Opportunity
Caractéristiques
Opportunity est le deuxième astromobile de la mission Mars Exploration Rover de la NASA. Il a atterri sur Mars dans la région équatoriale de Terra Meridiani, 21 jours après son jumeau Spirit qui évoluait de l'autre côté de la planète. Conçu pour analyser géologiquement le sol martien, le robot était programmé pour ne fonctionner que 90 sols. Il a survécu près de 15 ans sur la planète rouge, jusqu'en juin 2018, où une gigantesque tempête a eu raison de lui. Suite à cela, il n'émet plus aucun signal.
Les caractéristiques d'Opportunity sont identiques à son frère jumeau Spirit. Il s'agit d'un robot à six roues, alimenté par énergie solaire, mesurant 1,5 m de hauteur, 2,3 m de largeur et 1,6 m de long et pesant 180 kg. Le rover est équipé d'un système de suspension, baptisée rocker-bogie, permettant une mobilité sur terrain accidenté. Chaque roue possède son propre moteur. Des panneaux solaires génèrent environ 140 watts pour un maximum de quatre heures par jour martien (sol), tandis que des batteries lithium-ion rechargeables stockent l'énergie pour une utilisation nocturne.
Les communications dépendent d'une antenne de communication omnidirectionnelle à faible gain, à débit de données faible et d'une antenne à gain élevé orientable, toutes les deux étant en contact direct avec la Terre. Une antenne à faible gain est également utilisée pour relayer les données à un satellite en orbite martienne. Opportunity embarque plusieurs instruments scientifiques fixes :
-Une caméra panoramique pour examiner la texture, la couleur, la minéralogie, et la structure du terrain local.
-Une caméra de navigation monochrome avec un plus grand champ de vision, mais une résolution inférieure, pour la navigation et la conduite.
-Un spectromètre infrarouge miniature d'émission thermique pour identifier les roches et les sols prometteurs, et déterminer les processus qui les ont formés.
-Un spectromètre Mössbauer utilisé pour les examens rapprochés de la minéralogie des roches de fer et des sols.
-Un spectromètre Alpha Particle Rayons X utilisé pour les analyses rapprochées de l'abondance des éléments qui composent les roches et les sols.
-Des aimants pour la collecte des particules de poussière magnétiques.
-Une caméra microscope pour obtenir des images en gros plans à haute résolution de roches et des sols.
-Un instrument d'abrasion qui expose la matière fraîche pour l'examiner par les autres instruments.
Déroulement de la mission
Le rover Opportunity est lancé avec succès le 8 juillet 2003 par une fusée Delta II et atterrit le 25 janvier 2004 dans la région équatoriale de Terra Meridiani, une plaine de Mars. À la différence des missions précédentes, la sonde n'a pas dévié de son orbite et a conservé sa trajectoire de vol vers la planète, variant de seulement quelques kilomètres. La sonde protégée par son bouclier thermique arrive directement dans l'atmosphère de Mars sans se mettre en orbite et commence a décélérer grâce principalement aux forces de traînée. Lorsque la sonde atteint une vitesse se rapprochant de celle du son un parachute est déployé, le bouclier thermique est largué, l'atterrisseur quitte ensuite le module de descente en venant pendre au bout d'un câble. Des coussins gonflables se mettent en place autour de l'atterrisseur et des rétrofusées se déclenchent ensuite pour réduire davantage la vitesse avant l'impact au sol. Les coussins amortissent grandement le choc faisant rebondir l'atterrisseur et Opportunity de nombreuses fois avant de s'immobiliser. La structure de l'atterrisseur met plusieurs dizaines de minutes à se déployer, écarte les coussins gonflables, développe ses panneaux solaires et met en place son appareil photographique. La première approche d'Opportunity consiste à rechercher une grande variété de roches et de sols avec des indices de l'activité passée de l'eau et la caractérisation de leurs textures. Une autre approche doit lui permettre grâce à l'étude de terrain d'étalonner et de valider les instruments d'observations des orbiteurs autour de Mars.
En 2004, le rover Opportunity examine de nombreux échantillons et prend des photos panoramiques. Ces premières analyses permettent aux scientifiques de faire des hypothèses concernant la présence d'hématite et de la présence passée d'eau à la surface de Mars. L'engin mobile est ensuite dirigé vers l'est, en direction d'un cratère plus grand, Endurance, large de 170 mètres et profond de 20 mètres. Il l'explore entre juin et décembre 2004 mais il est décidé de ne pas l'engager trop au centre en raison des risques d'enlisement lié aux dunes. En revanche, le rover s'approche de la falaise Burns d'aussi près qu'il lui est possible.
