SuperCam : un concentré technologique pour Mars 2020

La chasse aux échantillons de roche martienne sera bientôt ouverte. Présentée en conférence de presse sous l’égide du Cnes le 30 juin à Paris, la mission Mars 2020 devrait décoller le 30 juillet pour chercher des traces de vie passée sur la planète rouge. Elle emportera avec elle le rover Perseverance, qui analysera et collectera des échantillons de roche, qui seront ensuite ramenés sur terre lors des missions à venir.

L’équipement star de ce rover, du moins pour les Français, qui l’ont conçu, c’est la SuperCam. Un concentré d’instruments destiné à analyser, caractériser, et sélectionner des échantillons de roches martiennes. Développé conjointement par le Cnes, le CNRS, le LANL, et un consortium de laboratoire français, la SuperCam succède à la ChemCam du rover Curiosity qui parcourt la surface martienne depuis août 2012. Elle intègre pas moins de quatre technologies de spectroscopie, de l’imagerie couleur haute-résolution et un microphone, pour guider au mieux le rover dans sa recherche d’échantillons. « Avec la SuperCam, nous atteindrons un niveau de précision et d’efficacité sans commune mesure avec la ChemCam », explique Antoine Petit, Président Directeur Général du CNRS.

« L’œil du rover » en haute résolution et en couleurs

Premier instrument de la SuperCam, surnommée « l’œil du rover » par Antoine Petit : une caméra haute-résolution, dite RMI (Remote Micro-Imager), capable de distinguer des détails de 100 microns. Ses images – en couleurs, une première ! - permettront d’analyser la texture du sol autour d’un échantillon, de repérer les roches qui l’entourent, sa situation en amont ou en aval d’un cratère. « Ce qui nous intéresse, c’est bien sûr d’étudier la composition du sol, mais surtout de caractériser leur environnement ! Sinon, nous nous bornerions à l’analyse des quelques roches martiennes tombées sur terre », explique Sylvestre Maurice, co-responsable du projet SuperCam à l’IRAP (Institut de recherche en astrophysique et planétologie).

Un laser pour vaporiser les roches

La pièce maîtresse de SuperCam, cependant, c’est son laser, capable de fonctionner selon deux modes. Le premier, dans le rouge (1064 nm), sert à analyser les roches par spectrométrie d'émission atomique de plasma induit par laser (LIBS, pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy). Puissant et portant jusqu’à 7 mètres, le laser concentre son énergie sur moins d’un millimètre carré pour évaporer la roche à environ 10 000 °C. L’analyse du spectre de la lumière émise par ce plasma permet de connaître la composition chimique des échantillons potentiels.

Spectroscopie infra-rouge et Raman

Autre intérêt de cet impact : il débarrasse les roches aux alentours de la poussière qui les recouvre et permet ainsi, autre première sur Mars, de mettre en œuvre une spectroscopie infrarouge qui analyse la lumière solaire qu’elles réfléchissent. De quoi déterminer la composition minéralogique de ces roches pour obtenir une information supplémentaire sur l’environnement des échantillons.

Dans son deuxième mode, le laser émet une lumière verte (532 nm) jusqu’à 12 mètres pour analyser les candidats échantillons par spectroscopie RAMAN. Une technologie qui permet de décortiquer la minéralogie de la matière, c’est-à-dire la manière dont sont organisés les atomes. Alors que le LIBS détermine les atomes, la spectroscopie Raman vient ainsi compléter l’analyse chimique de l’échantillon ciblé.

Propriétés physiques complémentaires

Le dernier instrument de SuperCam est un microphone, qui analyse le son émis par l’impact du laser en mode LIBS, jusqu’à 4 m de distance. En tapant d’un doigt sur une table, Sylvestre Maurice explique que l’analyse du son émit par un choc sur une surface renseigne sur les propriétés physiques du matériau.

« Le microphone permettra de connaître, au moment même de l’analyse chimique par le LIBS, la dureté et la porosité de la roche en présence », détaille Pernelle Bernardi, ingénieure et co-responsable du projet SuperCam au LESIA (Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique).

Ecouter Mars

Pour Sylvestre Maurice, « c’est la complémentarité - de l’image, du son, du mode LIBS, des spectroscopies Raman et infrarouge - qui permettra de bien sélectionner les échantillons et de préparer l’étape suivante de l’exploration ».

Au-delà de cette complémentarité, le microphone de SuperCam aura un autre rôle, moins scientifique mais non négligeable pour les romantiques de l’espace : il sera le premier à enregistrer les sons de la planète Mars. Il écoutera le vent et les bruits du rover. A défaut d’entendre les Martiens.

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