(NASA-ESA) Mars Sample Return - Retour des échantillons collectés par Perseverance (2028)

C'est bien l'ESA qui fournira la sonde, appelée Earth Return Orbiter, qui se mettra en orbite martienne pour récupérer les échantillons (roches, poussières, gaz) collectés par le MAV pour les apporter sur Terre. Elle sera lancée depuis le CSG en 2026.

La campagne a pour objectif de ramener au moins 500 grammes d'échantillons du cratère Jezero, qui contenait autrefois un lac et contient un ancien delta préservé du fleuve.




http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Europe_prepares_for_Mars_courier

il y a deux truc que je comprend pas

-c'est quoi le Rover avec panneau solaire et avec le logo esa? il ressemble a franklin  mais il a l'air de partir du MAV, est une rover destiné uniquement a récupéré les échantillons sélectionné par mars 2020?

-on dirait que l'orbiteur ne s’écrase pas sur terre mais se place en orbite après avoir larguer sa cargaison. pourquoi? a quoi sert il en orbite terrestre?

phenix a écrit:il y a deux truc que je comprend pas

[...]

-on dirait que l'orbiteur ne s’écrase pas sur terre mais se place en orbite après avoir larguer sa cargaison. pourquoi? a quoi sert il en orbite terrestre?

Je pense que c'est fait pour mettre en quarantaine en orbite les échantillons.

phenix a écrit:il y a deux truc que je comprend pas

-c'est quoi le Rover avec panneau solaire et avec le logo esa? il ressemble a franklin  mais il a l'air de partir du MAV, est une rover destiné uniquement a récupéré les échantillons sélectionné par mars 2020?

-on dirait que l'orbiteur ne s’écrase pas sur terre mais se place en orbite après avoir larguer sa cargaison. pourquoi? a quoi sert il en orbite terrestre?

Pour la question 1: c'est le Sample Fetch Rover (SFR) destiné à récupérer les échantillons laissé à la surface par Mars 2020 (ce dernier aura 8 ans ou plus au moment de l'arrivé du Lander qui transporte le Mars Ascent Vehicule (MAV) et ne sera peut être plus opérationnel. A noter qu'il est prévu que le Rover Mars 2020 puisse, si il est encore fonctionnel, amener lui même les échantillons au MAV, si jamais le SFR ne marche pas.)

Pour la question 2: Il s'agit d'une manoeuvre d'évitement de la Terre par ERO une fois que ce dernier a laché sa capsule de retour d'échantillons. Cet évitement est pour satisfaire aux craintes de pollution de la terre par des organismes martiens (ce qui me paraît un peu contradictoire avec le fait de ramener des échantillon du sol, même si ces dernier sont bien encapsulé)

jbb06 a écrit:

phenix a écrit:il y a deux truc que je comprend pas

-c'est quoi le Rover avec panneau solaire et avec le logo esa? il ressemble a franklin  mais il a l'air de partir du MAV, est une rover destiné uniquement a récupéré les échantillons sélectionné par mars 2020?

-on dirait que l'orbiteur ne s’écrase pas sur terre mais se place en orbite après avoir larguer sa cargaison. pourquoi? a quoi sert il en orbite terrestre?

Pour la question 1: c'est le Sample Fetch Rover (SFR) destiné à récupérer les échantillons laissé à la surface par Mars 2020 (ce dernier aura 8 ans ou plus au moment de l'arrivé du Lander qui transporte le Mars Ascent Vehicule (MAV) et ne sera peut être plus opérationnel. A noter qu'il est prévu que le Rover Mars 2020 puisse, si il est encore fonctionnel, amener lui même les échantillons au MAV, si jamais le SFR ne marche pas.)

Pour la question 2: Il s'agit d'une manoeuvre d'évitement de la Terre par ERO une fois que ce dernier a laché sa capsule de retour d'échantillons. Cet évitement est pour satisfaire aux craintes de pollution de la terre par des organismes martiens (ce qui me paraît un peu contradictoire avec le fait de ramener des échantillon du sol, même si ces dernier sont bien encapsulé)

1 ) Le Fetch Rover devrait être lancé en 2026 et non-plus 2028 normalement. Mais effectivement celui-ci est encore en option, et c'est peut-être Curiosity-2 qui transportera directement les échantillons au MAV. Je ne sais pas pourquoi ce rover a un logo ESA... Est-il prévu que l'Europe s'en charge ou est-ce une erreur dans l'infographie...?

