
Comme il dit, l’exploration
spatiale est difficile. (Phrase de Kennedy aussi)
Mais beaucoup de missions
passées ont été aussi de brillants succès comme :
Mariner 9 en
1971 qui nous a fait découvrir le vrai visage de Mars.
Les Viking en
1976 premiers atterrisseurs avec expériences biologiques. En 1976.
Mars Global Surveyor en 1996
(fin en 2006)
Pathfinder et
son petit robot en 1996 qui a passionné le public
Les robots Spirit et
Opportunity en 2003, Oppy travaille toujours en 2018.
Phoenix premier robot dans la
banlieue du pôle N martien.
Les missions en cours et
toujours opérationnelles :
Mars
Express de l’ESA
Mangalyan ou MOM
(Inde)
Mars reconnaissance
Orbiter MRO
Exomars de l’ESA/Roskosmos (voir plus loin)
Et les robots géologues :
Curiosity le
dernier robot mobile de la NASA.
Insight, atterrissage réussi sur
Mars.
On se rappelle tous l’échec de
l’atterrissage de Schiaparelli, qui faisait parti de la sonde Exomars.
Quelles en sont les causes ?
Les oscillations engendrées par
le parachute lors de son déploiement étaient trop importantes, et cela a fait
saturer le gyroscope de la centrale inertielle.
La sonde a cru qu’elle était
plus basse que réellement, elle a peut-être même cru qu’elle était posée, les
moteurs sont coupés et le parachute largué !
Chute libre de près de 4000 m
qui se solde par un impact tragique.
Illustration : ESA
Les missions en cours et
futures doivent répondre aux questions suivantes :
·
Comment se
forment les planètes comme Mars ?
·
Que s’est-il
passé sur Mars, il y a 4 Ga ? La vie est-elle apparue ?
·
Pourquoi Mars
n’a pas connu le même destin que la Terre ?
·
Comment
fonctionne le climat martien aujourd’hui ?
·
La vie
subsiste-t-elle dans le sous-sol ?
La planétologie comparée
devrait nous aider à comprendre nos origines.
La structure interne des
planètes devrait nous permettre de comprendre leur formation.
D’où l’intérêt de la
mission InSight récemment arrivée sur Mars
C’est
une mission qui comme le montre notre ami François, est arrivée à bon port, il
n’y a plus de chat noir !!!
François était présent au JPL
en Nov 2018 lors de l’atterrissage et il le prouve !
InSight emporte avec elle un
sismomètre mis au point notamment par la société SODERN que
nous avons reçue il y a quelques temps dans les locaux de la SAF.
Les expériences
menées par InSight doivent aboutir à nous en apprendre plus sur l’évolution des
planètes rocheuses et notamment sur le processus d’évolution de Mars ; elle doit
nous aider à la :
· Détermination de la
taille exacte du noyau et son état physique.
· Détermination de
l’épaisseur et de la structure de la croûte.
· Détermination de la
composition et de la structure du manteau
· Détermination de
l’état thermique de l’intérieur martien et sa vitesse de refroidissement.
· Mesure précise de
l’activité sismique
· Mesure du taux
d’impacts météoritiques sur la surface.
Deux microsatellites (des
Cubesat) baptisés MarCO (Mars Cube One) A et B volent avec InSight en la
suivant.
Ils servent de test de
communication en employant de si petits satellites, et aussi de relais pendant
la descente.
Ce qui a parfaitement
fonctionné puisque ce sont eux qui ont relayé la première image.
Leurs trajectoires. Après la
rencontre avec Mars, ils poursuivront leur orbite autour du Soleil.
Pourquoi de tels petits
satellites ? Ils ont été construits pour voir si cette technologie survit dans
l’espace profond.
Ce qui semble bien être le cas.
Après un long voyage de 7 mois, ils ont été capables de transmettre les
informations de la descente à la Terre.
Ils n’avaient pas beaucoup
d’instruments scientifiques à bord, mais quand même une caméra qui a pris la
planète Mars lorsqu’ils la quittent.
