Spirit Rover de la NASA : Révéler l’histoire humide de Mars
Le premier des deux robots jumeaux de la NASA, Spirit, se posera sur Mars le 4 janvier 2004. Son frère jumeau, Opportunity, arrivera quant à lui le 25 Janvier. Ces deux véhicules robotisés d’exploration auront pour mission de trouver des preuves relatives à un écoulement d’eau liquide sur Mars dans le passé. Ils effectueront des analyses de roches, prendront des milliers de photographies du paysage martien et réaliseront ainsi une mission prévue pour durer 90 jours.
À propos de la mission
L’un des deux rovers lancés en 2003 pour explorer Mars et y rechercher des signes de vie passée, Spirit a largement dépassé sa mission prévue de 90 jours et a duré plus de six ans. Parmi ses innombrables découvertes, Spirit a trouvé des preuves que Mars était autrefois beaucoup plus humide qu’aujourd’hui et a aidé les scientifiques à mieux comprendre le vent martien.
En mai 2009, le rover s’est enfoncé dans un sol meuble à un endroit appelé « Troy », avec seulement cinq roues en état de marche pour aider à l’effort de sauvetage. Après des mois de tests et de manœuvres soigneusement planifiées, la NASA a mis fin aux efforts pour libérer le rover et a finalement mis fin à la mission le 25 mai 2011.
En janvier 2004, deux robots géologues nommés Spirit et Opportunity ont atterri de part et d’autre de la planète rouge. Avec une mobilité bien supérieure à celle du rover Mars Pathfinder de 1997, ces exploratrices robotiques ont parcouru des kilomètres à travers la surface martienne, effectuant des recherches géologiques sur le terrain et faisant des observations atmosphériques. Emportant des ensembles d’instruments scientifiques identiques et sophistiqués, les deux rovers ont trouvé des preuves d’anciens environnements martiens où existaient des conditions humides et habitables par intermittence.
Le premier des objectifs scientifiques de la mission était de rechercher et de caractériser un large éventail de roches et de sols pour trouver des indices sur l’activité passée de l’eau sur Mars. Les rovers visaient des sites situés sur les côtés opposés de Mars qui semblaient avoir été affectés par de l’eau liquide dans le passé. Spirit a atterri à Gusev Crater, un ancien lac possible dans un cratère d’impact géant. Opportunity a atterri à Meridiani Planum, un endroit où des gisements de minéraux suggéraient que Mars avait une histoire humide.
Chaque rover a rebondi sur la surface à l’intérieur d’une péniche de débarquement protégée par des airbags. Lorsqu’ils ont cessé de rouler, les airbags se sont dégonflés et la péniche de débarquement s’est ouverte. Les rovers se sont déployés pour prendre des images panoramiques. Ces images ont donné aux scientifiques les informations dont ils avaient besoin pour sélectionner des cibles géologiques prometteuses pour raconter une partie de l’histoire de l’eau dans le passé de Mars. Ensuite, les rovers se sont rendus à ces endroits et au-delà pour effectuer des enquêtes scientifiques rapprochées.
Depuis qu’ils ont quitté leurs sites d’atterrissage, les rovers jumeaux ont envoyé des centaines de milliers d’images spectaculaires, à haute résolution et en couleur du terrain martien, ainsi que des images microscopiques détaillées des roches et des surfaces du sol vers la Terre. Quatre spectromètres différents ont amassé des informations sans précédent sur la composition chimique et minéralogique des roches et du sol martiens. Des outils spéciaux d’abrasion des roches, jamais envoyés auparavant sur une autre planète, ont permis aux scientifiques de regarder sous les surfaces poussiéreuses et altérées des roches pour examiner leur intérieur.
Avec les données des rovers, les scientifiques de la mission ont reconstitué un passé ancien lorsque Mars était inondé d’eau. Spirit et Opportunity ont chacun trouvé des preuves de conditions humides passées qui auraient pu favoriser la vie microbienne. L’étude d’Opportunity sur les cratères « Eagle » et « Endurance » a révélé des preuves d’anciens lacs playa inter-dunes qui se sont évaporés pour former des sables riches en sulfates. Les sables ont été retravaillés par l’eau et le vent, solidifiés en roche et trempés par les eaux souterraines.