2) Une manœuvre d'évitement de la Terre... Ceci explique peut-être la fin de cette déclaration :

Francis Rocard (mai 2018) a écrit:Les échantillons atterriront vraisemblablement dans une base militaire américaine, située dans le désert de l'Utah. Une autre étude évoque la possibilité que le futur poste avancé à proximité de la Lune, le Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), récupère les échantillons de façon à tester leur dangerosité avant de les envoyer sur Terre.

Comment ces échantillons pourraient être récupérés par le Gateway ?

1) Non ce n'est pas une erreur, c'est bien ESA je crois le SFR
2) Ben c'est pas prévu, ca aterrit direct dans le desert de l'Utah

Serait-ce l'ESA qui se lance dans le rover ?

L'architecture de la mission se précise ! Traduction :


Cette illustration montre comment la NASA Mars Ascent Vehicle, transportant des tubes contenant des échantillons de roches et de sol, pourrait être lancée depuis la surface de Mars en une étape de la mission de retour d'échantillons de Mars. Crédit: NASA / JPL-Catlech

Après des années d'études, de tests de tir et d'une enquête sur l'industrie américaine en vue du lancement d'une mission de retour d'échantillons sur Mars en 2026, la NASA a opté pour une conception à combustible solide pour une fusée miniature avec un objectif unique en son genre : Lancement d'une charge utile depuis Mars pour un retour sur Terre.

Le petit lanceur est appelé Mars Ascent Vehicle, ou MAV. Le MAV jouera un rôle clé dans la mission Mars Sample Return développée par la NASA et l'Agence spatiale européenne.

Le premier élément de la mission Mars Sample Return est le rover Perseverance de la NASA qui doit quitter la Terre à la mi-juillet. Persévérance collectera des échantillons de carottes de roches martiennes et les stockera dans des tubes pour les récupérer par un futur rover qui pourrait être lancé dès 2026.

Avec deux lancements depuis la Terre prévus pour 2026, la NASA et l'ESA enverront à Mars une plate-forme d'atterrissage stationnaire avec le MAV, un robot mobile pour récupérer des échantillons de sol collectés par le rover Persévérance de la NASA, et un Earth Return Orbiter pour ramener les spécimens à la maison.

Le Sample Retrieval Lander, construit aux États-Unis, ciblera une zone d'atterrissage près de Persévérance et déploiera un fetch rover européen pour récupérer les tubes d'échantillons déjà scellés et les déposer à l'atterrisseur. Les tubes seront ensuite transférés par robot dans le module de charge utile au sommet du Mars Ascent Vehicle, qui lancera les échantillons en orbite autour de Mars.

Earth Return Orbiter de l'ESA, équipé du matériel fourni par la NASA pour capturer et contenir les échantillons de Mars, se réunira avec les spécimens en orbite autour de Mars et contiendra le sol étranger dans une capsule de retour pour éviter la contamination. Ensuite, le vaisseau spatial quittera Mars et se dirigera vers la Terre, déployant le conteneur de rentrée contenant des échantillons pour plonger dans l'atmosphère et atterrir dans le désert de l'Utah en 2031.

«Nous travaillons activement au premier voyage aller-retour de l'humanité vers une autre planète», a déclaré Jim Watzin, directeur du programme d'exploration de la NASA sur Mars.

Avec un coût estimé à 7 milliards de dollars, la mission en plusieurs parties est ambitieuse, mais les responsables de la NASA affirment qu'elle est réalisable.

"Lorsque vous regardez les éléments constitutifs de l'architecture, ils sont tous, pour la plupart, très similaires aux choses que nous avons faites auparavant, ou tout au plus une extension", a déclaré Watzin dans une interview la semaine dernière avec Spaceflight. Maintenant. "La protection des échantillons, le confinement des échantillons, c'est un nouveau territoire."