MarCO-B prend
cette image de
Mars alors qu’il s’en éloigne de 7600 km le 26 Nov 2018.
Ces deux petits satellites
n’ont pas de moyens de propulsion propre, c’est la raison pour laquelle, ils
poursuivent leur chemin balistique dans l’espace.
On sait que l’expérience HP3
présente des problèmes en ce moment, la sonde n’avance plus dans le sol et on
cherche des solutions.
Après des études plus poussées,
on pense qu’il pourrait y avoir une cavité dans le sol créée par les coups de
marteau répétés, or dans ces conditions, la friction nécessaire à l’avancement
n’existerait plus, bloquant la progression.
À cet effet on a retiré la
sonde du trou, comme
on le voit ici.
La caméra de la sonde a ensuite
été capable de voir le trou et son environnement, confirmant ce que l’on
suspectait, effectivement, une cavité s’est formée autour de la Taupe. On va
essayer de boucher le trou.
Belle animation de la DLR sur
la Taupe : https://youtu.be/KAxiHK6dYvE
On s’intéresse aussi au système
climatique de Mars, et là, la sonde ExoMars avec son instrument TGO (mesure de
gaz traces, notamment de CH4) nous sera très utile, il réellement entré en
service en Avril 2018, avant on s’est concentré sur l’aérofreinage de la sonde.
On sait en effet que l’on a
découvert récemment (notamment Curiosity) des traces épisodiques de ce gaz, lié
principalement à la vie biologique, mais des signes permanents n’ont pas encore
été mis au jour. Ce sera un des buts de TGO.
F Forget nous signale l’intérêt
d’une nouvelle mission avec de nouveaux acteurs :
la mission Hope (traduction de
l’arabe) des Émirats Arabes Unis.
Il nous fait remarquer qu’aux
EAU la plupart des scientifiques sont …des femmes.
L’orbite de cette sonde est
intéressante : elle est équatoriale.
De nouvelles missions
martiennes sont prévues en 2020 (c’est l’année de la bonne fenêtre de tir !)
notamment la mission Mars 2020 de
la NASA.
Elle est bâtie autour d’un
double de Curiosity auquel elle ressemble. Mais avec qq chose d’original : un petit
hélicoptère !
vidéo :
https://youtu.be/oOMQOqKRWjU
Dans l’atmosphère très ténue de
Mars, ses pales vont tourner très vite : 3000 t/min
Nombreux systèmes de rechange
de Curiosity utilisés., mais avec de nouvelles roues !
Lancement été 2020.
Atterrissage similaire Curiosity (skycrane).
La principale différence avec
Curiosity : il doit être capable de
collecter des
échantillons quelques dizaines d’échantillons mis dans un conteneur qui
seront retournés sur
Terre lors d’une autre mission.
En 2020 doit aussi avoir lieu
le lancement de la mission de l’ESA :
ExoMars 2020 avec son rover Rosalind.
N’oublions pas aussi nos amis
Japonais, Chinois et Indiens qui eux aussi ont leurs mots à dire dans ces
missions martiennes.
Les missions martiennes : passé, présent et
futur.
DES
HOMMES SUR MARS ?
La plupart des agences
spatiales ont des projets de retour sur la Lune et même de voyage vers Mars.
Le problème c’est que ça coûte
cher, que l’on n’a pas encore les lanceurs et que les capsules spatiales sont en
cours de fabrication.
Justement, ces capsules du côté
US elles
sont au moins trois : Orion de la NASA, CST-100 Starliner de Boeing (ces
deux étant des extensions d’Apollo) et un peu plus original : Crew Dragon de
SpaceX.
Quant aux lanceurs, la NASA met
sur pied sont super Saturn, le SLS (Space Launch System) et SpaceX son Starship
prévu pour aller aussi vers Mars.
Une nouvelle notion s’impose :
le Gateway, une mini station spatiale en orbite autour de la Lune et qui
pourrait servie de base intermédiaire avant d’aller sur la Lune ou …ailleurs.
Nous en avons parlé dans un
précédent astronews lors de la définition des nouvelles missions Artemis
(remplaçant Apollo).
