Vue de la caméra arrière d'évitement des obstacles.

Trajectoire prévue pour Spirit

Images : NASA/JPL

Cette fois-ci, ça y est ! Spirit a débarqué sur Mars. Au treizième sol, le robot est descendu de sa plate-forme et même avec fougue, puisqu'il a accompli 3 mètres en 78 secondes. D'ores et déjà, ce sont des mouvements beaucoup plus "vifs" que ceux de la petite Sojourner durant l'été 1997. Rappelons que celle-ci ne s'était jamais éloignée de plus de douze mètres de sa plate-forme en trois mois de carrière.

Ce débarquement fait suite à 12 sols d'immobilisation sur la plate-forme d'atterrissage, le temps de prendre la mesure du terrain avec caméras et détecteur infrarouge. La direction de sortie choisie - la moins encombrée par les airbags - a été vers le Nord/Nord-Ouest.

Mardi 13 janvier, le rover a initié sa manœuvre par une marche arrière de 25 cm, a braqué ses roues, et a pivoté de 45 degrés. Puis au bout de deux manœuvres supplémentaires, le changement d'orientation de 115° le plaçait face à la rampe.

Maintenant qu'il est au sol, Spirit aura pour première mission d'examiner l'environnement immédiat de sa plate-forme, puis il fera son premier trajet vers un cratère d'impact au nord-est, à 250 m de distance. Le cratère, large de 200 m, a dû éjecter des morceaux de roche depuis une profondeur de 20 à 30 m qui méritent d'être analysés. Voilà un programme qui devrait occuper Spirit pendant plusieurs semaines.

À long terme, il est question d'envoyer Spirit vers les collines les plus proches qui se dressent à l'Est. Distantes de 3 km, elles sont cinq fois plus éloignées que la " garantie " de 500 m sur laquelle on table pour cet automobile à panneaux solaires, à la vie limitée tant par ses batteries que par le froid lorsqu'approchera l'hiver (nous sommes en plein été à Gusev). Cela étant, les optimistes espèrent que Spirit tiendra un bon kilomètre. Deux à trois kilomètres sont tout à fait envisageables. Cela donne un objectif, et pas n'importe lequel : si l'on gagne le bas de la colline, on pourra chercher à voir des strates et à lire l'histoire géologique de la région. Les collines sont hautes d'environ 80 mètres.

Pour revenir au présent, Spirit va s'activer désormais à se repérer et à pointer son antenne vers la Terre. Ce vendredi 16 janvier, il va être survolé par la sonde européenne Mars Express qui est en excellente santé. Les deux sondes vont tester leurs instruments de façon synchronisée, Spirit levant les yeux vers le ciel avec sa caméra et son spectromètre infrarouge, alors que Mars Express tournera sa caméra stéréo et ses deux spectromètres vers le sol. Cette observation croisée sera une occasion unique d'analyser l'atmosphère martienne et le terrain d'atterrissage. Désormais, Américains et Européens travaillent ensemble sur Mars.

Voici une vue panoramique à 360° du paysage se dressant devant Spirit. On y a identifié les collines observables à l'horizon en y ajoutant les azimuts. Ces indications proviennent de l'interprétations des images haute résolution acquises via la sonde Mars Global Surveyor et Mars Odyssey en orbite autour de Mars depuis plusieurs années.

Ce panorama exceptionnel composé de 225 images mosaïquées, permet aux scientifiques de réaliser plusieurs actions majeures.

• D'abord, à l'équipe chargée des cibles que le rover devra explorer dans les semaines prochaines. Cette équipe, localisée près du centre de contrôle des opérations au JPL à Pasadena travaille depuis l'atterrissage à désigner les cibles prioritaires. Pour cela non seulement l'interprétation des images est fondamentale pour déterminer les intérêts scientifiques potentiels des roches, rochers, dépressions, rides, dunes, collines, mais aussi la localisation précise de l'engin au milieu de ce paysage pour non plus estimer les distances à parcourir mais les préciser le plus possible. Une colline ou un cratère d'impact (et ses éjectas) même intéressants à étudier, ne le seront pas s'ils sont hors d'atteinte du rover. Par ailleurs, il convient de tracer avant tout déplacement un cheminement précis que le rover devra suivre (même si on pourra le modifier chemin faisant si besoin) de manière à optimiser ses analyses. En fait les planétologues se livrent à une véritable optimisation logistique, une planification opérationnel de l'utilisation du rover car sa durée de vie est comptée et son endurance réduite. De plus, il est assez lent à se déplacer.


