En bref
Le robot Perseverance recueille des morceaux de roche sur Mars, mais les rapporter sur Terre est très difficile et coûteux. La NASA va donc étudier de nouvelles façons d’y parvenir. Ces échantillons pourraient aider à mieux comprendre la planète et à préparer de futurs voyages humains, tandis que la Chine prévoit aussi d’en rapporter.
Une nouvelle évaluation pour une mission entre ambition et coût
La NASA doit répondre à une question en apparence simple, mais qui suppose une succession de voyages complexes : comment rapporter dans les laboratoires terrestres les échantillons recueillis par un robot sur Mars ? Depuis plusieurs années, le rover Perseverance remplit des tubes scellés avec des matériaux de la planète rouge. Mais les échantillons ne sont pas pour autant accessibles aux scientifiques. L’agence lance donc une nouvelle phase de planification afin de réexaminer les solutions possibles, après que les estimations précédentes ont soulevé des inquiétudes sur le coût du projet et le temps nécessaire à sa réalisation.
Cette démarche, appelée « Perseverance Sample Return Architecture » et désignée par le sigle PSRA, ne signifie ni qu’un véhicule est prêt à partir ni qu’une décision définitive a été prise sur la conception de la mission. Il s’agit de préparer une nouvelle stratégie pour récupérer les échantillons du rover et les acheminer jusqu’à la Terre. Ce travail s’inscrit dans le programme plus vaste de retour d’échantillons martiens, connu sous le nom de Mars Sample Return (MSR).
Tiffany Morgan, responsable du programme d’exploration de Mars à la NASA, a présenté cette initiative lors d’une réunion en ligne du Mars Exploration Program Analysis Group, le 9 novembre. D’après le calendrier annoncé, l’équipe chargée de définir la stratégie commencera ses travaux en janvier 2027 et remettra son rapport final durant l’hiver 2027-2028. À ce stade, il faut donc s’attendre à des recommandations et à des scénarios, et non au retour imminent des échantillons ni à un calendrier de mise en œuvre arrêté.
L’équipe devra évaluer les exigences prévues pour la mission, tirer parti des enseignements des travaux et des concepts précédents, puis examiner les capacités disponibles ainsi que les options de contractualisation et d’exécution. Elle devra également formuler des recommandations impartiales sur la façon de récupérer les matériaux collectés par Perseverance. L’intérêt de cette démarche est d’examiner ensemble les questions techniques, financières et organisationnelles, au lieu de les traiter séparément.
Parler de « récupération » ne signifie pas que tous les échantillons attendent au même endroit, facilement accessibles. Perseverance a déposé des tubes scellés en différents points de la surface martienne et en a aussi conservé à bord. Un plan viable devra donc préciser comment atteindre les échantillons, manipuler les tubes, puis transporter le tout de Mars à la Terre. Les véhicules qui pourraient assurer ces étapes et la répartition de leurs rôles restent à étudier dans le cadre de cette nouvelle planification.
Un petit dépôt dans le cratère Jezero
Perseverance s’est posé dans le cratère Jezero en février 2021. Depuis, il explore la région et sélectionne des roches et des matériaux qui méritent, selon lui, d’être étudiés. À peu près de la taille d’une voiture, le rover utilise son bras et ses instruments pour prélever des échantillons avec précaution et les placer dans des tubes hermétiques. Certains tubes ont été déposés à la surface, tandis que d’autres se trouvent toujours à bord. Des images de la NASA montrent un groupe de tubes laissés dans un dépôt d’échantillons appelé Three Forks.
Le choix des roches ne se fait pas au hasard. Les matériaux recueillis pourraient conserver la trace des conditions qui régnaient autrefois sur Mars et aider à déterminer si certaines régions de la planète ont pu être propices à la vie. Cela ne signifie pas pour autant que l’on y trouvera forcément des traces d’une vie ancienne : ce sont des questions qui exigent des analyses poussées. Les laboratoires terrestres disposent d’outils plus performants pour examiner ces échantillons que ceux qu’il est possible d’envoyer sur Mars.
Depuis plusieurs années, la NASA et l’Agence spatiale européenne préparent le retour sur Terre des matériaux collectés par Perseverance, afin de les analyser avec des instruments de pointe. L’intérêt scientifique ne tient pas seulement au fait de posséder une roche : il réside aussi dans la possibilité de réaliser différents types d’analyses sur ces échantillons, de comparer les résultats et, peut-être, de les réexaminer plus tard avec des outils de laboratoire plus avancés. Si les tubes restent sur Mars, leur étude dépendra des capacités des robots et du matériel qui pourra y fonctionner.
Le projet de retour ferait ainsi le lien entre l’exploration robotique déjà en cours et de futurs travaux de recherche plus vastes. Le rover collecte les matériaux et choisit où les déposer, mais leur transport exige un système capable de parcourir de grandes distances dans l’espace, puis de manipuler les échantillons sans les altérer. Il faut aussi en connaître le contenu et les traiter avec précaution : les scientifiques veulent pouvoir les étudier sans en dégrader les propriétés ni les mélanger à d’autres substances.
