Mars au salon du Bourget 2015

Comme tous les deux ans le salon du Bourget a attiré en grand nombre les professionnels et le public. 351000 visiteurs ont été décomptés. Comme à chaque édition l’espace a eu sa place et bien sûr l’exploration du système solaire avec celle de Mars en particulier. En ce qui concerne Mars, les deux matériels présentés les plus significatifs ont été la maquette à l’échelle 1 de la sonde InSight sur le stand CNES et la maquette fonctionnelle du système de préparation des échantillons du futur rover ExoMars sur le stand OHB.

Comme pour Curiosity et Philae, le CNES a animé la réalisation par des élèves d’établissements de la région de Toulouse, d’une maquette à l’échelle 1 de l’atterrisseur InSight sur lequel la France fournit le sismomètre que l’on voit au premier plan sous son couvercle protecteur.

Sous la direction du CNES, 200 élèves de 22 établissements, aidés par 40 enseignants, ont réalisé en 2 ans et 40000 h de travail la maquette de InSight, pour un montant de 92000 euros (doc. CNES).

La maquette a été désignée Elysium du nom de la zone sur laquelle doit se poser Insight fin 2016. on reconnait la forme générale de la sonde avec ses panneaux solaires éventail,  caractéristiques de la configuration Phoenix que Lockheed Martin a repris pour cette mission.

Les objectifs de la mission InSight

Comme pour la « vraie » mission, un bras robotique dépose le sismomètre sur le sol.

Puis le bras va chercher le couvercle pour le déposer sur le sismomètre. Ce couvercle a pour but d’isoler le sismomètre des rafales de vent martien et il atténue les variations de température.

Le couvercle en place sur le sismomètre

Le sismomètre de la maquette est opérationnel. Il suffit de taper du pied sur le sol pour voir la vibration affichée sur un grand écran ou reçue sur un smartphone.

Outre les vibrations enregistrées par le sismomètre, la maquette communique la situation de ses éléments robotiques.

Puis le bras robotique va chercher sur la maquette le système HP³ de mesure du flux de chaleur fourni par le DLR allemand. Ce système comprendra une taupe capable de descendre jusqu’à 5 m de profondeur pour mesurer la température et ainsi en déduire le flux de chaleur qui monte de l’intérieur de Mars.

Sur la maquette, le bras robotique reprend aussi les différents éléments posés au sol pour les remettre sur le pont de l’atterrisseur ce qui n’est pas prévu dans la mission réelle.

La coupole principale de la partie du pavillon CNES ouverte au public traite de l’observation et de l’étude de la Terre dans la perspective de la rencontre de Paris sur le climat en novembre prochain, mais outre la maquette Elysium, la communication du CNES est aussi axée sur le rôle de l’agence dans les missions martiennes.

Aujourd’hui la France est présente sur Mars Express et Curiosity.

Demain elle sera présente sur InSight et le rover Mars 2020.

A coté de la maquette animée InSight, le CNES présentait aussi la mission Rosetta/Philae avec une reproduction au 1/1600 ème de la comète Chouryoumov Gerasimenko. La mission Rosetta a clairement démontré l’intérêt du public et des médias pour les missions d’exploration du système solaire.

A gauche la reproduction de Chouryoumov Gerasimenko se trouve par hasard à proximité de la maquette du lanceur Ariane 5 qui a envoyé Rosetta/Philae à la rencontre de la comète le 2 mars 2004. On voit sur le modèle de la comète un drapeau bleu qui indique le point d’atterrissage visé et qui fut effectivement celui du premier atterrissage. Mais Philae a rebondi deux fois avant de s’immobiliser à l’endroit où est situé le drapeau jaune et où il semble qu’il ait maintenant été repéré sur des images prises par Rosetta. A droite la comète et Paris à la même échelle.

Les maquettes de l’atterrisseur Philae (qui vient de se réveiller après 7 mois de sommeil) abondent au Bourget: de gauche à droite au Musée de l’Air et de l’Espace (exposition permanente), au pavillon ESA à l’intérieur et à l’extérieur.

Entre le début et la fin du salon, le CNES a rajouté une maquette de Philae devant sa reproduction de la comète Chouryoumov Gerasimenko. A droite Philae trônait également sur le stand du DLR allemand.

