logo Essonne

Exploration de Mars, un laser pour analyser les roches à distance

  • Posté le : Lundi 5 Décembre 2011
  • |
  • par : L. Salters

Le CEA a été sollicité pour doter le rover Curiosity d’une technologie jusqu’alors jamais utilisée dans l’espace. Un des équipements phares de la mission vers la planète rouge.

actu marsceaImpression d’artiste de ce que le rover accomplira d’ici huit mois une fois sur Mars. En réalité, le laser est invisible.


© Jean-Luc Lacour / 2004 / CEA

Sommes-nous les seuls dans l’univers ? Existe-t-il d’autres formes de vie ? Cette question taraude l’Homme depuis longtemps. On imagine les implications philosophiques si la réponse s’avérait un jour affirmative. Le rover Curiosity, envoyé samedi 26 novembre par la Nasa pour se poser sur Mars 8 mois plus tard, pourrait nous renvoyer un tel message. Et répondre à la question précise : y a-t-il eu de la vie sur Mars ? Il est bardé d’appareils pour multiplier les analyses sur place et éventuellement recueillir des éléments de réponses scientifiques à ces questions.
Parmi les 75 kilos de l’engin qui fait route en moment pour la planète rouge, un instrument inédit dans ce genre de mission : le ChemCam, pour Chemistry and Camera. Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est à l’origine des études analytiques qui ont permis la réalisation de cet instrument d’analyse des sols à distance.

C’est la première fois que cette technologie est utilisée dans l’espace”, confirme Patrick Mauchien, expert en spectrochimie et adjoint au chef du département de physico-chimie au CEA, basé à Saclay. Elle est désignée par les scientifiques sous le nom de Laser induced breakdown spectroscopy, ou Libs (en Français, spectroscopie sur plasma induit par laser). Son objectif : réaliser une analyse de la composition des roches et des sols sans avoir à recueillir des échantillons. A bord du rover, plusieurs instruments sont destinés à réaliser des analyses approfondies mais en nombre très limité, quelques dizaines pour toute la durée de la mission. Tout l’intérêt de ChemCam est de pouvoir effectuer rapidement des mesures, plusieurs par jour, dans un rayon de 2 à 7 mètres sans nécessiter de déplacement du rover. ChemCam doit repérer les roches qui méritent une investigation plus poussée par les autres instruments du rover.

Plasma

Le rover focalise un faisceau laser à la surface d’une roche. Les impulsions sont de quelques milliardièmes de secondes. Cela produit un plasma, un gaz très chaud porté à une température de  plusieurs dizaines de milliers de degrés composé d’atomes, d’ions et d’électrons. Les atomes et les ions en se désexcitant, c’est-à-dire en refroidissant, émettent de la lumière. L’objectif de la caméra collecte cette lumière qui transite ensuite par une fibre optique connectée à un spectromètre (appareil destiné à la mesure de la répartition d’un rayonnement lumineux en fonction de sa longueur d’onde ou fréquence). Chaque atome ayant son propre spectre lumineux, il est identifié avec précision.
L’information met en moyenne une heure pour transiter dans l’espace, jusqu’aux scientifiques. L’analyse minutieuse du spectre leur permet de tirer des conclusions sur la composition des roches. Même si tout cela ne se fait pas en temps réel, les délais pour disposer des données sur Terre sont extraordinairement courts, vu l’éloignement de Mars.

Pour tester le système afin qu’il soit possible de l’utiliser sur Mars, les scientifiques du CEA ont développé une expérience spécifique. “Le cahier des charges de la Nasa était extrêmement ambitieux. Pour être sûr de bien y répondre, les chercheurs de l’Observatoire Midi Pyrénées en charge du projet ont fait appel à nous pour construire une enceinte qui reproduisait l’atmosphère martienne. C’était une forme de simulation, visant à estimer les performances atteignables sur Mars à partir des résultats obtenus sur Terre”, précise Patrick Mauchien.

La véritable histoire du rover Curiosity devrait commencer en août 2012, date de son arrivée sur Mars. En attendant, les chercheurs ont 8 mois pour peaufiner les logiciels qui permettront de traiter les données lorsque le véhicule martien sera sur place. Il est prévu pour fonctionner au minimum une année martienne (environ deux années terrestres) et parcourir une distance de l’ordre de cinq à vingt kilomètres.