En 2005, sorti du cratère, Opportunity est ensuite dirigé vers le sud. L'équipe du JPL caresse en effet l'espoir de le faire parvenir jusqu'au cratère Victoria, situé à près de 8 kilomètres de là. En janvier 2005, à quelques centaines de mètres d'Endurance, il examine les restes de son bouclier thermique, l'impact au sol provoqué par celui-ci ainsi qu'une météorite baptisée Heat Shield Rock, du fait de sa proximité avec le bouclier thermique. Le 20 mars 2005, le robot accomplit son plus long trajet en une seule journée (220 mètres) mais la suite du voyage est mouvementée car, du 25 avril au 4 juin, il s'empêtre dans une dune de 30 cm, plusieurs de ses roues étant ensablées. Plus de six semaines de simulations sur Terre sont nécessaires afin de déterminer la meilleure manœuvre à effectuer pour le libérer. En le déplaçant centimètre par centimètre, l'opération réussit finalement et le robot poursuit son itinéraire. En octobre 2005, Opportunity étudie le cratère Erebus, d'un diamètre de 350 m peu profond et partiellement enterré.
En 2006, le robot quitte Erebus en mars. Continuant sa route, et malgré quelques problèmes mécaniques avec son bras robotisé, il atteint Victoria fin septembre (sol 951) et commence par en explorer les bords. Les images qu'il envoie de ses différentes baies sont les plus spectaculaires jamais envoyées depuis la planète. Elles constituent par ailleurs une mine d'or pour les géologues qui découvrent les différentes strates du sol.
En juin 2007, après avoir exploré différents caps et baies de Victoria, dans sa partie nord, Opportunity revient à Duck Bay l'endroit où il était arrivé. Il pénètre très légèrement dans le cratère en septembre pour une étude détaillée de ses parois qui l'occupe pendant près d'un an.
En 2008, Opportunity ressort de Victoria en août (sol 1634). Après avoir exploré d'autres abords du cratère, au sud-est, le rover s'en éloigne définitivement au sol 1679. Son objectif est le lointain cratère Endeavour, situé au sud-ouest et d'un diamètre de 21 km. Pour l'équipe du JPL, en raison de la distance et de l'âge du rover, il s'agit d'un nouveau pari. Afin de le gagner, elle prend le risque de ne pas lui faire emprunter le chemin le plus court, le jugeant trop sablonneux, et l'engage vers le sud-est.
En 2009, (sol 1390), le rover est dirigé vers l'est, c'est-à-dire dans la direction opposée d'Endeavour, le sol étant jugé beaucoup trop risqué pour sa progression. Un peu plus tard, son trajet est dévié vers une nouvelle météorite, Block Island qu'il photographie sous tous les angles.
Le 24 mars 2010 (Sol 2191), grâce à l'expérience accumulée et la cartographie raffinée obtenue par le satellite Mars Reconnaissance Orbiter, Opportunity a parcouru 20 kilomètres, malgré de nombreux mais fructueux arrêts auprès des divers rochers, cratères et formations géologiques rencontrés. Le 15 décembre 2010 (sol 2452), Opportunity atteint le cratère Santa Maria, large de 80 à 90 mètres.
Le 3 février 2011, l'examen de Santa Maria est interrompu par la conjonction solaire : Mars se trouve diamétralement opposé à la Terre par rapport au Soleil. Le 25 mars (sol 2542), après l'avoir contourné par le sud, Opportunity quitte les abords de Santa Maria. En mai, le rover atteint son trentième kilomètre et, le 11 août, il atteint Endeavour.
La mission qui lui est confiée est d'explorer Cape York, qui est un monticule d'un kilomètre de long constitué lors de l'impact météorite qui a provoqué le cratère (il s'agit donc d'un fragment du rempart de ce cratère). Rapidement, Opportunity analyse des échantillons qui se révèlent plus anciens que tous ceux découverts jusque là. Après s'être attardé dans le sud de Cape York, le rover gagne le nord en suivant la partie occidentale de la colline. Le 27 décembre 2011, il est parqué dans un endroit baptisé Greeley Haven (en hommage au géologue planétaire décédé deux mois plus tôt, Ronald Greeley) pour y être immobilisé pendant cinq mois, le temps que s'écoule l'hiver martien. Cette interruption d'activité est d'autant plus nécessaire qu'avec le temps, de la poussière s'est accumulée sur les panneaux solaires du robot, ce qui réduit d'autant ses ressources énergétiques.
Le 9 mai 2012, le rover reprend ses déplacements. Le 12 juillet, il parvient tout au nord de Cape York et le 28 août, alors qu'il redescend vers le sud (cette fois par son flanc oriental), il s'engage vers le milieu de la colline. Baptisé Matjevic Hill, l'endroit est riche en découvertes. Le 14 septembre 2012, Opportunity repère un type de sphérules jusqu'ici inconnues des scientifiques.
