Rosalind Franklin


Caractéristiques
Le rover ExoMars, baptisé Rosalind Franklin, est un projet de l'Agence spatiale européenne dont l'objectif principal est la recherche de traces de vie passée à la surface de Mars. Le rover développé dans le cadre du programme ExoMars doit être lancé en 2022 par une fusée russe Proton fournie par l'agence spatiale russe Roscosmos. Cette dernière doit également fournir le véhicule de rentrée et de descente qui doit déposer le rover sur le sol martien. Il emporte plusieurs instruments dont un mini laboratoire capable d'analyser les échantillons extraits du sous-sol martien par une foreuse. Le rover porte le nom de Rosalind Franklin, célèbre scientifique anglaise qui a œuvré à la découverte de la structure de l'ADN.
La sonde spatiale d'une masse totale de 2,6 tonnes comprend de manière classique :
- Un module de croisière chargé de gérer la phase de vol comprise entre le lancement et l'arrivée à la limite de l'atmosphère martienne.
- Un module de descente qui doit ralentir la sonde spatiale durant la rentrée atmosphérique et poser le rover en douceur sur le sol martien. Il comprend principalement un bouclier thermique pouvant résister à l'échauffement durant la phase de traversée de l'atmosphère, un système de parachute et un système d'atterrissage.
- Le rover qui emporte plusieurs instruments ainsi qu'un bras muni d'une foreuse et d'un système de recueil d'échantillon.

Le rover Rosalind Franklin d'une masse d'environ 300 kg se caractérise par sa mobilité, sa capacité à forer et recueillir un échantillon de sol martien puis à le traiter à l'aide d'un des trois instruments scientifiques formant le laboratoire Pasteur. Le rover comprend un mât sur lequel sont montés certains instruments dont les caméras principales, un bras muni d'une foreuse et de quelques instruments. Il possède 6 roues montées sur 3 bogies indépendants. L'énergie est fournie par des panneaux solaires. La charge utile comprend 9 instruments scientifiques représentant une masse totale de 26 kg dont 2 instruments panoramiques (PanCam et WISDOM), 4 instruments effectuant des analyses au contact (CLUPI, RLS, Ma_Miss et Adron) et 3 instruments d'analyse (MicrOmega,ISEM et MOMA). Deux de ces instruments sont fournis par la Russie.
MOMA (Mars Organic Molecule Analyser): Il s'agit d'un chromatographe en phase gazeuse qui doit analyser la matière organique et inorganique dans l'atmosphère, en surface et dans le sous-sol. Il est alimenté par le système de prélèvement d'échantillon du rover. Cet instrument, qui est le plus important embarqué par le rover, est réalisé sous la supervision de l'Institut Max Planck (Allemagne).
Spectroscope Raman: Il réalise à l'aide d'un laser l'analyse à distance de la composition des roches. Il est utilisé pour identifier les composants organiques et rechercher les indices de vie, pour identifier les minéraux et les indicateurs d'une activité biologique, pour caractériser les phases minérales produites par des processus liés à la présence d'eau et pour caractériser les minéraux ignés et les produits résultant d'un processus d'altération. L'instrument d'une masse de 2 kg est développé sous la supervision du Centro de Astrobiología (Espagne).
Spectroscope infrarouge MicrOmega: Il fait partie avec MOMA et RLS, des instruments chargés d'analyser les échantillons de sol martien prélevés par la foreuse. Il fournit à l'échelle d'un grain la composition moléculaire et minéralogique. Les images monochromatiques sont obtenues avec une résolution de 20 × 20 microns / pixel avec une résolution spectrale élevée pour les longueurs d'onde comprises entre 0,9 et 3,5 microns. Il est développé sous la supervision de l'Institut d'Astrophysique Spatiale.
PanCam (Panoramic Camera): Elle comprend trois caméras installées dans le mât du rover. Deux caméras avec un objectif grand angle (champ optique de 37°, focale fixe) constituent les yeux du rover et sont équipés de 12 filtres. Une caméra équipée d'un téléobjectif avec un champ optique de 5° fournit des images en couleur à haute définition. La fourniture de l'instrument est placée sous la supervision de l'University College London (Royaume-Uni).
ADRON-RM: C'est un détecteur de neutrons utilisé pour identifier et quantifier la présence d'hydrogène contenu dans la couche superficielle (moins de 1 mètre) du sol martien (eau ou glace d'eau et molécules OH et H2O présentes dans les minéraux hydratés). Le détecteur peut fonctionner de manière passive ou active. L'instrument est développé par l'institut de recherche spatial russe IKI.
Imageur multispectral Ma_MISS: Ce spectromètre imageur dont la partie optique est installée à l'intérieur du foret fournit des informations sur la stratigraphie, la distribution et l'état des minéraux associés à la présence d'eau. La partie optique comprend une source lumineuse dont la lumière est réfléchie par la paroi du trou foré et qui est analysée au fur et à mesure de l'enfoncement. Le spectre analysé est compris entre 0,4 et 2,2 microns et la résolution spectrale atteint 20 microns. L'instrument est développé sous la supervision de l'Instituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica.
Radar WISDOM: Il permet de détecter la présence de dépôts de glace d'eau dans le sous-sol proche de la surface. L'instrument est développé sous la supervision du laboratoire LATMOS (France).
Caméra CLUPI (Close-UP Imager): C'est un instrument monté sur le bras de la foreuse qui fournit des images en couleur en gros plan des roches, des falaises et du sol. Les images peuvent être prises d'une distance comprise entre 10 cm et l'infini avec une résolution comprise entre 7 microns par pixel à 10 cm de distance et 79 microns à 1 mètre de distance. Le capteur CCD a une définition de 2652 pixels × 1768 pixels. Le responsable scientifique de l'instrument fait partie de l'Institut d'exploration spatiale de Neuchâtel (Suisse).
Spectromètre infrarouge ISEM: Ce spectromètre infrarouge ISEM (Infrared Spectrometer for ExoMars) est un instrument monté sur le mât du rover qui est utilisé pour déterminer à distance la composition minéralogique des rochers, des falaises et du sol. Sa partie optique a un champ de 1° et peut être orientée en azimut et en élévation. Le spectromètre analyse le spectre électromagnétique entre 1,15 et 3,3 microns. L'instrument d'une masse de 1,3 kg est fourni par l'institut IKI russe.