Pourquoi la NASA reprend-elle la planification ?
Jusqu’ici, le principal obstacle tient à la difficulté de trouver une solution qui respecte à la fois un budget et un calendrier acceptables. Des évaluations indépendantes ont abouti à des estimations très élevées. L’un des scénarios chiffrait le projet à environ 11 milliards de dollars et prévoyait le retour des échantillons en 2040. La NASA a jugé ce scénario trop coûteux et estimé qu’attendre jusque-là ne permettrait pas de respecter un calendrier raisonnable.
Une autre évaluation a estimé que le retour des échantillons pourrait être possible plus tôt, en 2035, pour un coût proche de 8 milliards de dollars. Cette option réduirait le coût prévu et avancerait le retour de cinq ans par rapport à l’estimation de 2040, mais il s’agirait toujours d’un projet de plusieurs milliards de dollars. Ces chiffres proviennent d’évaluations antérieures : ils ne constituent ni un budget définitif approuvé par la NASA ni la promesse d’un retour à l’une de ces deux dates.
La PSRA doit donc examiner les raisons des difficultés rencontrées et passer en revue les exigences, les capacités et les options disponibles avant de retenir une voie. Les décisions pourraient porter sur le découpage de la mission en plusieurs étapes, la récupération des tubes ou les moyens de les lancer et de les rapporter. Mais l’annonce de cette initiative ne préjuge pas de la conception que l’agence adoptera. Elle ne permet pas non plus de savoir quelles économies seraient possibles ni à quelle date le retour pourrait devenir réaliste.
La planification est d’autant plus difficile que la mission ne s’arrête pas à la collecte des tubes. Le plan doit relier les opérations à la surface de Mars au transport des échantillons jusqu’à la Terre, tout en assurant la compatibilité des différents éléments de la mission. Plus le trajet est long et complexe, plus les questions de fiabilité, de ressources et de calendrier se multiplient. Réexaminer les exigences et les leçons tirées des projets précédents n’a donc rien d’une simple formalité : il s’agit d’éviter de bâtir un plan séduisant sur le papier, mais impossible à réaliser dans les limites de coût et de temps.
Les échantillons pourraient aider à préparer les missions habitées
La récupération des matériaux ne servirait pas uniquement à chercher des indices d’une vie ancienne. Lors d’une réunion du Mars Exploration Program Analysis Group, Bruce Jakosky a plaidé pour que les besoins des missions habitées soient intégrés à la planification globale de l’exploration de Mars. Il est rattaché au Laboratory for Atmospheric and Space Physics de l’University of Colorado Boulder ainsi qu’au Department of Earth and Space Sciences de l’University of Washington. Son intervention s’appuyait sur les recommandations d’un atelier organisé en mai par Explore Mars, Inc. Le rapport de cet atelier mettait l’accent sur la réduction des risques pour les équipages et le matériel, et pas seulement sur les retombées scientifiques.
Bruce Jakosky a rappelé que le sol martien pourrait contenir des composés nocifs pour la santé des astronautes s’ils les inhalent. Parmi les substances déjà identifiées figurent les perchlorates et les chlorométhanes, auxquels pourraient s’ajouter d’autres composés encore inconnus. Les poussières fines pourraient aussi poser des problèmes respiratoires et, à la longue, endommager le matériel par frottement et usure. Connaître la composition du sol et les propriétés de la poussière avant d’envoyer des humains permettrait d’évaluer ces dangers, plutôt que de les découvrir une fois l’équipage sur place.
Les échantillons pourraient aider à répondre à plusieurs questions : quelle est la nature des particules de poussière les plus fines ? Comment se comportent le sol martien et les matériaux présents à sa surface ? Quel effet ces matériaux auraient-ils sur la conception des combinaisons spatiales et leur usure ? Les réponses pourraient guider le choix des protections et l’évaluation de l’exposition de l’équipage aux particules en suspension dans l’air. Un nombre limité d’échantillons ne peut toutefois pas représenter à lui seul tous les sites de la planète. Il faudra recueillir des données sur des lieux et des matériaux pertinents, puis les relier à leur contexte géologique.
La question concerne également la protection de la vie sur Terre et sur Mars. Étudier les matériaux à l’avance pourrait aider à rechercher d’éventuels signes de vie actuelle et à comprendre comment celle-ci pourrait interagir avec les organismes terrestres. À l’inverse, rapporter sur Terre des matériaux provenant d’un autre monde exige des précautions pour éviter de les contaminer ou que des éléments indésirables n’arrivent sur Terre. Les recommandations soulignent qu’une mission robotique respectant des protocoles de protection planétaire pourrait apporter une expérience concrète utile à la préparation de futures missions habitées, même si celles-ci n’emploient pas exactement les mêmes méthodes.