• Puis, à toute la communauté des planétologues de réaliser leurs propres analyses du site. Aujourd'hui, que sait-on (sans préjuger de l'histoire de Gusev) de ce que l'on observe devant les caméras de Spirit ? D'abord que dans l'ensemble de la zone, le sol est beaucoup plus sombre que les sites d'atterrissages Viking 1, Viking 2 et Pathfinder. Puis, que ce site d'atterrissage est différemment encombré de blocs. Les blocs en présence ici sont plus petits que pour les 3 autres sites précédents. Nombre de ces blocs sont arrondis. Certains sont anguleux. D'autres sont mats, certains polis. Quelques-uns présentent des cupules (alvéoles de type volcanique) tandis qu'une majeure partie des blocs est de couleur bleuté. On y aperçoit également des dépressions circulaires situées à quelques dizaines de mètres de la sonde et qui pourraient être des cratères d'impact secondaires bien que cela puisse être des dépressions dont l'origine est différente. On y observe également des micro dunes de sables, sédiments éoliens mobiles. Enfin, dans le fond de l'image, on y découvre des collines plus ou moins éloignées. Les plus proches se situent à 3 km de distance environ.

Que se passera t il dans les jours qui viennent ?

Le rover va descendre de sa plate-forme après avoir coupé son cordon ombilical au moyen d'une charge pyrotechnique. Il fera ensuite une rotation progressive de 115° sur lui-même. Si aucun obstacle ne se dresse devant lui, il descendra de la plate-forme vers le Nord-Ouest, au cap 286°.

De nouvelle aventures commenceront alors...

Sol 8.

12/01/2004

La flêche indique la direction de sortie

Essai de "rollout"au JPL

Images : NASA/JPL

Au cours de Sol 8 (8^ième jour sur Mars), la mise à feu d'éléments pyrotechniques a coupé les câbles qui assuraient la fixation des roues du milieu et du bras porte instruments. Le bras a ensuite été amené et verrouillé dans sa position de repos, c'est-à-dire la configuration de rangement utilisée lors des déplacements du rover à la surface de Mars.

Spirit est maintenant quasiment prêt pour ses premiers tours de roues, il ne reste plus qu'un câble électrique à couper. Depuis le largage de l'étage de croisière, ce sont au total 126 éléments pyrotechniques qui ont été mis à feu pour déployer le rover.

Spirit entamera alors sa rotation de 120° sur la plate-forme d'atterrissage à cause de l'airbag mal rétracté qui se situe à gauche de la rampe de descente en face du rover. Cette rotation se fera en 3 temps. D'abord une rotation de 45°. Après analyse des images les ingénieurs enverront une commande pour une deuxième rotation de 55° . Ensuite, si tout s'est bien passé, une rotation de 20 à 25° permettra de positionner précisément le rover face à la rampe de descente la moins encombrée.

Durant les prochaines 24 heures, 270 megabits de données scientifiques seront reçues. Parmi ces données figurera une image de haute qualité composée d'une mosaïque de 14 images couleurs dans la direction ou Spirit quittera l'atterrisseur. Le déroulement plus lent que prévu du déploiement du rover permet aux scientifiques de faire des mesures qui n'étaient pas au programme initial. Ils vont ainsi dans les prochains jours compléter l'analyse du terrain avoisinant à l'aide de la caméra infrarouge. Il est également prévu d'analyser avec plus de précision, et avec le même instrument, 3 sites présélectionnés et de commencer le calibrage du spectromètre à rayons X.

Déploiement des roues avant et premières images en infrarouge.

10/01/2004

Spirit a déployé avec succès ses roues avant et a transmis vers la Terre les premières images en infrarouge.

Ces premières images de la caméra infrarouge Mini-TES ont révélé des traces de carbonate minéral. Les carbonates se forment en présence d'eau, mais il est trop tôt pour préciser si la quantité détectée provient de l'interaction avec la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère martienne, ou d'un environnement humide passé.