Les USA ont décidé qu’un (ou
qu’une) astronaute américain devait retourner sur le Lune pour 2024 !
Revenons à la problématique des
Hommes sur Mars,
Il y a plusieurs problèmes liés
à une telle expédition humaine :
·
Le coût (Apollo
avait couté 150 Milliards de $ actuels) le budget de la NASA est aujourd’hui de
21 milliards
·
L’aspect
technique : lanceurs et capsules doivent être mis en fabrication et testés
·
Le voyage est
long et semé d’embuches : apesanteur, niveau des radiations, psychologique : on
ne voit plus la Terre..
·
Atterris au bon
endroit sur Mars
·
Vivre su place
pendant au moins un an
·
Revenir
L’atterrissage sera peut être
problématique, on arrive vite, il faut vraiment ralentir, on ne peut pas se
contenter des systèmes d’atterrissage des rovers.
Il faudra certainement combiner
plusieurs techniques ou alors utiliser un
ralentisseur hypersonique gonflable (Hypersonic Inflatable Aerodynamic
Decelerator ou HIAD). Ce n’est en tout cas pas la solution retenue pour SpaceX
qui veut faire atterrir son starship verticalement.
Cela
nécessitera probablement l’établissement d’un camp de base avec des modules
préfabriqués arrivés précédemment.
On se rappelle que
des modules gonflables ont été testés à bord de l’ISS.
Il faudra aussi être capable de
fabriquer le carburant de retour sur place, sans parler de nourriture et
d’oxygène.
Illustration : concept d’une
base martienne pour le film « Seul sur Mars ».
Bref, pas simple !!
François Forget pense qu’une
solution intermédiaire pourrait être une mission en orbite autour de Mars, ce
qui permettrait de piloter en direct des robots à la surface de Mars, d’étudier
et de visiter les satellites de Mars etc..
L’avenir est ouvert, on en reparlera !
POUR ALLER PLUS
LOIN :
Schiaparelli landing investigation completed par l’ESA.
The hazards of landing on Mars
(les dangers d’atterrir sur Mars) par l’ESA
Human Exploration of Mars Design
Reference Architecture 5.0
de la NASA de fev 2009 (un peu ancien)
From the Moon to Mars (un peu ancient aussi)
Planned Orbital Flight Test of a 6m HIAD
Les Émirats en route vers la planète Mars article
du Monde.
Des conférences sur Mars :
Le nouveau visage de Mars : CR de la conf SAF de S Bouley du 8 Février
2017. (08/03/2017)
Mars, l’exploration commence : CR de la conf SAF de JP Bibring du 12 Dec
2012. (06/01/2013)
François Forget sur Mars : CR de sa conférence à la SAF le 18 Nov
2009. (04/12/2009)
Curiosity et Mars : CR de la conf IAP de F Rocard du 5 Avril
2016. (12/05/2016)
Mars, la nouvelle frontière : CR conf Vega avec JP Martin du 8 Octobre
2016 (07/11/2016)
1976-2016 : 40 ans sur Mars : CR conf. du 13 Juin 2016 par l’Aérocl de Fr
avec O de Goursac etc.. (04/08/2016)
Insight : CR du Touch Down sur Mars à la Cité des Sciences de Paris 26 Nov
2018 (01/12/2018)
Évènement Exomars direct : CR SAF du 19 Oct 2016 à Poissy avec F. Rocard, JL
Bertaux (07/11/2016)
François Forget sur Mars : CR
de sa conférence à la SAF le 18 Nov 2009
Mars, histoire d'un autre
monde :
CR de la conférence de F Forget aux RCE 2006 le 11 Nov 2006
Prochaine conférence mensuelle de la SAF au CNAM:
Vendredi 9 Octobre 2019
19H00
CONFÉRENCE de Jean Pierre LUMINET
SUR «
L’UNIVERS DE STEPHEN HAWKING.
»
C’est COMPLET désolé
Entrée
libre mais
réservation obligatoire.
(Vigipirate)
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin Président
de la commission de cosmologie de la SAF
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