Alors que les voyages initiaux de Spirit dans le cratère Gusev ont révélé un cadre plus basaltique, après avoir atteint les « Columbia Hills », le rover a trouvé une variété de roches indiquant que le début de Mars était caractérisé par des impacts, un volcanisme explosif et des eaux souterraines. Des parcelles de sol brillantes d’apparence inhabituelle se sont avérées extrêmement salées et affectées par l’eau passée. À « Home Plate », un élément circulaire du « bassin intérieur » des « collines de Columbia », Spirit a découvert des roches finement stratifiées qui sont aussi fascinantes sur le plan géologique que celles trouvées par Opportunity.
Les deux rovers ont dépassé de plusieurs années leur durée de vie prévue de 90 jours. Spirit a duré 20 fois plus longtemps que sa conception d’origine jusqu’à sa communication finale avec la Terre le 22 mars 2010. Opportunity continue de fonctionner plus d’une décennie après son lancement. En 2015, Opportunity a battu le record de voyages extraterrestres en roulant plus que la distance d’un marathon de 26 milles (42 kilomètres).
Spirit Rover de la NASA : Révéler l’histoire humide de Mars
Spirit est l’un des deux rovers martiens lancés par la NASA en 2003 dans le cadre de la mission Mars Exploration Rover (MER) de 800 millions de dollars. Spirit est arrivé sur la planète rouge en janvier 2004, chargé de déterminer si la vie aurait pu exister sur Mars, de se renseigner sur le climat actuel et passé de la planète rouge et de caractériser la géologie martienne.
La garantie promise sur Spirit était de 90 jours martiens, ou sols, mais le rover a fini par durer plus de 2 200 sols, soit 2 266 jours terrestres. Spirit a cessé de communiquer avec la Terre le 22 mars 2010, après s’être coincé dans un piège à sable. (Le rover jumeau de Spirit, Opportunity, a fonctionné jusqu’en juin 2018, jusqu’à ce qu’il ne puisse plus recharger ses batteries en raison d’une tempête de poussière. La NASA a déclaré Oppy mort en février 2019.)
Les explorations de Spirit ont fourni aux scientifiques un aperçu remarquable de l’histoire ancienne et humide de Mars.
Très peu de temps après son atterrissage, Spirit a trouvé de nombreuses preuves de carbonate et d’hématite, des minéraux associés aux environnements aquatiques. Le rover a surmonté de nombreuses difficultés techniques (dont une roue défectueuse) et a renvoyé des données scientifiques sur Terre pendant six ans.
Mais il y avait un obstacle que Spirit ne pouvait pas surmonter : un piège à sable inattendu. La NASA a passé des semaines à essayer d’aider le robot à se rendre sur un terrain plus sûr, mais n’a fait que peu de progrès. Pris au piège, le rover a finalement cessé de transmettre des informations vers la Terre le 22 mars 2010.
Le rover a laissé derrière lui une mine d’informations scientifiques sur l’histoire de Mars. Il a également ouvert la voie à un rover plus robuste à suivre : Curiosity, un rover axé sur la recherche d’environnements habitables sur la planète rouge. Curiosity est le pionnier du nouveau rover Mars 2020, qui recherchera des signes de vie ancienne.
Au fil de l’eau
Spirit fait partie d’une suite de vaisseaux spatiaux de la deuxième vague d’exploration de Mars par la NASA. L’agence a envoyé plusieurs missions sur Mars dans les années 1960 et 1970, mais a fait une pause après que les atterrisseurs Viking 1 et Viking 2 n’aient pas rapporté de preuves définitives de la vie actuelle ou passée.
Selon l’agence, l’intérêt pour Mars a été ravivé dans les années 1980 et 1990 lorsque des chercheurs sur Terre ont découvert des microbes non seulement survivants, mais aussi prospères, dans les environnements extrêmes des cheminées volcaniques sous-marines. Cette découverte était passionnante car les images vikings montraient des preuves possibles que la région avait de l’eau dans le passé.
La NASA a envoyé le Mars Global Surveyor (MGS) sur la planète en 1996 pour cartographier les sites d’eau possibles, et l’agence a également envoyé la mission Mars Pathfinder et Sojourner rover à la surface martienne en 1997 avec un grand succès scientifique, car elle a trouvé des roches rondes qui ont probablement été façonnés par l’eau dans le passé antique.
La découverte a suscité l’intérêt d’un plus grand nombre de rovers martiens et, en janvier 2004, la NASA a lancé Spirit and Opportunity. Plus officiellement connues sous le nom de Mars Exploration Rovers, les machines ont reçu leur nom de Sofi Collis, 9 ans, qui a remporté un concours de dénomination.