Les scientifiques veulent protéger les échantillons non seulement de la contamination causée par les spores terrestres et les matières organiques de la Terre. Ils visent également à garantir que les matériaux provenant de Mars ne mettent pas en danger l'écosystème terrestre, un concept connu sous le nom de protection planétaire rétrograde.

"Nous investissons depuis cinq ans maintenant dans le développement des concepts ... et nous sentons assez à l'aise que nous ayons un angle", a-t-il déclaré.

"Nous essayons de garder cela aussi simple que possible", a déclaré Watzin. «Ce n'est en aucun cas une tâche simple. C'est complexe -… mais vous pouvez le garder aussi simple que possible. »

L'un des éléments de mission non testés requis pour le programme de retour d'échantillons de Mars est la fusée qui stimulera les spécimens de roche au large de la planète rouge.

En fonction des contraintes de conception préliminaires, le Mars Ascent Vehicle ne peut pas mesurer plus de 9,2 pieds (2,8 mètres) et pas plus large que 1,9 pieds (57 centimètres). Sa masse totale au décollage ne doit pas dépasser 881 livres (400 kilogrammes).

La gravité martienne ne représente que 38% de celle de la Terre, ce qui signifie qu'une fusée conçue pour lancer une charge utile en orbite peut être beaucoup plus petite sur Mars. Et le MAV n'a qu'à livrer environ 30 à 35 livres (14 à 16 kilogrammes) de charge utile en orbite autour de Mars. Selon les ingénieurs de la NASA, les exigences s'accumulent pour créer un concept MAV minuscule par rapport aux normes des lanceurs, mais c'est juste suffisant pour faire le travail.


Ce diagramme illustre un concept pour un véhicule d'ascension de Mars à carburant solide à deux étages. Crédit: NASA / MSFC

Les ingénieurs du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, ont déterminé qu'une fusée à deux étages à combustible solide est le meilleur choix pour le Mars Ascent Vehicle.

La NASA avait précédemment envisagé d'utiliser un système de propulsion hybride à un étage pour le MAV, qui aurait brûlé un carburant à base de cire solide en combinaison avec un oxydant liquide. Cela avait du sens, a déclaré Watzin, car les ingénieurs étaient préoccupés par les effets d'un «trempage à froid» - ou d'une exposition prolongée à des températures froides - sur les grains de propergol solide.

La NASA a travaillé avec deux fournisseurs de propulsion hybride pour effectuer des essais de tir de fusées hybrides, mais les responsables de l'agence ont décidé au cours des derniers mois d'utiliser un Mars Ascent Vehicle à deux étages propulsé par de solides moteurs-fusées.

Les responsables ont choisi le cratère Jezero, qui abrite un ancien delta fluvial asséché, comme site d'atterrissage du rover Persévérance, pièce maîtresse de la mission Mars 2020 de la NASA. Cela fait de Jezero Crater le site d'atterrissage et le site de lancement de Sample Retrieval Lander et du MAV.

"Lorsque le site d'atterrissage a été choisi pour Mars 2020 sous le nom de Jezero Crater, le régime thermique que nous devions pouvoir tolérer s'est considérablement réchauffé, plusieurs dizaines de degrés centigrades plus chauds", a déclaré Watzin dans une récente interview avec Spaceflight Now. "Donc, cela nous a ramenés dans l'espace commercial de pouvoir également regarder les moteurs de fusées solides."

Les résultats des essais au sol ont également montré qu'un système de propulsion hybride à un étage n'était pas tout à fait prêt à être utilisé dans le Mars Ascent Vehicle.

"Le programme de test, le programme de technologie, sur les hybrides a identifié le fait qu'ils avaient encore du travail à faire en termes de pouvoir rallumer les moteurs dont nous avions besoin pour la deuxième brûlure pour atteindre l'orbite, et les stratégies pour fournir la bonne oxydation, les bonnes caractéristiques d'allumage dont nous avions besoin », a déclaré Watzin. «Il devenait donc de plus en plus complexe et apparaissait de moins en moins mature par rapport à ce que nous pensions.

