3 Avril 2019

Véhicule Rosalind Franklin

Le véhicule Rosalind Franklin sur Mars, image d'artiste. Crédits : ESA/ATG medialab

Le véhicule Rosalind Franklin déploiera son mât et ses panneaux solaires peu de temps après l’atterrissage puis il quittera la plateforme de surface Kazachok. Les six roues motrices du véhicule sont étudiées pour escalader des obstacles de quelques dizaines de centimètres. Chacune est équipée d’un moteur électrique indépendant. Leurs bandes de roulement métalliques sont déformables et équipées de crampons. De plus, la conception du châssis confère au véhicule un mode de déplacement original des roues (wheel-walking) grâce auquel il peut échapper à des situations d’ensablement. Le véhicule doit fonctionner pendant 180 jours, avec une énergie fournie par des panneaux solaires. Il est télé-opéré depuis la Terre mais est doté de capacités de navigation autonome. Il est prévu qu’il se déplace de 100 m par jour en moyenne.

Ce véhicule de 310 kg, commencera sa mission scientifique en 2021. Il caractérisera l’environnement puis collectera des échantillons à des endroits sélectionnés d’après les informations qu’il aura transmises à la Terre. Ses instruments d’analyse détermineront la composition minérale de ces échantillons et y chercheront d’éventuelles molécules organiques.

Instrumentation du véhicule

Rosalind Franklin emporte 9 instruments dénommés « charge utile Pasteur ».

Instruments panoramiques : l’ensemble de caméras PANCAM (Panoramic Cameras), équipées de filtres couleur, fournira des images du paysage qui entoure le véhicule. Ces vues panoramiques seront utilisées pour déterminer les endroits à visiter et l’itinéraire pour les atteindre. Des caméras à haute résolution donneront des détails sur la texture de roches ou d’affleurements sélectionnés depuis la Terre. Le spectromètre infrarouge ISEM (Infrared Spectrometer for ExoMars) effectuera une première détermination des minéraux composant les roches. Le radar WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Observation on Mars) sondera le sol sur une profondeur d’environ 5 mètres pour identifier les couches sédimentaires et détecter les blocs rocheux enfouis. Ces informations seront utilisées pour déterminer les profondeurs et lieux de forage appropriés. Elles complèteront les données recueillies par Adron qui détecte l’hydrogène présent quelques centimètres sous la surface. Cet élément détecté dans le sol signe, sur Mars, la présence de molécules d’eau ainsi que de minéraux hydratés.

Instruments de contact : la foreuse, capable de prélever des échantillons jusqu’à une profondeur de 2 mètres, est équipée du spectromètre infrarouge Ma_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies)  logé dans l’embout de forage. Elle peut prélever des carottes de roche d’environ 1 cm de diamètre sur 2 cm de hauteur. Elle les dépose dans un système de broyage et de transport vers les instruments d’analyse. La caméra CLUPI (Close-Up Imager), équipée d’un objectif à fort grossissement, prendra des images du lieu de forage, des poussières, et de la carotte après son dépôt dans le réceptacle.

La carotte de roche sera broyée et transportée vers le laboratoire d’analyse chimique et minéralogique ALD (Analytical Laboratory Drawer).

Instruments d'analyse : la surface du broyat sera d’abord examinée par l’instrument MicrOmega, un microscope infrarouge et visible qui identifiera les minéraux et détectera la présence éventuelle de molécules organiques. Les zones les plus intéressantes seront analysées à l’aide du spectromètre RLS (Raman Laser Spectrometer) qui complètera les données minéralogiques et précisera la composition de la matière organique détectée. Si l’échantillon s’avère scientifiquement intéressant, une petite partie sera dirigée vers MOMA (Mars Organic Molecule Analyser). Ce système  est constitué de trois instruments complémentaires.

Le spectromètre de masse identifiera les ions et les molécules organiques provenant du LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) ou du système de chromatographie gazeuse. Le LIBS produit, à l’aide d’un laser qui illumine les échantillons, des ions qui sont dirigés vers le spectromètre de masse. La chromatographie gazeuse est précédée d’un système de fours qui peut porter à haute température quelques milligrammes  de broyat en présence ou non d’un solvant chimique. La matière organique vaporisée par la chaleur est dirigée vers le chromatographe en phase gazeuse, puis vers le spectromètre de masse qui en détermine la masse et une partie de la composition.

