Le rover Perseverance

Le véhicule de Mars 2020 étudiant les roches avec son bras robotique. Crédits : NASA/JPL-Caltech

Perseverance, le rover de Mars 2020 est basé sur la configuration du véhicule Curiosity de la mission Mars Science Laboratory. Il fait 3 mètres de long, 2,7 mètres de large, 2,2 mètres de hauteur, et pèse 1050 kilogrammes.

Le corps du rover (Warm Electronic Box, WEB) protège les calculateurs et les éléments électroniques et maintient la température constante. La partie supérieure constitue une plateforme qui reçoit le mât qui déployé peut prendre des photos pendant que le véhicule se déplace.

Le rover est équipé de 2 ordinateurs de bord identiques, capables de se suppléer l’un à l’autre. Ils communiquent avec les éléments fonctionnels du véhicule à travers 2 réseaux conçus selon les standards de fiabilité de l’aviation. Les ordinateurs sont aussi en relation directe avec les instruments pour leur envoyer les instructions et récupérer leurs données.

Le véhicule possède de nombreuses caméras, avec des fonctions complémentaires. 4 caméras ont été utilisées pendant la descente, et sont équipées d’un microphone :

• Sur la coque arrière, une caméra était dirigée vers le haut pour enregistrer le déploiement du parachute.
• Sur le module de descente, une caméra regardait vers le bas pour filmer le véhicule du dessus.
• Sur le véhicule, une caméra orientée vers le haut vers le module de descente pour filmer les opérations de grutage pendant la descente du véhicule.
• Sur le véhicule, une caméra orientée vers le bas filmait l’approche du sol.

Au-delà de l’intérêt technique, ces caméras ont fait vivre en direct au grand public la plongée de Perseverance vers le sol de Mars.

9 caméras d'ingénierie :

• 6 caméras de sécurité HazCams, 4 devant et 2 à l’arrière. Elles détectent les obstacles (rochers, ornières, dunes de sable) qui pourraient gêner le déplacement du véhicule. Elles sont utilisées pour les portions de navigation autonome. Les caméras placées à l’avant sont aussi utilisées pour contrôler les déplacements du bras robotique. Elles sont placées entre 60 et 70 cm au-dessus du sol.
• Caméras de navigation NavCam : sur le corps du véhicule, il y a 2 ensembles de caméras à l’avant et à l’arrière. Et 2 caméras sur le mât.
• CachCam, placée sur le système de prélèvement pour prendre une photo des échantillons avant que les tubes ne soient fermés.

En plus du microphone qui a écouté les bruits de la phase d’atterrissage, le microphone associé à l’instrument SuperCam sert à mieux étudier les roches par les sons émis lors de la production du plasma et enregistre également les bruits émis par le véhicule pendant ses opérations.

Le bras robotique de 2 mètres de long est extrêmement mobile. Il se termine par une tourelle qui comporte plusieurs instruments capables de faire des images, d’analyser la composition élémentaire et de prélever de petits échantillons.

Le rover possède 6 roues, chacune équipée de son propre moteur électrique. Les 4 roues des extrémités sont aussi capables de tourner sur elles-mêmes. Ainsi, le véhicule est capable de faire un tour complet sur lui-même.

Le véhicule a besoin d’énergie électrique pour remplir toutes ses fonctions (déplacement, opérations scientifiques, communications). L’électricité est produite par un MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) qui transforme la chaleur produite par la désintégration radioactive naturelle du plutonium en électricité. Ce MMRTG alimente 2 batteries primaires qui stockent l’énergie. La chaleur produite par le MMRTG est aussi utilisée pour maintenir le corps du véhicule et les instruments à leur température normale d’opérations.

Le véhicule est équipé de 3 antennes, utilisées pour envoyer des données et recevoir des instructions. L’antenne UHF communique avec les satellites en orbite martienne. Les 2 antennes en VHF sont dédiées à des communications directes avec un réseau d’antennes terrestres. Ces dernières ont une bande passante beaucoup plus faible, et ne sont utilisées qu’en cas de perte de communication avec les satellites martiens.

Instruments

Aménagement des instruments scientifiques sur le rover. Crédits : JPL/NASA

• Mastcam-Z : Un système de caméras avancées avec des capacités de prise d'images panoramiques et stéréoscopiques avec possibilité de zoom. L'instrument détermine aussi la minéralogie de la surface de Mars et aide les opérations du véhicule. Le principal investigateur est James Bell, de l'Université d'état de l'Arizona à Phoenix.

• SuperCam : Un instrument qui peut fournir des images, une analyse de la composition chimique et la minéralogie. L'instrument peut aussi détecter à distance la présence de composés organiques dans les roches et régolite. Il est aussi équipé d'un microphone. Le principal investigateur est Roger Wiens, du Los Alamos Laboratory, (Nouveau Mexique). Cet instrument comprend aussi une contribution significative du Centre National d'Études Spatiales et de l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNES/IRAP), France avec un principal investigateur associé français : Sylvestre Maurice.

• PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) : Un spectromètre à fluorescence X qui comportera aussi un imageur haute résolution pour déterminer la composition élémentaire à haute résolution des matériaux de surface de Mars. PIXL aura aussi une capacité de détection plus détaillée et une analyse plus fine des éléments chimiques que par le passé. Le principal investigateur est Abigail Allwood, du Jet Propulsion Laboratory (JPL à Pasadena, Californie).

• SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) : Un spectromètre qui fournit des images à haute résolution et qui utilise un laser ultraviolet (UV) pour déterminer la minéralogie à haute résolution et détecter les composants organiques. SHERLOC est le premier spectromètre Raman UV sur Mars et fournit des mesures complémentaires aux autres instruments de la charge utile. Le principal investigateur est Luther Beegle, du JPL.

• MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment): Une recherche en technologie d'exploration qui produit de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone atmosphérique martien. Le principal investigateur est Michael Hecht, du Massachusetts Institute of Technology, à Cambridge, Massachusetts.

• MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) : Un ensemble de capteurs qui fournissent des mesures de température, de vitesse et direction du vent, de pression, d'humidité relative et de taille et forme des poussières. Le principal investigateur est Jose Rodriguez-Manfredi, du Centro de Astrobiologia, Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial, Espagne.

• RIMFAX (Radar Imager for Mars' Subsurface Exploration) : Un radar pénétrant le sol qui fournit la structure géologique de la sub-surface avec une résolution centimétrique. Le principal investigateur est Svein-Erik Hamran, Forsvarets Forskningsinstitutt, Norvège.