En février 2013, ayant parcouru près de 36 kilomètres (ce qui lui fait une moyenne de 4 kilomètres par an), le rover se trouve toujours au milieu de Cape York. Du 26 mars (sol 3254) au 8 mai 2013 (sol 3296), nouvelle conjonction : le soleil se trouve entre Mars et la Terre, ce qui contraint le rover à l'inactivité. Après quoi, il quitte le site de Matijevic Hill par le sud, tout en restant à Cape York. Le 22 mai 2013, Opportunity quitte Cape York. Les responsables de la mission lui ont assigné un nouvel objectif : Solander Point, un endroit situé au pied d'une autre colline, située à 2 km au sud, et qui, comme Cape York mais un peu plus élevée, fait partie du rempart du cratère Endeavour : Cape Tribulation. Il est prévu que le rover soit parqué sur le flanc ouest de cette colline lors du prochain hiver, qui débutera en décembre. Le rover traverse donc Botony Bay, la zone désertique séparant Cape York de Cape Tribulation. Du 6 au 20 juin 2013, il contourne le promontoire de Nobby's Head et poursuit sa route vers le sud. Le 8 juillet (sol 3360), il est repéré par la sonde MRO43. Le 12 (sol 3364), alors qu'il n'est plus qu'à 250 m de Solander Point, il oblique vers l'est : profitant de l'avance prise dans le programme, les responsables de la mission ont en effet décidé de lui faire faire une petite incursion vers les contreforts d'Endeavour. Le 2 août, il est ramené vers son objectif. Deux jours plus tard, Opportunity atteint Solander Point, l'extrémité nord de Cape Tribulation. Le 17 septembre 2013 (sol 3441), après avoir longuement étudié le périmètre nord de la colline, le rover s'engage vers les hauteurs, obliquant vers le sud le 24 octobre (sol 3467). Le 9 décembre 2013, il est stabilisé sur les pentes de Murray Ridge, de sorte à affronter son quatrième hiver martien, ses panneaux solaires étant le mieux possible exposés au soleil. À partir du 17 décembre (sol 3512), ses déplacements sont extrêmement limités.
Le 25 janvier 2014, les équipes de la NASA fêtent le dixième anniversaire de l'atterrissage d'Opportunity sur Mars et, le 22 février (sol 3584), le rover reprend ses mouvements, à nouveau vers le sud. En mars 2014, le vent nettoie ses panneaux solaires, ce qui augmente sensiblement ses réserves d'énergie.
Du 18 au 28 mai (sols 3659-3677), il stationne à Pillinger Point, un endroit où il se livre à d'importantes études géologiques et d'où il surplombe le cratère Endeavour. Le 5 juin (sol 3684), il envoie de nouvelles images spectaculaires d'Endeavour, depuis un rebord de Murray Ridge et poursuit sa route dans les hauteurs de la colline. Le 19 juillet (sol 3728), il franchit son 40e kilomètre. Le 12 août (sol 3749), il s'écarte légèrement de sa trajectoire, s'éloignant progressivement de Cape Tribulation pour atteindre deux jours plus tard, une élévation baptisée Wdowiack Ridge. Le 21 septembre 2014 (sol 3789), il atteint le cratère Ulysse, d'une trentaine de mètres de diamètre et l'analyse jusqu'au 23 octobre (sol 3820). Le lendemain, il poursuit sa route, mais demeure aux abords sud du cratère Ulysse pendant deux semaines, jusqu'au 4 novembre (sol 3833). Puis il poursuit sa route vers le sud et rejoint Cape Tribulation.
Le 5 février 2015 (solo 3923), Opportunity aperçoit Marathon Valley. Le 22 mars (sol 3966), il s'approche du cratère Spirit of Saint-Louis et, deux jours plus tard, alors qu'il longe le cratère sur son flanc ouest, il a parcouru 42,198 kilomètres, ce qui correspond une distance supérieure à celle d'un marathon (42,195 km), d'où le nom donné à la vallée près de laquelle il se situe et qui mène à Endeavour. Du 30 avril au 8 mai (sols 4005-4010), il explore le centre du cratère, qui a été baptisé Mont Lindbergh mais qui est en fait un monticule couvert de rochers. Le 24 mai (sol 4028), il sort du cratère et revient vers le nord. Du 27 mai au 13 juillet 2015 (sols 4031-4076), une conjonction solaire l'oblige à rester inactif. Le 13 juillet (sol 4077), Opportunity s'éloigne du cratère et, le lendemain, s'engage dans la Marathon Valley. Bien que de dimensions modestes, cette zone va faire l'objet d'analyses pendant plus d'un an. Après une première phase d'investigations, du 26 juillet au 6 septembre (sols 4081-4122) le rover poursuit sa descente. Les techniciens du JPL s'apprêtent à lui faire affronter l'hiver martien, pour la 5e fois depuis son arrivée sur la planète rouge, ce qui va l'obliger à rester immobilisé pendant plusieurs mois.