Les instruments MicrOmega et WISDOM sont chacun développés sous la responsabilité d’unlaboratoire français. D’autres laboratoires français contribuent de façon importante aux instruments MOMA, RLS et CLUPI.

InstrumentDescriptionInvestigateurs principaux
PanCam - The Panoramic CameraUne camera panoramique pour effectuer des profils de terrainPI: Andrew John Coates, MSSL/University College London, Londres, Royaume-Uni
Co-PI (High Resolution Camera): Ralf Jaumann, DLR/IPF, Berlin, Allemagne
Co-PI (Wide Angle Cameras): Jean-Luc Josset, Institute for Space Exploration, Neuchâtel, Suisse.
ISEM - Infrared Spectrometer for ExoMarsSpectromètre Infra Rouge pour déterminer la composition minéralogique des surfaces exposées. Il travaille en combinaison avec PanCam pour détecter les lieux intéressants à explorer.Oleg Korablev, Space Research Institute (IKI), Moscou, Russie
CLUPI - Close - UP ImagerUne caméra couleur à haute résolution pour faire des gros plans des roches, des affleurements, des poussières de forage ainsi que de la carotte d’échantillon.PI: Jean-Luc Josset, Space Exploration Institute, Neuchâtel, Suisse
Co-PI: Frances Westall, Centre de Biophysique Moléculaire, Orléans, France
Co-PI: Beda Hofmann, Natural History Museum, Berne, Suisse.
WISDOM - Water Ice and Subsurface Deposit Observation On MarsUn radar d’exploration du proche sous-sol pour détecter les couches sédimentaires sous le véhicule. WISDOM couplé à ADRON, donnera des indications sur la présence éventuelle d’eau. Les informations recueillies seront déterminantes pour choisir les lieux de forage.PI: Valérie Ciarletti, LATMOS, France
Co-PI: Svein-Erik Hamran, FFI, Norway
Co-PI: Dirk Plettemeier, TU-Dresden, Allemagne.
AdronRecherche de l’hydrogène présent quelques centimètres sous la surface. Cet élément détecté dans le sol signe, sur Mars, la présence de molécules d’eau ainsi que de minéraux hydratés. Cet instrument sera utilisé en combinaison avec WISDOM pour déterminer les lieux de forage et les profondeurs de récolte des échantillonsPI: Igor Mitrofanov, Space Research Institute (IKI), Moscou, Russie.
Ma_MISS - Mars Multispectral Imager for Subsurface StudiesSpectromère Infrarouge localisé dans la tête de forage pour établir la minéralogie des roches forées et comprendre leur processus de formation.PI: Maria Cristina De Sanctis, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF), INAF, Italie.
MicrOmegaUn spectromètre–imageur dans le visible et l’Infrarouge pour détecter de la matière organique éventuelle dans les échantillons et leur composition minérale à l’échelle du grain.PI: Jean-Pierre Bibring, Institut d’Astrophysique Spatiale, Orsay, France
Co-PI: Frances Westall, Centre de Biophysique Moléculaire, Orléans, France
Co-PI: Nicolas Thomas, Université de Berne, Suisse.
RLS - Raman SpectrometerLe spectromètre Raman pour déterminer précisément la composition minérale des échantillons et détecter la matière organique.PI: Fernando Rull Perez, Centro de Astrobiología, Unidad Asociada (CSIC-UVA), Espagne
Co-PI: Sylvestre Maurice, Laboratoire d'Astrophysique - Observatoire Midi-Pyrénées (LAOMP), France.
MOMA – Mars Organic Molecule AnalyserMOMA cherche à détecter la présence de biomarqueurs ou de biosignatures dans les échantillons.PI: Fred Goesmann, Max-Planck-Institute for Solar System Research, Lindau, Allemagne
Co-PI: Francois Raulin, University of Paris 12 and 7, Paris, France.
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