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Plus intelligent que les Verts, le Rover martien Curiosity préfère le nucléaire !

La rédaction
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28 novembre 2011 (Nouvelle Solidarité) – Pari réussi. Samedi, à 16h02, une fusée Atlas V de la NASA a lancé depuis Cap Kennedy en Floride une nouvelle mission vers Mars, la Mars Science Laboratory (MSL). Alors qu’il s’agit d’une étape décisive dans l’exploration spatiale, Obama, pourtant fasciné par les assassinats ciblés à coup de drones, n’a pas daigné se déplacer pour l’occasion.

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Après avoir parcouru les 570 millions de kilomètres qui nous séparent de la planète rouge, elle y déposera dans neuf mois, en août 2012, le dernier bijou de la technologie spatiale : le Rover martien Curiosity, qui, avec ses 899 kg, est le plus grand robot jamais déposé sur Mars.

Si tout se passe bien, ce Rover, de la taille d’une grosse voiture, se posera près du cratère Gale, un site vieux de 3,5 milliards d’années qui laisse apparaître des milliers de strates géologiques dont l’exploration nous permettra de rechercher des traces d’eau, présentes ou passées, voire des indices signalant la vie, en bref, de sonder l’histoire géologique de la planète et de préparer l’arrivée de l’homme.

Alors que ses deux prédécesseurs carburaient au solaire, les scientifiques ont préféré équiper Curiosity d’un moteur nucléaire. Vue la densité du travail à effectuer sur place, ils ne pouvaient plus se payer le luxe d’une énergie intermittente et à rendement énergétique trop faible. Une petite leçon sur le rapport direct qui existe entre densité de flux énergétique et le travail potentiel que l’on peut fournir, une leçon dont nos politiques ont tant besoin.

Rien que les températures extrêmes sur Mars (entre -90°C et 0°C), obligent Curiosity à disposer d’un minimum d’énergie pour maintenir les instruments de mesure à des températures raisonnables, en particulier pendant le long hiver martien. Les scientifiques de la NASA admettent volontiers que les Rovers précédents ont souvent manqué d’énergie pour accomplir leurs tâches. Rappelons également que la poussière martienne couvre fatalement les panneaux solaires, bien qu’il est arrivé qu’un coup de vent soudain balaye cette poussière et provoque la remise en marche du système.

Pour échapper à cette technologie hasardeuse, la NASA a donc équipé Curiosity d’un générateur thermoélectrique à radio-isotope (Multi Mission Radioisotope Thermoelectric Generator – MMRTG, ou GTR en français).

En réalité, il s’agit d’une « batterie nucléaire » qui produit 120 watts d’électricité à partir de la chaleur résultant de la désintégration radioactive de matériaux riches en un ou plusieurs radio-isotopes, ici 4,8 kg de dioxyde de plutonium enrichi au plutonium-238. La chaleur est ensuite convertie en électricité à travers des couples thermoélectriques.

De tels générateurs sont mis en œuvre pour alimenter en électricité des équipements requérant une source d’énergie stable et fiable capable de fonctionner de façon continue sur plusieurs années sans maintenance directe — typiquement pour des applications militaires, sous-marines ou en milieu inaccessible, y compris pour des simulateurs cardiaques ou des phares isolés sur les côtes russes.

En vérité, depuis 50 ans, puisque la puissance reçue du Soleil décroît rapidement à mesure que l’on s’éloigne du centre du système solaire, le plutonium est le carburant de toutes les missions, robotisées ou pas, de la NASA – qu’il s’agisse, à la fin des années 1970, de Voyager s’élançant de plus en plus loin du Soleil, vers Saturne et Jupiter, ou, plus récemment, des sondes Galileo, Cassini, voire de la mission New Horizon à destination de Pluton. Soulignons donc une fois de plus que sans énergie nucléaire, pas d’avancée en matière d’exploration spatiale !

Grâce à cette source d’énergie fiable, Curiosity, piloté à distance par une équipe de scientifiques sur Terre, sera plus autonome, opérationnel la nuit et durant le long hiver martien, et vivra plus longtemps – au minimum deux ans, voire cinq fois plus. Le Rover se déplacera à 30 km/h et pourra parcourir au minimum 100 km durant son existence, mais peut-être dix fois plus.

Un laboratoire de rêve

Puisque Curiosity ne reviendra pas vers la Terre, il est conçu comme un laboratoire mobile miniature haut de gamme apte à analyser tout ce que son bras télescopique peut ramasser. Déjà, avant d’atterrir, il filmera le contexte géologique du site. Ensuite, une fois posé, une caméra haute définition (MastCam) donnera des images stéréographiques de l’environnement immédiat du véhicule et des échantillons ramenés par le bras du robot équipé d’une foreuse.

Mais Curiosity est équipé de dix « yeux » permettant de voir au-delà du sensorium humain. D’abord, une grande première, un laser ChemCam (chemistry camera, caméra de chimie) permettra, à quelques mètres de distance, durant 55 milliardièmes de seconde, sur un diamètre allant de 0,3 à 0,6 mm, de faire fondre une roche-cible. L’image du matériau ainsi réchauffé sera transmise, via un minitélescope, à des spectromètres qui analyseront et détermineront la composition de l’échantillon. Une part importante de ce système a été fournie par l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap) de Toulouse. Le Muséum d’histoire naturelle de Paris participe lui aussi à sa façon à l’aventure, puisqu’un échantillon de ses collections a décollé pour la planète rouge. Il s’agit d’une petite macusanite du Pérou (verre volcanique naturel choisi car contenant de l’eau, du lithium, de l’arsenic et du bore) servant de cible de calibrage pour contrôler le bon fonctionnement du ChemCam.

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A cela s’ajoute un spectromètre à rayons X, fourni par l’Agence spatiale canadienne, pour mesurer la teneur relative des différents éléments chimiques dans les roches martiennes ainsi que deux suites d’équipements pour analyser les échantillons ramenés par le bras du robot. Un premier laboratoire embarqué (Sam) est conçu pour détecter et analyser les matières organiques dans le sol. Il est constitué de 3 instruments : un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre de masse, et un spectromètre laser accordable. Le Latmos (Laboratoire atmosphère, milieux, observations spatiales), situé à Paris et dans les Yvelines, a conçu la partie chromatographie en phase gazeuse. Autre dispositif dans le ventre du Rover, le CheMin, un instrument qui, par diffraction et fluorescence des rayons X, va identifier et quantifier les minéraux présents dans les échantillons de roches collectés par le bras du robot.

Sur le côté du Rover se trouve un émetteur-détecteur de neutrons (Dan), dont le rôle est de mesurer la présence d’hydrogène sous la surface du sol, signe de la présence éventuelle d’eau. L’instrument est fourni par l’Agence spatiale russe. Un autre appareil (Rad) est chargé de détecter toutes les particules qui frappent le sol martien, en provenance du soleil ou du rayonnement cosmique, une recherche essentielle pour de futures missions humaines sur Mars. Le Rover dispose en plus de sa propre station météo, le Rems, conçu par le ministère espagnol de l’Education et de la Science. La station mesure la pression, la température, les vents et les niveaux de radiation ultra violets.

Toutes ces technologies, il faut l’admettre, permettent à l’homme de voir au-delà de ses sens. Cependant, comme le disent la plupart des techniciens et des scientifiques qui ont élaboré le programme, aucun robot ne remplacera la présence humaine qu’ils souhaitent de leurs vœux. Pas seulement sur Mars, mais aussi à la Maison Blanche…

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