"Pendant ce temps, les moteurs à propergol solide sont une entité bien connue et établie", a déclaré Watzin. «Les technologies sont bien comprises. Les avantages ont donc disparu. Nous avons fait une sélection pour aller avec quelque chose que nous connaissons et comprenons, qui n'allait pas nécessairement avoir un gros défi avec les nouvelles limites de température révisées auxquelles nous allons faire face. »

Le MAV sera lancé à la mi-2026 avec le Sample Retrieval Lander de construction américaine et le fetch rover européen. Selon les plans de mission actuels, la fusée ne sera pas tirée avant la mi-2029 pour commencer le voyage de retour sur Terre.

Watzin a déclaré que la NASA ne considère pas le stockage à long terme du MAV à combustible solide comme l'un des plus grands défis du programme de retour d'échantillons.

"Nous pensons qu'il y a beaucoup d'analogie avec ce que nous faisons ici sur Terre", a-t-il déclaré à Spaceflight Now. «Il y a peut-être une analogie plus directe avec les missiles à certains égards. De nombreux missiles sont construits et stockés pendant des années, voire des décennies, avant d'être mis en service pour fonctionner. Nous savons donc comment stocker les moteurs en toute sécurité. Cela a été fait de nombreuses fois dans la recherche en défense et en aérospatiale et dans les applications de vol.

"Tous nos véhicules volent de façon autonome ces jours-ci", a déclaré Watzin. «Nous avons survolé suffisamment Mars pour avoir une assez bonne compréhension de la gravité là-bas. Nous ne voyons donc pas cela comme un grand défi ici. »

La NASA prévoit d'acheter des moteurs-fusées pour le véhicule d'ascension de Mars auprès de Northrop Grumman, qui fournit des moteurs-fusées à combustible solide pour les missiles militaires et les lanceurs de satellites.

"Northrop Grumman, dans leurs récentes acquisitions, ils ont acheté une grande partie des capacités de moteurs solides dans le pays", a déclaré Watzin. «Et ils ont construit - c'est-à-dire le groupe de conglomérats qu'ils possèdent maintenant - a construit des moteurs-fusées solides pour nous dans le passé avec des formulations chimiques à température plus froide. Nous avons donc fait une étude de marché et nous avons regardé ce qu'il y avait d'autre sur le marché, et il s'est avéré que ce sont eux qui ont la capacité. »

Dans une [url=https://beta.sam.gov/opp/349cbd728ab24d7693b3be73cb894986/view?keywords="request for]annonce d'achat à fournisseur unique au[/url] début du mois, la NASA a annoncé son intention d'attribuer à Northrop Grumman un contrat pour la livraison de 20 moteurs-fusées - 10 moteurs de premier étage et 10 moteurs de deuxième étage - pour le Mars Ascent Vehicle. Les ensembles de moteurs comprennent des articles d'essai et des moteurs primaires et de secours prêts pour le vol, selon l'annonce d'approvisionnement.

La NASA a déclaré que Northrop Grumman avait collecté des données auprès de la longue exposition de l'agence spatiale, ou LDEF, mission dans les années 1980 sur l'exposition à long terme des propergols solides à l'environnement hostile de l'espace pendant près de six ans. Thiokol Propulsion, qui fait maintenant partie de Northrop Grumman après une série d'acquisitions d'entreprises, a développé un moteur-fusée solide pour le vaisseau spatial Magellan de la NASA qui a réussi à tirer après plus de 15 mois dans l'espace pour placer la sonde en orbite autour de Vénus.

Selon la NASA, Northrop Grumman possède une formulation propulsive solide exclusive qui pourrait être utilisée pour le Mars Ascent Vehicle.

La demande de budget de l'administration Trump pour l'exercice 2021 ferait progresser le développement de la partie de la NASA de l'échantillon de campagne de retour, tandis que les États membres de l'ESA ont accepté l'année dernière de payer pour les premiers stades de la contribution européenne. Le Sample Retrieval Lander de la NASA, le MAV et le fetch rover européen décolleraient de Cap Canaveral en juillet 2026 sur une fusée américaine, suivis plus tard dans l'année par le décollage du Earth Return Orbiter de Guyane française sur une fusée européenne Ariane 64.