Spirit and Opportunity transportait une grande collection d’équipements scientifiques. Les instruments de chaque rover comprenaient une caméra panoramique, un imageur microscopique, des caméras d’ingénierie, trois spectromètres, un outil d’abrasion de roche et un réseau d’aimants. Les rovers avaient également un petit bras qui leur permettait d’obtenir des images et des données en gros plan sur des cibles scientifiques intéressantes.
En route pour Gusev
Il a fallu deux ans de négociations pour que les scientifiques et les ingénieurs s’entendent sur les sites d’atterrissage d’Opportunity et de Spirit. « Les endroits les plus attrayants pour les scientifiques (le flanc d’une falaise, par exemple, sur lequel l’histoire de la planète est enregistrée dans des couches de roche sédimentaire) sont souvent les plus effrayants pour les ingénieurs chargés de la sécurité du robot », a écrit la NASA à propos du processus.
Opportunity a ciblé une plaine appelée Meridiani Planum basée sur une couche d’hématite que MGS a repérée d’en haut. L’hématite est un oxyde de fer qui se forme souvent dans l’eau. Et, en fin de compte, Opportunity a trouvé beaucoup d’hématite à la surface.
La destination de Spirit était Gusev Crater, qui s’étend sur une zone plus grande que le Connecticut. D’après les images du MGS, les scientifiques soupçonnaient que le cratère contenait de l’eau dans le passé antique. Gusev a été creusé par un astéroïde ou une comète qui a percuté la planète il y a 4 milliards d’années.
Spirit a été le premier des deux rovers à quitter la Terre. Il a décollé sur une fusée Delta II 7925 depuis Cap Canaveral, en Floride, le 10 juin 2003, et a effectué sa dernière descente sur Mars sept mois plus tard, le 4 janvier 2004.
Après avoir ouvert un parachute, le rover a remonté à la surface dans un cocon d’airbags, roulant en toute sécurité jusqu’à s’arrêter à la surface – juste sur la cible à Gusev. Opportunity a également atterri en toute sécurité et au bon endroit, le 25 janvier.
Redémarrages, eau et roues
Spirit était toujours assis dans sa coquille d’atterrissage lorsqu’il a repéré le premier signe possible d’eau au loin : le carbonate, qui se forme souvent dans des environnements humides. « Nous sommes venus chercher des carbonates », a déclaré Phil Christensen, l’un des scientifiques de la mission, dans un communiqué. « Nous les avons. Nous allons les chasser. »
L’agence a stabilisé le rover en février 2004. Puis, en mars, Spirit a touché le gros lot : une roche volcanique dont la composition évoque un passé aquatique.
Trois mois plus tard, la NASA a été surprise lorsque Spirit est tombé sur l’hématite, ajoutant des preuves à la possibilité d’eau dans l’environnement. Opportunity a également trouvé de l’hématite sur son site d’atterrissage à mi-chemin sur Mars.
À la fin de 2005, Spirit avait conduit jusqu’à un point de repère voisin, Husband Hill, pour jeter un coup d’œil au paysage qui l’entourait. C’était la première fois qu’un rover escaladait une colline sur une autre planète.
La zone était un témoignage de l’histoire violente de Mars, a déclaré la NASA. « Nous avons cette topographie spectaculaire couverte de sable et de rochers lâches ; puis, de temps en temps, une petite fenêtre sur le substrat rocheux en dessous », a déclaré Steve Squyres, scientifique planétaire à l’Université Cornell et chercheur principal des instruments scientifiques du rover dans une déclaration.
L’une des roues de Spirit a cessé de fonctionner en mars 2006 alors que le rover courait vers une pente pour obtenir suffisamment de soleil pour durer l’hiver. Les opérateurs de la NASA de retour sur Terre ont traîné à distance la roue derrière le rover, déplaçant lentement Spirit une heure par jour selon la force du soleil. Spirit est arrivé sain et sauf à destination en avril 2006.
L’emplacement s’est avéré être un bon endroit pour s’arrêter, car le rover a trouvé des minéraux modifiés par l’eau à proximité lorsqu’il a repris ses activités à la fin de 2006.
Des années plus tard sur Mars
Malgré les défis mécaniques et martiens, Spirit a parcouru 4,8 miles (7,7 kilomètres) au cours de ses années sur Mars, soit plus d’une douzaine de fois la distance que la NASA avait prévue pour le rover.