Le véhicule de rentrée expérimental IXV qui a volé le 11 février dernier était présenté devant le stand de l’ESA. Le nez réel est en expertise, celui visible sur l’image étant une maquette. L’IXV est le premier véhicule de forme corps portant, sans ailes, à avoir effectué une rentrée pilotée à 27000 km/h. Pour la rentrée dans l’atmosphère martienne de grands véhicules, des formes oblongues sont envisagées dans certains scénarios, de manière à augmenter la surface aérodynamique.

Bien que l’expérience IXV ait consisté en une rentrée dans l’atmosphère terrestre, une telle opération permet de vérifier et ajuster les modèles de calculs aérothermiques utiles pour dimensionner et piloter de futurs grands véhicules en rentrée martienne. Les modélisations de la rentrée de l’IXV étaient présentées sur le stand Dassault.

Le pavillon ESA présente les prochaines missions ExoMars: orbiteur TGO et atterrisseur Schiaparelli de la fenêtre 2016 et rover de la fenêtre 2018. Les motivations scientifiques de l’exploration sont rappelées: compréhension du système solaire (Terre comprise) et recherche des conditions d’apparition de la vie.

Une vidéo présente les essais de roulage d’un rover sur un terrain martien simulé.

Les opérations de forage et de traitement des échantillons par le rover sont également explicitées dans la vidéo.

La maquette fonctionnelle du système de traitement des échantillons, ici montrée sur la vidéo ESA, était exposée sur le stand OHB (voir plus loin).

A gauche le thème exploration spatiale et martienne en particulier, qui accueille le visiteur dès son entrée, à droite le thème du vol humain.

Les futurs vols d’exploration étaient illustrés par une maquette du vaisseau Orion pour lequel l’Europe fournit le module de service grâce à son expérience antérieure sur le véhicule ATV (photo du centre bas). Cinq ATVs ont desservi avec succès la station orbitale internationale de 2008 à 2014. Lors de son premier vol inhabité à l’automne dernier, le vaisseau Orion n’était pas encore équipé de son module de service européen.

Au centre du pavillon ESA, dans une pièce obscure, un système de détection des rayons cosmiques (chambre à brouillard de Langsdorf) était en activité. Des vapeurs d’alcool émises sur la périphérie de la boite se condensent sur la plaque noire du fond refroidie à – 30°C. L’impact de rayons cosmiques atteignant l’expérience crée condensation des vapeurs d’alcool en micro gouttelettes à proximité de la plaque froide, visualisées par l’éclairage latéral.. Quand il s’agit de particules alpha (noyaux d’hélium) une trace large et bien lumineuse est produite comme dans le haut à gauche. L’image est agrandie à droite.

Les particules plus petites, électrons et protons créent en continu de fines traces. Nombreux étaient les visiteurs à découvrir avec un peu d’inquiétude, qu’ils étaient traversés en permanence par des particules et ce depuis leur naissance. Certes pour un voyage martien la dose sera plus élevée.

Dans le cadre des activités éducatives de l’ESA, était présenté un rover animé en lego utilisé par des élèves pour l’apprentissage des mathématiques, de la physique et des technologies.

Rovers martiens et éducation en physique, mathématiques et technologies

Sur le stand de la firme allemande OHB était exposé un modèle fonctionnel du système de préparation des échantillons qui seront prélevés sur Mars par le rover de la mission ExoMars 2018.

Le panneau explicatif liste les contributions OHB au programme ExoMars.

Les contributions OHB au rover ExoMars. Le dispositif présenté à proximité de cet écran est le SPDS, Sample Preparation and Distribution System ou Système de Préparation et Distribution des Echantillons

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Le dispositif SPDS

Une vidéo explique les fonctions des différents équipements. Une roue (tout en haut à droite) supportant des mini bennes basculantes donne les échantillons à un système de transport (rouge) qui les entraine vers une station de broyage.

La station de broyage

L’équipement de dosage et distribution des échantillons réduits en poudre

La destination finale du dispositif est le PSHS, un ensemble de petits tubes disposés sur un carrousel, qui sont des fours de pyrolyse à une seule utilisation ou une coupelle qui peut être remplie plusieurs fois pour d’autres types d’analyse par trois instruments différents.

Les échantillons sont placés dans une coupelle et tassés par l’équipement FB.

La coupelle peut être nettoyée avec l’équipement CB pour recevoir un nouveau lot d’échantillons.