"Ce sont les premières dates techniquement et programmablement viables pour implémenter cette architecture, et c'est la première des deux opportunités qui restent avant le milieu des années 2030", a déclaré Watzin. «La deuxième opportunité serait dans le délai de 28 ans.»

L'orbite du retour de la Terre atteindra Mars en premier, puis utilisera des propulseurs solaires-électriques pour descendre en spirale vers une orbite à basse altitude autour de la planète rouge. Une fois en place, l'orbiteur fournira un support de relais de communication pour le Sample Retrieval Lander, qui atterrira propulsivement sur Mars à la mi-2028.

Le lancement des deuxième et troisième éléments de la campagne de retour d'échantillons de Mars en 2026 permettra également aux ingénieurs de poursuivre un atterrisseur à énergie solaire et d'aller chercher un rover car les opérations critiques de transfert d'échantillons n'auront pas lieu en hiver ou pendant la saison mondiale des tempêtes de poussière sur Mars, a déclaré Austin Nicholas, ingénieur en chef de la mission Mars Sample Return au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.


Illustration d'artiste de l '«échantillon en orbite», le conteneur qui transportera les tubes d'échantillons de Mars sur le dessus du véhicule d'ascension de Mars. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Les concepteurs de mission gardent la possibilité d'utiliser le rover Persévérance - s'il fonctionne toujours en 2029 - pour livrer les échantillons au MAV. Cela ajoute de la redondance au plan dans le cas où le fetch rover rencontre des problèmes.

"Une fois les missions en surface terminées, le MAV sera lancé", a déclaré Nicholas. «Le lancement du MAV sera observé à la fois par le fetch rover et Mars 2020, ce qui permettra de comprendre comment cet événement s'est produit.»

Une fois que le MAV a déployé la cartouche d'échantillon sur l'orbite de Mars, l'Orbiter de retour de la Terre va prendre rendez-vous et capturer les spécimens, puis stériliser ou contenir le matériel martien avant de quitter la planète rouge pour le voyage de retour.

L'orbiteur de retour libérera un module de rentrée protégé par un bouclier thermique pour descendre à travers l'atmosphère terrestre en 2031 pour un atterrissage en catastrophe dans l'Utah.

Les ingénieurs prévoient de retourner les échantillons sans parachute. Au lieu de cela, le véhicule blindé d'entrée percutera le sol à grande vitesse.

Les responsables de la NASA affirment que les tests de chute montrent que les échantillons seront toujours en bon état après un atterrissage à grande vitesse, et que les tubes volant sur le rover Persévérance ont été conçus avec le retour sans chute à l'esprit.

Les ingénieurs et les scientifiques sont préoccupés par le risque que les échantillons extraterrestres puissent poser pour les humains et l'environnement terrestre, de sorte que la capsule d'entrée devrait être conçue pour résister à une défaillance du parachute.

Le rover Persévérance lance avec 43 tubes d'échantillonnage. Cinq des tubes seront vides - ils ne seront pas remplis d'échantillons martiens - pour aider les scientifiques à analyser les spécimens à trier les molécules qui viennent de Mars et celles qui proviennent de la Terre.

Les échantillons de Mars seront les premiers à revenir de la surface d'une autre planète. Le matériel sera envoyé aux laboratoires pour des évaluations détaillées.

Interrogé l'année dernière sur l'utilisation de véhicules commerciaux, tels que le vaisseau spatial SpaceX prévu, pour la campagne Mars Sample Return, Watzin a déclaré que la NASA se concentre sur l'utilisation d'une technologie éprouvée.

«Nous savions que nous aimerions le faire le plus tôt possible, donc il ne semblait pas judicieux de s'engager dans une voie où nous devions développer, dès le début, un tout nouveau système de livraison, lorsque les systèmes de livraison que nous connaissons avec et ont été couronnés de succès sont suffisants pour soutenir l'exécution de la mission », a déclaré Watzin. «Si cette capacité (Starship) arrive à maturité et apparaît, je suis sûr que nous en profiterons par programme, mais cela ne semblait pas logique, car nous ne savons pas vraiment ce que ce sera, ni quand ça va être là, pour en faire la base de la campagne. »

Les concepts pour récolter des ressources comme la glace et l'air sur Mars pour produire du propulseur de fusée ne sont pas non plus suffisamment mûrs pour pouvoir compter sur une mission dont le lancement est prévu dans les années 2020, ont déclaré des responsables.