En fait, la roue défectueuse a fini par être utile à la mission : en mars 2007, la NASA a annoncé que le rover avait brassé du sol contenant des traces de soufre et d’eau, suggérant qu’il pourrait y avoir des sources évaporées ou des évents volcaniques.
Au fil de l’année, Spirit a découvert le site d’une possible explosion volcanique et a survécu à une vaste tempête de poussière. Une autre tempête à la fin de 2008 a réduit la puissance de Spirit à des niveaux inquiétants, mais le rover s’en est sorti.
Les vents martiens ont dissipé une partie de la poussière en février 2009. En avril, l’ordinateur de Spirit a recommencé à avoir des problèmes de redémarrage, avec des périodes de ce que la NASA a décrit comme « l’amnésie ». Le rover a recommencé à rouler alors que la NASA s’efforçait de résoudre le problème, mais s’est ensuite heurté à un problème encore pire : le sable coulant. Le 23 avril 2009, le rover a percé de manière inattendue une croûte dans du sable plus mou et n’a plus pu sortir.
La NASA a passé des mois à exécuter des simulations et à envoyer des commandes au rover échoué, mais l’agence a également collecté des données pendant que le rover était en place. Les responsables de la NASA ont été ravis de voir du sable contenant du basalte, du sulfate et de la silice – des données révélées au rover alors qu’il tentait de sortir de son piège. Une déclaration de la NASA a appelé l’emplacement, appelé Troy, « l’un des endroits les plus intéressants où Spirit ait été ».
Le 31 décembre 2009, la NASA a calculé qu’il n’y aurait peut-être pas assez de puissance pour que le rover puisse passer l’hiver. La dernière communication de Spirit a eu lieu le 22 mars 2010 et le rover est resté silencieux pendant que la NASA passait des mois à le saluer.
« Les évaluations des ingénieurs au cours des derniers mois ont montré une très faible probabilité de rétablissement des communications avec Spirit », ont déclaré des responsables de la NASA dans un communiqué le 24 mai 2011. Dans tous les cas, les moyens spatiaux utilisés pour rechercher Spirit seraient bientôt nécessaires pour Le prochain rover martien de la NASA, Curiosity. Ce mois-là, la NASA a conclu ses efforts pour atteindre Spirit.
L’héritage de l’esprit
Alors que Spirit a arrêté les communications avec la Terre en 2010, son rover jumeau, Opportunity, est allé bien au-delà. Opportunity a continué à fonctionner jusqu’en 2018 – environ 14,5 ans après sa date d’atterrissage – mais a été bloqué en surface en raison d’une tempête de poussière en juin 2018.
Opportunity et Spirit occupent une place importante dans les traditions de la NASA. Les deux rovers ont montré au monde comment une bonne ingénierie et une bonne science peuvent découvrir des informations incroyables et précieuses, telles que les nombreuses preuves d’eau sur la planète rouge.
L’expérience de la NASA avec les rovers s’est avérée utile avec le nouveau rover Curiosity, qui est arrivé à la surface de Mars en 2012 et a étudié l’histoire des environnements habitables et de l’eau dans le cratère Gale et le mont Sharp (Aeolis Mons). Les opérateurs utilisent le travail scientifique de Spirit et Opportunity pour informer les traversées de Curiosity. Par exemple, Curiosity peut détecter quand il se trouve dans une zone sablonneuse et est programmé pour s’arrêter et demander de l’aide à ses opérateurs sur Terre.
Le rover Mars 2020 de la NASA recherchera des matières organiques et d’autres preuves de la vie ancienne sur la surface martienne. L’un de ses sites d’atterrissage potentiels était Gusev Crater, où le rover Spirit a rencontré sa disparition.
« La découverte que des sources chaudes coulaient ici [Gusev Crater] a été une réalisation majeure du Mars Exploration Rover, Spirit », ont déclaré des responsables de la NASA en décrivant les sites d’atterrissage potentiels. (L’équipe 2020 a fini par choisir un site différent pour la mission – Jezero Crater, qui abritait un delta de rivière dans le passé antique.)
Spirit reste une mission importante pour la NASA, car le rover a montré la présence d’eau sur Mars et a contribué à jeter les bases des futures missions martiennes.
https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-spirit-arrivee-mars-imminente-2956/
https://www.jpl.nasa.gov/missions/mars-exploration-rover-spirit-mer-spirit
https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/