Un des objectifs des rovers MER est la chasse aux carbonates, ils ont été conçus en partie pour ça. Que Spirit en découvre dès la première image infrarouge est encourageant pour la suite. Les mesures faites sur orbite ont révélé de faibles concentrations de carbonates réparties de manière uniforme tout autour de la planète et qui seraient dues à l'interaction entre la poussière et les traces de vapeur d'eau atmosphérique. Les premiers résultats de Spirit indiquent une concentration supérieure à la moyenne autour du site d'atterrissage. Lorsque le rover quittera sa plate-forme d'atterrissage, les mesures infrarouges qu'il réalisera lors de ses déplacements permettront de déterminer si ces traces de carbonates proviennent de l'atmosphère ou d'un ancien lac asséché.

Image prise le 6ième jour sur MARS (Sol 6) L'image Mini-TES est superposée à une image de la caméra en visible (cliquer sur l'image pour l'agrandir). Image NASA/JPL

Au matin du sixième jour sur Mars (Sol 6), le rover a été réveillé par la chanson "Get Up, Stand Up" (Lève-toi) de Bob Marley. Quelques heures plus tard le rover a effectivement été redressé pour déployer et verrouiller ses roues avant. Il a ensuite été abaissé et relevé plusieurs fois de suite pour vérifier si le mécanisme de suspension était parfaitement verrouillé. Ces opérations se sont déroulées sans accrocs. La prochaine étape consiste maintenant à retirer le mécanisme de levage du rover et à déployer les roues arrière.

Avant, ...	...après,
le déploiement des roues avant Images NASA/JPL

Une nouvelle tentative de rétractation supplémentaire des airbags qui obstruent légèrement le passage devant le rover n'a pas donné les résultats escomptés. Spirit devra probablement tourner de 120° vers la droite avant de quitter l'atterrisseur. Cette manœuvre a été répétée de nombreuses fois et ne devrait pas poser de problèmes.

Si tout se passe bien Spirit devrait quitter son atterrisseur le 16 ou le 17 janvier.

Préparatifs pour descendre de la plate-forme d'atterrissage

08/01/2004

Les ingénieurs et les scientifiques en charge de Spirit s'activent pour faire descendre le rover de sa plate-forme d'atterrissage et partir à l'exploration du terrain, mais la prudence est de mise.

Il s'avère en fait nécessaire d'obtenir un meilleur dégonflage des airbags pour que le rover puisse quitter l'atterrisseur en toute sécurité. Il y a donc toute une série d'opérations à effectuer avant que Spirit puisse rouler à la surface de Mars.

Les ingénieurs vont commander au rover de soulever le pétale gauche, de tirer sur les airbags puis abaisser à nouveau le pétale. Toutes ces opérations ont repoussé la date de roulage au 14 janvier au plus tôt.

Les premières images stéréo ont révélé de nouveau détails dans le paysage. Des collines situées à environ 2 kilomètres pourraient constituer un objectif à atteindre pour Spirit et font l'objet de discussions entre ingénieurs et scientifiques. La caméra infra-rouge (Mini-TES = miniature thermal emission spectrometer) a commencé à envoyer les premières images démontrant ainsi qu'elle fonctionne parfaitement. Les autres instruments de Spirit semblent également fonctionner correctement.

Le rover a exécuté une série de commandes mardi soir pour tirer sur la corde de rétractation des airbags du pétale de base en faisant tourner de 3 tours le moteur de rétractation. L'avant gauche qui posait le plus de soucis a ainsi pu être abaissé d'environ 5 cm. L'airbag est toutefois encore un peu trop haut et il y a encore un risque que le panneau solaire du rover le touche au moment de la descente.

Le rover pourrait aussi tourner sur la plate-forme pour sortir dans une autre direction, mais le système de rétractation est optimisé pour abaisser l'avant et faire descendre le rover tout droit.

Un petit problème apparu entre dimanche et lundi concernant le moteur d'orientation de l'antenne à grand gain a été résolu.

Image prise le 5ième jour sur MARS (Sol 5) Ce n'est pas le terrain qui est en pente, mais la plate-forme d'atterrissage qui est inclinée Image NASA/JPL

Les scientifiques commencent à émettre des hypothèses sur la formation du paysage qui entoure Spirit et comment les valider avec les instruments du rover. Les fonds de lac asséchés sont en général plats et composés de sable sédimentaire, or ce n'est pas exactement ce qu'on voit sur les images de Spirit. Si le sol est vraiment sédimentaire, alors les nombreuses roches éparpillées sur toute la surface ont probablement été apportées par des impacts aux alentours.