Watzin a déclaré à Spaceflight Now que le défi le plus urgent pour les planificateurs de mission était d'orchestrer les rôles du rover Persévérance et les éléments prévus pour les deux lancements en 2026.

"Des parties de celui-ci sont effectuées individuellement, mais tout cela se réunit dans cette campagne intégrée (sur Mars) qui prend un peu plus de 13 mois pour se produire", a déclaré Watzin. «Je pense que c'est ce qui est unique. C'est là que nous aurons beaucoup de défis. »


Concept d'artiste du rover Persévérance. Crédit: NASA

Une campagne multi-missions pour récupérer et renvoyer des échantillons de Mars vers la Terre a été classée comme la plus haute priorité en science planétaire par les National Academies en 2011. La NASA a répondu en commençant le développement de la mission Mars 2020 avec le rover Persévérance récemment nommé.

Le reste de l'échantillon de programme de retour a été laissé en suspens jusqu'en 2017, lorsque la NASA et l'ESA ont commencé une planification détaillée.

https://spaceflightnow.com/2020/04/20/nasa-narrows-design-for-rocket-to-launch-samples-off-of-mars/

On fera donc confiance aux propulseurs à poudre de Northrop Grumman pour effectuer la 1ère partie du vol de retour ... à savoir le décollage du sol et la mise en orbite des échantillons. :cheers:

Dans l'article de SFN, on explique longuement pourquoi ce choix est fait plutôt qu'un système hybride (1er étage à poudre, second étage à ergols liquides) or l'illustration du concept du MAV dans le même article propose un réservoir sphérique pour le second étage .... Ce qui me parait curieux s'il doit consommer un ergol solide ?

Si je me souviens bien, le moteur de freinage des sondes lunaires Surveyor, entre autres,  était également à propergol solide et sphérique.

En fait c'est un design compact assez commun pour les moteurs d'apogée. Cf. la série des moteurs STAR (utilisés par exemple pour la phase finale du lancement de la sonde Parker Solar Probe) développée à l'origine par Thiokol, puis donc Orbital ATK soit finalement... Northrop Grumman !

Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Star_(rocket_stage)

Merci pour ces précisions

Airbus D&S a remporté la prochaine phase du contrat d'étude (Advanced B2) de l'ESA pour le Sample Fetch Rover qui sera utilisé pour collecter des échantillons de la surface de Mars laissés par le rover Perseverance.

Persévérance recueillera des sols martiens et des échantillons de roche et les laissera à la surface dans de petits tubes métalliques. Lancé en 2026, atterri en 2028, le Sample Fetch Rover parcourra alors en moyenne 200 mètres par jour, sur une période de six mois, pour trouver et récupérer les échantillons.

Il collectera jusqu'à 36 tubes, les ramènera à l'atterrisseur et les placera dans un véhicule d'ascension qui les lancera en orbite autour de Mars.

Un autre vaisseau spatial développé par l'ESA, le Earth Return Orbiter (ERO), collectera les échantillons en orbite martienne et les ramènera sur Terre.

Des algorithmes sophistiqués pour repérer les tubes échantillons sur la surface martienne ont déjà été développés par l'équipe industrielle dirigée par Airbus, et un bras robotique dédié avec une unité de préhension pour ramasser les tubes est en cours de conception avec un pool d'industries européennes.

https://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2020/06/airbus-wins-next-study-contract-for-martian-sample-fetch-rover.html

Une question concernant cette mission: est-elle budgétée côté US et Européen?

Le Sample Fetch Rover en action

Quelle mission ! C'est un projet très ambitieux. Ramener 36 tubes d'échantillons martiens a de quoi faire rêver tous les laboratoires des Etats partenaires.
Le programme martien ne poursuit de plus bel.