À la recherche de traces de vie sur Mars

Il y avait jadis de l´eau sur la planète rouge, qui était dotée d´une atmosphère. Mais y avait-il aussi de la vie? Pour répondre à cette question fondamentale, la NASA envoie le rover Perseverance, un robot d´une complexité inégalée.

Si les missions sur Mars paraissent routinières, il n´en reste pas moins que seuls quelques engins parviennent intacts à la surface de la planète. L´Agence spatiale européenne (ESA) en a fait la douloureuse expérience en 2016, lorsque son atterrisseur Schiaparelli s´est brisé sur la planète rouge. Néanmoins, l´agence spatiale américaine NASA a déjà envoyé avec succès quatre véhicules robotisés sur Mars. Et un nouveau chapitre de l'histoire vient de commencer avec l´arrivée du cinquième rover, Perseverance, qui s´est posé sur Mars le 18 février 2021. 

Mais faudra attendre un certain temps avant que des humains posent le pied sur Mars. C´est pourquoi le travail incombe d'abord aux robots, et Perseverance a du pain sur la planche. Il s´est posé dans le cratère Jezero, autrefois rempli d´eau, avec pour mission de déterminer si la zone a été habitable un jour. Parallèlement, le rover recherchera des signes de vie antérieure, des «biosignatures». Pour mener tous ces travaux à bien, il est équipé d'une panoplie d´instruments de mesure divers.

Sa troisième tâche est d´ouvrir la voie aux missions humaines en effectuant une démonstration technologique: un dispositif appelé MOXIE extraira l´oxygène contenu en petite quantité dans l´atmosphère martienne. Cette technologie serait cruciale pour les missions habitées, car l´oxygène n´est pas seulement nécessaire pour respirer, mais il peut aussi servir à fabriquer du carburant. 

Le secret de la vie

La quatrième tâche est la plus spectaculaire et la plus exigeante techniquement: Perseverance prélèvera jusqu´à 30 échantillons de sol, les déposera dans des conteneurs séparés, scellera les conteneurs pour les placer finalement à un endroit approprié, où ils seront récupérés et ramenés sur Terre dans le cadre d´une mission ultérieure. Pour les scientifiques, impossible de rêver mieux: des échantillons purs de Mars et la possibilité de les étudier ici, avec les techniques dernier cri. Comme le souligne la NASA, ces échantillons ont le potentiel de nous en apprendre davantage sur la base et l'origine de la vie dans notre système solaire.

La tête de forage prélève un échantillon de sol.

Trois systèmes doivent fonctionner de concert pour que l´échantillonnage soit réussi. Tout d´abord, le grand bras robotisé situé à l´avant du rover perce la roche martienne et prélève une carotte, avant de l'introduire dans un carrousel. Le carrousel transporte l´échantillon à l´intérieur du rover, où le troisième système prend le relais. Il s'agit d'un autre bras robotisé, beaucoup plus petit, appelé SHA. Ce bras prélève l´échantillon dans le carrousel, le transporte vers les stations d´évaluation du volume et de numérisation, puis vers la station de scellement, et enfin vers le stockage temporaire, en toute autonomie.

C´est là que l´expertise de maxon entre en jeu: plusieurs moteurs BLDC sont utilisés pour manipuler les échantillons. Certains d´entre eux sont installés dans le bras robotisé SHA, qui transporte les échantillons d´une station à l´autre ; d´autres sont utilisés pour sceller les tubes d´échantillons et les positionner.

La clé du succès est toujours la même

Tout comme les plus de 100 entraînements maxon qui ont déjà œuvré sur Mars, les moteurs de Perseverance sont conçus à partir de produits standard du catalogue: neuf moteurs DC sans balais de type EC 32 flat et un de type EC 20 flat, associés à un réducteur planétaire GP 22 UP. Bien entendu, des modifications ont été nécessaires pour que les entraînements puissent répondre aux exigences élevées de la mission. Néanmoins, la structure de base des entraînements n´est pas différente de celle des modèles utilisés dans de nombreuses applications sur Terre.

The Perseverance rover is equipped with ten brushless DC motors: nine EC 32 flat (above) and one EC 20 flat in combination with a GP 22 UP planetary gearhead.

Les ingénieurs de maxon ont modifié et testé à plusieurs reprises les moteurs et les réducteurs pendant trois ans, en travaillant en étroite collaboration avec les spécialistes du Jet Propulsion Laboratory (JPL), qui gère toutes les missions non habitées pour la NASA. Les experts en aéronautique de Pasadena se rendent fréquemment au siège suisse des experts en moteurs électriques. «Nous avons beaucoup appris de cette collaboration», a déclaré Robin Phillips, responsable du maxon SpaceLab. C'est visible notamment dans les normes de qualité plus élevées et les nouvelles procédures de test. «Les clients d´autres branches, comme le secteur médical, où les exigences sont souvent similaires, bénéficient également de ce savoir-faire.»

Phillips et son équipe suivent de près les activités de Perseverance. En effet, elles dépendent beaucoup du fonctionnement des entraînements maxon. Selon lui, «nous sommes impliqués dans des opérations absolument critiques. Si le bras robotisé sur lequel nos moteurs BLDC sont montés ne bouge pas, ou si la pince ne fonctionne pas, c´est toute la mission qui échoue».

La mission

Perseverance recherchera des biosignatures sur Mars, prélèvera des échantillons de roche et de sol et les préparera en vue de leur retour sur Terre.  Il effectuera également des expériences qui ouvriront la voie à des missions habitées.

Le voyage

Véhicule de lancement                    Atlas V-401

Site de lancement                          Station de l´armée de l´air de Cap Canaveral, Floride (USA)

Date de lancement                        18 février 2021

Site d´atterrissage                         Cratère Jezero

Chiffres

Durée planifiée de la mission             Au moins une année martienne (687 jours terrestres)

Poids                   1025 kilogrammes

Longueur                   3 mètres

Hauteur                   2,2 mètres