Le rover dispose d'une foreuse capable de prélever des carottes jusqu'à une profondeur de 2 mètres. Elle est capable de pénétrer dans le sol martien et d'y prélever une carotte d'un centimètre de diamètre et de 3 cm de long puis de transférer cet échantillon dans le mini laboratoire du rover. Le senseur de l'instrument Ma_MISS, un spectromètre infrarouge miniaturisé, est monté sur la tête de la foreuse pour permettre l'étude du forage. La foreuse est conçue pour permettre de travailler dans les différents sols qui sont envisagés pour la mission. Elle doit pouvoir effectuer 7 forages plus deux d'une profondeur de 2 mètres avec recueil de 4 carottes à chaque sondage profond. La foreuse comprend :
- Une tête de forage de 70 cm de long qui inclut le système permettant de recueillir la carotte et la tête de lecture du spectromètre.
- Trois tiges de 50 cm de long permettant à la tête de forage d'atteindre la profondeur de 2 mètres.
- Le moteur qui imprime le mouvement de rotation au système de forage.
- Une structure située sur le flanc du rover dans laquelle la foreuse est rangée lorsqu'elle n'est pas utilisée.



Déroulement de la mission
Le lancement de la sonde n'est possible que lors de la courte fenêtre de lancement qui n'a lieu que tous les 26 mois. De multiples soucis techniques, notamment sur la fiabilité du système de parachutes font que la sonde n'était pas prête pour les lancements prévus de mai 2018 puis de juillet 2020. La mission est désormais planifiée pour la fenêtre de lancement suivante, celle de 2022.
Le lancement s’effectuera par une fusée russe Proton et la sonde arrivera sur la planète Mars 9 mois plus tard. Du lancement jusqu'à l'atterrissage, le rover sera installé sur une palette unique installée dans un ensemble formé par l'étage de croisière. Le véhicule de rentrée avec son bouclier thermique et l'étage de descente sera fourni par l'agence spatiale russe avec une contribution de l'agence spatiale européenne (ESA).
La durée nominale de la mission sera de 180 sols (jours martiens). La mission sera constituée de cycles d'expérimentation : chaque cycle comprendra le repérage d'un lieu présentant un intérêt scientifique, le déplacement jusqu'à celui-ci, la mise en œuvre des instruments scientifiques et enfin la transmission vers la Terre des données scientifiques. Les instruments optiques, radar et infrarouge permettront d'effectuer des repérages dans un cercle d'environ 20 mètres autour du rover. Celui-ci aura la capacité de parcourir plusieurs kilomètres entre deux sites intéressants mais il est probable que la distance entre deux sites sera généralement comprise entre 100 et 500 mètres.
 
 
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