Bibliothèque des projets du CNES

18 Janvier 2021

Mars 2020/Perseverance/SuperCam

Mars 2020 est une mission spatiale d'exploration de la planète Mars développée par la NASA. Elle comprend notamment un rover, récemment nommé Perseverance, qui doit se poser sur la planète rouge le 18 février 2021.

Perseverance se posera dans le cratère Jezero, un bassin d’impact de 45 kilomètres de diamètre sélectionné pour sa grande diversité géologique. Ce cratère abrite un ancien delta de rivière qui débouchait, il y a 3,5 milliards d’années, dans un lac. Cet ancien système lac-delta offre la possibilité de récolter des échantillons provenant de roches et de minéraux très variés, en particulier des argiles et des carbonates qui peuvent préserver des traces fossiles de vie ancienne.

Placé à bord du rover Perseverance, SuperCam est l'un des 7 instruments scientifiques de la mission. Supercam est un ensemble instrumental réunissant 5 techniques de mesures différentes. Composé de 3 spectromètres (LIBS, RAMAN et Infrarouge), d’une caméra et d’un microphone. c'est une version améliorée de l’instrument ChemCam. Ce dernier équipe Curiosity, le véhicule de la NASA en opération sur Mars depuis 2012.

Comme ChemCam, SuperCam analyse la composition chimique des roches en tirant dessus au laser (technique LIBS appelée également spectrométrie sur plasma induit par laser). Mais en plus, SuperCam détermine la composition minéralogique des roches (c’est à dire la manière dont les atomes sont organisés en molécules et les molécules liées entre elles) grâce aux spectroscopies Raman et infrarouge (IR). Les différentes techniques fonctionnent à distance : jusqu’à 7 m pour le LIBS, 12 m pour le Raman, et jusqu’à l’horizon pour la spectroscopie IR et l’imagerie. SuperCam fait ainsi ses analyses sans être contraint d’approcher au plus près de ses cibles.

La caméra est un imageur couleur (elle était en noir et blanc sur ChemCam) permettant d’imager les roches analysées en spectrométrie pour en étudier le contexte. Le microphone servira à évaluer certaines caractéristiques de roches (dureté par exemple) à partir de la mesure du bruit d’impact du laser LIBS.

Perseverance devra aussi collecter et stocker des échantillons de roches martiennes dans des conteneurs ultra propres, stériles et hermétiquement scellés. Ces conteneurs seront récupérés plus tard par d’autres missions du programme Mars Sample Return (MSR), pour être apportés sur Terre. Ce programme est mené conjointement par la NASA et l’ESA. SuperCam sera essentiel pour sélectionner les lieux de prélèvement des échantillons. Ils seront ensuite analysés très en détail sur Terre afin d’y détecter d’éventuelles traces de vie active, dormante ou passée. Les premiers tours de roues de Perseverance seront accompagnés par le premier hélicoptère martien (un drone), nommé « Ingenuity ».

La mission applique les recommandations de protection planétaire du COSPAR. Perseverance a été biologiquement décontaminé pour préserver la planète Mars toute contamination biologique. Le niveau de propreté atteint évite de détecter, dans les échantillons, des traces chimiques de vie terrestre qui pourraient être prises pour les traces d’une forme de vie martienne (faux positifs). Les conditions de retour des échantillons répondent à des normes de confinement et de stérilisation strictes écartant tout risque de danger biologique vis-à-vis de la biosphère terrestre.

SuperCam est le fruit d’une étroite collaboration entre le « Los Alamos National Laboratory » (États-Unis) et l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) (France), avec une contribution de l’Université de Valladolid (Espagne). Placée sous la responsabilité du CNES, la conception et la fabrication de la partie française de SuperCam (appelée le « Mast Unit ») sont initiées et coordonnées par l'IRAP.  D’autres laboratoires français (OMP, LAB, LESIA et LATMOS), ainsi que l’ISAE-SUPAERO contribuent aussi à la fournitures d’éléments de l’instrument. Le modèle de vol de SuperCam a été livré en juin 2019 au Los Alamos National Laboratory (LANL). Un autre modèle de l’instrument, appelé le Test Bed Unit de SuperCam, équipe actuellement le rover baptisé « Optimism » (Operational Perseverance Twin for Integration of Mechanisms and Instruments Sent to Mars), frère jumeau de Perseverance, un modèle au sol qui opérera sur le terrain martien du JPL et servira à la préparation des opérations de Perseverance sur Mars.