À côté des préparatifs de Spirit pour l'exploration de son site d'atterrissage, l'équipe en charge des rovers prépare également l'atterrissage d'Opportunity. Les conditions atmosphériques du site d'atterrissage sont surveillées de près et les données de l'atterrissage de Spirit sont comparées aux données théoriques attendues, de manière à mieux prévoir les paramètres d'atterrissage d'Opportunity.

Spirit : première image couleur

06/01/2004

La première image haute résolution prise par la caméra panoramique révèle déjà des surprises. En effet, tout en bas à droite on peut remarquer que le terrain dégagé par la rétractation des airbags à une consistance assez étrange. Il montre une certaine cohésion qui fait penser à de la boue, mais sur Mars il ne peut y avoir de boue. Voilà donc un premier objectif d'investigation tout à fait inattendu qui devra être traité en priorité car le rayonnement ultraviolet risque de détériorer rapidement les caractéristiques de ce terrain fraîchement mis à nu.

image NASA/JPL

Spirit : première nuit, réveil et panorama 3D !

05/01/2004

La nuit dernière, la température dans le cratère de Gusev n'est tombée qu'à -98°C ; elle fut donc un peu moins froide que prévu pour le rover Spirit. Toutefois, les ingénieurs de la NASA se sont rendu compte que les panneaux solaires ne produisaient que 83% de leur capacité attendue. Si cela est suffisant pour accomplir le reste de la mission, cela obligera vraisemblablement a faire quelques économies d'énergie. Il attendra toutefois encore 9 à 10 jours supplémentaires avant de quitter la plate-forme haute de 40 centimètres où il se trouve. Trois de ses instruments scientifiques ont pu être testés avec succès.

Pour ceux qui sont impatients de voir quelques nouvelles photos, en voici quelques-unes. Elles ont été transmises par Spirit aujourd'hui. La liaison de données disponible n'a qu'un débit de 11000 bits par seconde. Ce débit pourra atteindre les 128 kilobits par secondes (soit deux fois une ligne téléphonique classique et dix fois plus que précédemment), une fois que la liaison UHF (Ultra Haute Fréquence - entre 300 MHz et 3 GHz) avec relais par Mars Global Surveyor et Mars Odyssey sera opérationnelle.

Cliquez pour des versions agrandies des images.
Reconstitution d'une vue d'au-dessus de Spirit. Il s'agit d'une mosaïque d'images prises par la caméra de navigation du rover, qui ont été déformées par le calcul pour donner ce point de vue reconstitué.	Panorama en 3 dimensions des alentours de Spirit. Une dépression d'environ 10 mètres de large est visibles légèrement à gauche du centre de l'image. Elle a été baptisée "Sleephy Hollow" et se trouve à 10-20 du rover.
	Photo prise par Mars Global Surveyor de l'endroit où Spirit a atterrit

De gauche à droite : Photo prise par Spirit au cours de sa descente à l'altitude de 1985m - 1690m - 1400m.
Crédit photo : NASA/JPL.

Spirit : atterrissage réussi et premières images !

04/01/2004

La sonde américaine Spirit a atterrit sur Mars, dans le cratère Gusev (environ 354°E et 2°S soit presque sur l'équateur), ce matin à 5h35 CET. Elle a pu transmettre ses premières images (voir quelques échantillons plus bas).

La séquence de descente a débuté à 4h22 CET lorsque Spirit a tourné sur elle-même afin de s'orienter de sorte que son bouclier de protection thermique se trouve en avant. Après une plongée de 6 minutes à travers l'atmosphère martienne (voir séquence détaillée en bas de page), elle a touché le sol martien et s'y est stabilisée à 5h35 ce matin. Le signal confirmant le bon déroulement de l'atterrissage est arrivé au Jet Propulsion Laboratory avec environ vingt minutes de retard de communication (du à la distance entre la Terre et Mars).

Après son atterrissage, Spirit a dégonflé ses airbags protecteurs puis ouvert les pétales du cône qui l'enfermait. Les panneaux solaires ont ensuite été déployés, ce qui lui permet de charger ses batteries afin d'affronter les froides nuits martiennes durant lesquelles la température descend à -100°C.