Le dispositif exposé vu sous un angle proche de celui des images précédentes. La roue à mini bennes basculantes d’où commence la distribution des échantillons n’est pas présente. Elle serait situé tout en haut à droite. La plaque métallique en haut à droite est le « rail » sur lequel circule le transporteur d’échantillons (non présenté) qui apporte ceux-ci au dispositif de broyage CS situé sous la plaque du haut. Les caméras sur bras articulés font partie du dispositif expérimental sol, pas du système opérationnel. A gauche se trouve la roue PSHS avec ses petits tubes réceptacles qui sont des fours à pyrolyse à une seule utilisation.

A droite sous la plaque le système CS de broyage des échantillons. A gauche le carrousel PSHS.

La vidéo montre en haut la roue distributrice et le compartiment encore vide du chariot transporteur. Les essais ici filmés ont lieu dans une ambiance à -60°C et 5 mb de pression représentative de l’atmosphère martienne, à l’université Aarhus au Danemark.

La mini benne basculante de la roue distributrice vient de remplir le compartiment du chariot de transport

Le chariot de transport avec son chargement s’est mis en route vers le broyeur situé à gauche.

Seule la semelle « rail » de transport figure sur le matériel présenté, le broyeur étant situé à gauche.

Le chariot (rouge à gauche) est entré dans l’équipement de broyage.

Les échantillons (calcaire à gauche, sable à droite) vont ensuite être comprimés et broyés très lentement. Les échantillons de roches dures se présentent initialement comme des tubes (carottes) tels qu’issus de la foreuse.

Les résultats après 150 mn de broyage pour le calcaire et 90 mn pour le sable

L’entonnoir situé au dessus du broyeur sert à alimenter celui-ci en échantillons de référence dont ont besoin certains instruments pour leur calibration.

Après broyage les échantillons sont traités dans le PSDDS, Powdered Sample Dosing and Distribution System ou Système de Dosage et Distribution des Echantillons en Poudre.

Le PSDDS est alimenté à partir du broyeur CS par ces deux entonnoirs d’entrée.

Vue latérale du PSDDS avec ses entonnoirs d’alimentation et le broyeur CS au dessus. La tête du PSDDS tourne pour placer l’entonnoir inférieur au dessus de la roue PSHS.

Le PSDDS peut alimenter ensuite un coupelle sous l’entonnoir à droite de l’écran (flèche jaune) où la poudre va être tassée. Cette coupelle est située sur la roue carrousel PSHS qui comporte par ailleurs des fours à pyrolyse.

La coupelle sur la roue PSHS sur le dispositif présenté

Tassage de la poudre dans la coupelle (flèche jaune)

A gauche, la coupelle et la poudre non encore tassée. Dans l’encadré au centre bas, la poudre après tassage. Cette coupelle est utilisée pour alimenter les instruments d’analyse MicrOmega IR (analyseur infra rouge), RLS (spectromètre Raman) et MOMA – LDMS (Mars Organic Molecule Analyser pour les molécules organiques qui combine désorption laser et chromatographe spectromètre de masse)

L’équipement de tassage FB

Quand l’analyse est terminée la coupelle est vidée et nettoyée en prévision d’une nouvelle utilisation

Mais le PSDDS peut alimenter directement les tubes fours à pyrolyse qui se trouvent sur la roue carrousel PSHS

Vue de dessus de la roue carrousel PSHS avec la coupelle vide en haut à gauche, le dispositif de tassage FB en haut à droite, le dispositif de nettoyage CB en bas à droite, et sur la plupart des emplacements les petits tubes qui sont des fours à pyrolyse.

Les tubes fours à pyrolyse sur la roue carrousel PSHS

Les échantillons testés sur le dispositif de démonstration

La vidéo du fonctionnement du dispositif est disponible sur Internet:

Une présentation explicative en anglais est également disponible en vidéo ci-après:

En revanche pas d’ambitions martiennes affichées sur les stands russes bien que la Russie participe fortement au programme ExoMars.

Toutefois la Russie affiche sa volonté de développer un vaisseau habité pouvant transporter 4 personnes et capables de missions interplanétaires à commencer par le domaine lunaire. Le lancement serait assuré par une version d’Angara à quatre boosters. Une première version de cet Angara à quatre boosters a volé avec succès le 23 décembre 2014.

Vues du vaisseau de nouvelle génération présenté par Roscosmos/Energia (doc. Roscosmos/Energia)

Pas d’ambitions martiennes affichées non plus sur les stands chinois. Mais le panneau rappelle que la Chine a réussi une rentrée atmosphérique à 11 km/s, voisine de celle correspondant à des retours de missions interplanétaires.

(Docs. A. Souchier sauf mention contraire)