Les bénéfices ne se limitent pas à la sécurité. Les informations que l’on pourrait tirer des échantillons permettraient aux futurs équipages de se faire une première idée plus précise de l’environnement dans lequel ils travailleront. Ils pourraient ainsi mener leurs tâches plus efficacement et obtenir de meilleurs résultats scientifiques. Montrer qu’il est possible d’effectuer un voyage aller-retour vers Mars — y arriver, s’y poser, repartir de sa surface et rentrer — constituerait aussi une étape importante dans l’acquisition d’expérience en matière d’exploration humaine. Cet objectif est une raison supplémentaire d’étudier les échantillons, mais il ne remplace pas les questions scientifiques qui ont motivé leur collecte.
La Chine ajoute une dimension temporelle à la compétition
La NASA suit également l’avancement de Tianwen-3, le projet chinois de retour d’échantillons martiens. Selon les informations publiées par l’Administration spatiale nationale chinoise, le scénario comprend un atterrisseur, un véhicule de remontée qui décollerait de la surface de la planète, un véhicule de service, un orbiteur et une capsule destinée à rentrer dans l’atmosphère terrestre. Cette architecture montre qu’il faut coordonner plusieurs engins aux fonctions différentes : il ne suffit pas d’envoyer une seule sonde recueillir des roches.
Le lancement de la mission chinoise devrait avoir lieu vers 2028, au moyen de deux fusées lourdes Long March-5. Elles doivent décoller du centre spatial de Wenchang, dans la province de Hainan, à l’extrême sud de la Chine. L’objectif annoncé est de rapporter environ 500 grammes de matériaux martiens en 2031. Il s’agit de dates et d’objectifs prévus, et non de la preuve que les échantillons sont déjà sur Terre ou que la mission se déroulera nécessairement comme prévu.
Le programme chinois donne à la NASA une raison de plus de réévaluer son projet, mais il ne remplace pas les motivations scientifiques et ne résout pas les difficultés financières ou techniques. La compétition autour du calendrier fait désormais partie du contexte, tandis que la NASA doit toujours démontrer que l’option retenue peut être menée à bien avec des moyens réalistes. Les différences de conception et de systèmes limitent aussi les comparaisons directes entre les deux missions. Toutes deux doivent toutefois relever le même défi : transporter des matériaux depuis la surface de Mars jusqu’à la Terre, au terme d’étapes qui exigent une grande précision.
Que devra trancher la prochaine étape ?
Le rapport de l’équipe PSRA permettra d’évaluer la capacité de la NASA à transformer des évaluations successives en un plan réalisable. Il devrait préciser quelles exigences sont réellement indispensables, quelles capacités peuvent être mobilisées et quelles options offrent le meilleur équilibre entre coût, calendrier et fiabilité. L’équipe devra aussi s’appuyer sur les expériences passées, plutôt que de reprendre les mêmes hypothèses qui ont conduit à des estimations élevées ou à des échéances lointaines.
Ce rapport ne fera pas disparaître les risques. Envoyer des engins sur Mars, manipuler des échantillons scellés, puis les transporter jusqu’à la Terre reste un défi qui dépend de la technique, du financement et de la coordination entre partenaires. Même si un objectif de calendrier est fixé, le plan pourrait changer si certaines exigences se révélaient impossibles à satisfaire ou trop coûteuses au regard des moyens disponibles. Il faut donc voir la remise du rapport, durant l’hiver 2027-2028, comme une étape destinée à éclairer les décisions, et non comme la date prévue du retour des échantillons.
La question centrale est de savoir comment préserver la valeur scientifique de la mission sans laisser son coût s’envoler ni son calendrier dériver. Les échantillons recueillis par Perseverance offrent une occasion rare d’étudier des matériaux martiens dans des laboratoires terrestres et, peut-être, d’approfondir notre compréhension de l’histoire de la planète et des risques liés à son exploration. Mais cette occasion ne se concrétisera que si le voyage de retour repose sur un plan réaliste et si chaque étape protège les échantillons tout en permettant de les récupérer.
Conclusion
La NASA lance une nouvelle évaluation du retour des échantillons de Perseverance. Les travaux doivent commencer en janvier 2027 et le rapport final est attendu durant l’hiver 2027-2028. Les estimations antérieures allaient d’environ 11 milliards de dollars pour un retour en 2040 à 8 milliards de dollars pour un retour possible en 2035. Au-delà de leur intérêt scientifique, les échantillons pourraient aider à repérer les dangers liés aux poussières et aux substances chimiques avant l’envoi d’astronautes sur Mars. Le projet chinois Tianwen-3, dont le lancement est prévu en 2028 et qui vise le retour d’environ 500 grammes en 2031, renforce l’enjeu du calendrier. Mais la voie qui ramènera les échantillons sur Terre reste à déterminer.