Peu de temps après, la sonde Spirit a pu envoyer ses premières images que vous retrouvez ci-dessous. Les neuf prochains sols (jours martiens) seront consacrés aux tests des différentes instruments d'analyse et à l'acquisition de nouvelles images, avant que le rover ne parte pour trois mois d'epxloration à la surface de la planète. Une image panoramique en couleur devrait être reçues dans le courant de la soirée. Une autre tâche importante sera de déterminer avec exactitude le lieu de l'atterrisssage dans le cratère Gusev.

Gusev a été choisi parce qu'il est susceptible d'avoir un jour accueilli un lac. Une longue et profonde vallée, apparemment creusée par des écoulement d'eau semble y mener. Spirit passera ses prochains mois à rechercher dans les roches des traces d'un tel passé humide.

Une des premières images envoyées par Spirit vers la Terre. On y voit un peu du sol martien, les pétales déployés et une portion d'airbag.	Vue d'une des roues du rover en position stockée. Elle a été prise par la caméra d'évitement d'obstacles.	Autre prise de vue de la caméra d'évitement d'obstacles, mais cette fois-ci vers l'arrière. On y voit le pétale arrière, ainsi que l'horizon martien.
Mosaïque d'image révélant les alentours à 360° du site d'atterrissage.
Crédit photo : NASA/JPL.

Séquence d'atterrissage

29/12/2003

images JPL

Les séquences d'entrée atmosphérique, de descente et d'atterrissage sont, avec le décollage, les moments les plus dangereux et les plus intenses à vivre d'une mission spatiale à destination de Mars. La séquence EDL (Entry, Descent and Landing : entrée, descente et atterrissage) des atterrisseurs MER (Spirit et Opportunity) est dérivée de la mission Pathfinder. Comme les MER sont plus grands et plus lourds que Pathfinder, il a fallu étudier un nouveau parachute hypersonique et renforcer les airbags. Chaque étape de la séquence EDL a ensuite été analysée et simulée avec les nouvelles spécifications des atterrisseurs. Voici le déroulement de la séquence :

Entrée atmosphérique

A l'approche de Mars, la sonde s'oriente de manière à présenter le bouclier thermique en direction de la planète. L'étage de croisière se détache quinze minutes avant l'entrée atmosphérique. La sonde pénètre dans l'atmosphère martienne à la vitesse de 5,4 km/s et les frottements sur cette dernière portent le bouclier thermique à près de 1400°C. Les forces aérodynamiques ralentissent la vitesse du véhicule spatial lors de sa progression.

Descente

Lorsque la vitesse atteint deux fois la vitesse du son, l'ouverture du parachute supersonique ajoute une traînée supplémentaire qui freine davantage la sonde. Le bouclier thermique est alors largué et l'atterrisseur extrait du bouclier arrière tout en y restant attaché par un câble. Un système radar entre alors en action pour déterminer l'altitude de la sonde et une caméra prend, à quelques secondes d'intervalles, trois photos du sol pour déterminer sa vitesse horizontale. Si cette dernière est trop importante, la mise à feu de petites fusées du bouclier arrière permettra de la réduire.

A environ 280 m du sol les airbags sont déployés pour protéger l'atterrisseur au moment de l'impact. Quelques secondes plus tard les rétrofusées du bouclier arrière arrêtent pratiquement le véhicule spatial entre 10 et 15m d'altitude. Le câble est alors coupé et l'atterrisseur tombe au sol en chute libre.

Durant le déroulement des séquences EDL, la sonde transmet des signaux modulés pour signaler la réalisation des différentes étapes. Ces signaux sont émis directement vers la Terre par les antennes à faible gain installées sur l'étage de croisière, le bouclier arrière, l'atterrisseur et le rover. Environ une minute avant la chute libre, les antennes de l'atterrisseur commencent à transmettre à la sonde Mars Global Surveyor différents paramètres sur le fonctionnement de l'atterrisseur. Cette transmission de données se poursuivra jusqu'à l'atterrissage.

Atterrissage.

Le premier rebond pourrait propulser l'atterrisseur jusqu'à trente mètres de haut. Il pourrait ainsi parcourir par bonds successifs près d'un kilomètre avant l'immobilisation.

image JPL/Ph Labrot