Le 27 janvier 2016, le rover reprend ses déplacements et remonte la Marathon Valley. Le 1er avril (sol 4332), il photographie une mini tornade se déplaçant dans le cratère Endeavour et le 10 (sol 4342), il est revenu dans la partie haute de la vallée. Il cesse alors sa progression et n'évolue que dans cette zone, les scientifiques du JPL lui assignant la mission de rechercher des argiles, qui seraient les signes d’une longue action de l’eau. Le 18 juillet 2016 (sol 4437), il se dirige vers le bas de la vallée, empruntant le chemin tracé pratiquement jour pour jour un an plus tôt, puis explorant le flanc nord de la vallée. Le 23 (sol 4443), il franchit son 43e kilomètre et, fin août, traverse à nouveau la vallée pour revenir à l'endroit où il a stationné durant plusieurs mois, près d'un an auparavant. Le 3 septembre 2016 (sol 4483), il franchit le cap Lewis and Clark, situé entre les deux contreforts sud de Marathon Valley (Knudsen Ridge et Wharton Valley), s'extrayant du coup de la vallée et s'engageant dans une vallée voisine : Bitterroot Valley. Le 29 (sol 4505), il approche Spirit Mound, une petite butte située juste sur le bord du grand cratère Endeavour. Il l'étudie jusqu'au 7 novembre (sol 4546), avant de poursuivre sa route vers le sud. Le 23 décembre (sol 4591), alors qu'il évolue dans une nouvelle vallée, Willamette Valey, le rover rencontre une zone particulièrement sableuse. Les contrôleurs le font reculer de 70cm. Depuis, ils étudient quel itinéraire moins risqué ils pourraient lui faire prendre.
Le 2 janvier 2017 (sol 4601), le rover n'a pas bougé, l'équipe du JPL continuant d'examiner les traces de ses roues dans le sol meuble. Le 23 janvier(sol 4622), jour du 13e anniversaire de son arrivée sur Mars, alors qu'il poursuit sa route entre SW Ridge et Beacon Rock, sur des pentes à 20° et un sol qui a tendance à se briser sous ses roues, il franchit son 44e kilomètre. Son prochain objectif est une petite ravine située dans le cap Byron, un kilomètre plus au sud. Les scientifiques supposent qu'elle a été formée par un fluide, sans doute de l'eau, il y a plusieurs milliards d'années. Le 30 avril 2017 (sol 4716), le rover atteint cette vallée baptisée « Persévérance » et le 4 mai (sol 4720), il envoie un premier panorama des lieux. Le 7 juillet (sol 4782), il pénètre dans la vallée et un mois plus tard, le 7 août (sol 4813), après une interruption de son exploration due à une conjonction solaire, il poursuit sa descente, non sans mal en raison de la nature mouvante du sol. Le 29 août 2017, le rover franchit la barre des 45 kilomètres et explore Persévérance Valley et en décembre, il reprend ses activités après sa huitième hibernation.
Le 25 janvier 2018, les techniciens du JPL fêtent les quatorze ans d'activités du rover sur Mars et, le 15 février, son cinq millième jour. En juin, le rover est pris dans une gigantesque tempête interceptant presque totalement le rayonnement solaire dont ses panneaux solaires ont besoin pour recharger les batteries. En 2007, il était parvenu à survivre à un événement du même type mais d'extrême justesse. Cette fois, la tempête est plus sévère car le niveau d'opacité monte à 10,8 le 10 juin 2018, contre 5,5 au plus fort de la tempête de 2007. Les responsables de la mission suspendent alors toutes les opérations scientifiques afin de limiter la consommation électrique : l'engin est placé en mode "panne". Il a néanmoins besoin d'un minimum d'énergie pour faire fonctionner les résistances chauffantes qui maintiennent la température au-dessus du seuil requis pour ses composants les plus fragiles. Si l'énergie stockée dans les batteries tombe au-dessous de ce seuil, il stoppera lui-même toute consommation électrique, au risque de ne plus pouvoir se réactiver. Le 4 août 2018, alors que la tempête diminue et que seule une horloge fonctionne encore, la NASA tente de réveiller Opportunity. Ces opérations restent infructueuses. Une période "d'écoute passive" débute alors. Le 25 janvier 2019, Opportunity fête son quinzième anniversaire sur Mars en silence.
Le mercredi 13 février 2019, Opportunity a été déclaré mort par la NASA. « Je déclare la mission Opportunity terminée », a déclaré le responsable scientifique Thomas Zurbuchen, lors d’une conférence de presse à Pasadena en Californie. Cette annonce signe la fin officielle d’une des missions les plus fructueuses de l’histoire de l’exploration du Système solaire.
