Le 18 février 2021, le rover Perseverance se posait sur Mars. Avec lui, un instrument essentiel : la SuperCam, élaborée en partie par les laboratoires IPAG et ISTerre, à Grenoble. Le but est de collecter des échantillons de Mars, et les amener sur Terre, pour des recherches futures.

Un instrument « made in France »

Plus de 300 scientifiques français ont travaillé sur SuperCam, l’instrument made in France de Perseverance. De Toulouse, à Paris, en passant par Grenoble, plusieurs structures ont travaillé sur ce projet, qui a coûté 40 millions d’euros. Le coût global de la mission globale, quant à elle, s’élève à 2,5 milliards d’euros.

On trouve parmi les acteurs du projet le Centre National d’Études Spatiales (CNES), le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), des universités, ou encore des industriels. À Grenoble, ce sont l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique (IPAG), ainsi que l’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), qui ont contribué à la conception de l’instrument.

L’Unité SuperCam avant son installation sur le rover Perseverance - Crédits : CNES 

À quoi sert cette SuperCam ?

Cet instrument, très important dans la mission Perseverance, est doté de plusieurs technologies, pour effectuer différentes mesures. En particulier, la SuperCam possède trois spectromètres différents.

Il y a tout d’abord un laser infrarouge, qui utilise la spectrométrie LIBS : il permet d’obtenir une analyse complète de la composition chimique d’un élément. Il fonctionne en plusieurs étapes : le laser est d’abord dirigé vers l’endroit que l’on souhaite analyser, et chauffe une partie de la surface, entre 5 000 et 20 000 degrés Celsius ! Un plasma [1] alors se dégager, permettant d’analyser les atomes, et ainsi, la composition de l’échantillon.

Ensuite, il y a un laser vert, qui utilise la spectrométrie Raman : le rayonnement laser émis est en partie transmis à l’intérieur l’échantillon, alors que l’autre partie de la lumière est diffusée. En analysant cette lumière diffusée, il est possible de caractériser précisément la structure moléculaire des minéraux présents sur Mars.

Enfin, le dernier laser utilise la spectrométrie de réflectance visible et proche infrarouge, un nom qui paraît certes un peu barbare, mais qui analyse tout simplement la lumière du soleil et sa réflexion par les roches. Cet outil contribuera à l’analyse minéralogique [2] des roches, mais aussi des constituants de l’atmosphère de Mars.

L’un des atouts de la SuperCam est sa puissance incroyable. L’instrument n’a en effet pas besoin d’être proche de sa cible pour l’analyser, puisque les différentes techniques de spectroscopie fonctionnent entre 7 et 12 mètres de distance, voire jusqu’à l’horizon pour la spectroscopie infrarouge !

En plus de ses 3 spectromètres, la SuperCam est par ailleurs dotée d’une caméra à haute résolution, et d’un microphone d’une qualité remarquable. Il est désormais possible non seulement de voir Mars, mais aussi d’entendre la planète, le rover, et les lasers. Des équipements indispensables pour savoir si le rover fonctionne correctement [3], mais également pour satisfaire la curiosité de tous ! A noter par ailleurs, afin de préserver la planète Mars, et de ne pas polluer les échantillons et fausser les analyses, le rover Perserverance et tous ces instruments ont été soumis à une décontamination biologique [4] stricte. De plus, les échantillons récoltés sont stockés proprement, c’est-à-dire qu’ils sont fermés hermétiquement et sont totalement stériles

Et la mission générale, elle ?

Trois objectifs principaux sont associés à la mission du rover Perserverance :

• Chercher des traces d’une vie passée
• Collecter des échantillons de roches et du sol martien, puis évaluer la faisabilité d’une mission de retour des échantillons vers la Terre [5]
• Tester de nouvelles technologies afin de déterminer si de futures missions habitées sont possibles sur la planète rouge 

Il y a 10 ans maintenant, le rover Curiosity se posait sur Mars. Les données récoltées par ce dernier au fond du cratère Gale tout au long de son exploration ont permis de mettre en évidence la présence d’eau liquide sur Mars il y a 3,5 milliards d'années. Curiosity a par ailleurs trouvé des éléments laissant penser qu’une vie aurait pu exister, avec la présence d’éléments chimiques favorables au développement d’une vie microbienne. Aujourd’hui, la mission de Perseverance est de poursuivre ces investigations, et de chercher des indices qui pourraient démontrer que Mars a abrité la vie. La collecte d’échantillons de roches est donc primordiale pour fournir des données aux scientifiques et ainsi peut-être valider — ou non — cette hypothèse.

En ce qui concerne les nouvelles technologies, chaque mission de la NASA pour l’exploration de Mars leur permet d’effectuer des démonstrations technologiques [6]. C’est aussi le cas pour Perseverance. Il y a d’une part l’instrument MOXIE, qui permet de convertir le dioxyde de carbone (CO₂) de l’atmosphère martienne en oxygène. Et d’autre part, il y a le drone Ingenuity Mars, situé en dessous du rover, qui va tenter d’effectuer des vols propulsés dans l’atmosphère martienne, très différente de cette de la Terre.

La mission Perseverance offre donc de belles perspectives aussi bien scientifiques que technologiques, et il va maintenant falloir se montrer patients avant la publication des premiers résultats, en espérant peut-être une nouvelle découverte sur l’histoire de la planète rouge !

Article rédigé par Jeanne Boivin

Pour aller plus loin

Quelques définitions

[1] Le plasma est l’un des états de la matière. Il y a l’état solide, liquide, gazeux, et plasma. Le plasma dépend surtout de la température. Il peut y avoir des plasmas chauds, et des plasmas froids. Le soleil par exemple, est intégralement conçu de plasma.

[2] Ici, l’objectif est de prouver, ou démentir la présence d’eau sur la planète Mars.

[3] Les derniers retours sur le rover sont très positifs. Son « bilan de santé » ne montre aucune défaillance sur ses systèmes. 

[4] Le but de cette décontamination est de ne pas trouver d’organismes relatifs à la vie, si elle ne vient pas de la planète Mars. 

[5] La mission Mars Sample Return (MSR) est prévue pour 2026, et son objectif est de ramener les échantillons collectés par Perseverance sur Terre pour les analyser.

[6] Les démonstrations technologiques sont des expériences qui mettent les instruments et différentes technologiques à l’épreuve afin d’ouvrir une voie à des explorations futures.

 Sources complémentaires

• Le robot Perseverance emporte des équipements élaborés à Lyon et Grenoble vers la planète Mars - Actu Lyon
• Perseverance : 10 questions pour comprendre la mission Mars 2020 - Numerama
• C’est fini pour Opportunity : le vaillant rover de la Nasa s’est éteint sur Mars - Numerama
• SuperCam - un "oeil" laser français sur Perseverance - CNES
• Mars2020 / SuperCam - Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
• Mission Mars Sample Return - Site de l'ESA
• La NASA confirme la présence d'eau liquide sur Mars - National Geographic

Cet article a été rédigé par les étudiants de licence suivant l'enseignement transversal "Sciences, journalisme et réseaux sociaux" proposé à l'Université Grenoble Alpes (UGA). Cet enseignement est encadré par Sandy Aupetit, chargée de médiation scientifique à l'UGA et Marion Sabourdy, chargée des nouveaux médias à La Casemate. Suivez l'actualité de l'ETC sur Twitter !