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L'Usine Aéro

Exomars, les 4 technologies qui vont permettre au module européen de se poser sur Mars

Hassan Meddah , ,

Publié le

Pour se poser sans dégâts sur la planète rouge, le module de descente de la mission russo-européenne Exomars devra passer de 21000 KM/heure à une vitesse quasi nulle. Quatre technos de freinage extrême seront mises en œuvre pour réussir cette décélération en moins de six minutes.  

Exomars, les 4 technologies qui vont permettre au module européen de se poser sur Mars © Esa

L'Europe spatiale retient son souffle. Va-t-elle enfin réussir à poser avec succès son module de descente sur Mars ? Mercredi 19 octobre aux environs de 16h42, la mission Exomars menée avec la Russie, arrive à son point critique. Après un voyage de plus de sept mois mois et environ 500 millions de kilomètres parcourus dans l'espace, son module de descente Schiaparelli doit entamer sa descente vers la planète rouge. Durant ses quatre à huit jours d'autonomie, l'engin va enregistrer la vitesse du vent, le taux d’humidité, la pression et la température au niveau du site d’atterrissage.

Encore faut-il qu'il se pose sans encombre. Les techniciens de l'Agence spatiale européenne croiseront les doigts pour que tout se passe comme prévu : vu la distance entre Mars et la Terre et les dix minutes nécessaires pour envoyer ou recevoir des données, la descente se fera en aveugle. "Tout se fera de manière automatisée, sans aucune interaction depuis la Terre. La séquence d'atterrissage ne durera que six minutes au total", explique Frédéric Beziat, responsable de la mission Exomars chez Thales Alenia Space, le maître d’œuvre industriel de la mission européenne.

Soit 360 secondes qui prendront l'allure d'un freinage extrême. Le défi technologique sera de réduire la vitesse de Schiaparelli qui arrive dans l'atmosphère martienne à 21000 Km/heure, à une vitesse quasi nulle pour réussir à poser sans dégâts cette masse de 600 kilos. Thales Alenia Space (TAS) a mobilisé environ 500 collaborateurs essentiellement entre la France et l'Italie, et s'est appuyé sur un consortium industriel de 75 sociétés essentiellement européennes, pour mettre au point les quatre dispositifs de freinage.

1/ Le bouclier thermique

Quelques instants après son entrée dans l'atmosphère martienne, alors à 45 kilomètres d'altitude environ, le module sera alors soumis pendant plus d'une minute à flux thermique intense. Pour résister à la chaleur correspondante, les industriels ont développé un bouclier thermique avant constitué de 90 tuiles de liège Norcoat totalisant une masse de 80 kilos. Le capot arrière est protégé par des tuiles de même nature de plus petites dimensions (20 kilos). Le Norcoat est un produit à base de liège renforcé de fibres et de résine phénolique. Sur cette première phase, le module va subir une décélération de l'ordre de 13 G.

2/ Le parachute hypersonique

A 11 kilomètres d'altitude, le module n'a plus alors "qu'une" vitesse de 1650 kilomètres à l'heure. Le second dispositif entre alors en action : le parachute hypersonique conçu par la société italienne AeroSecure. De 12 mètres de diamètre et équipé de suspentes de 35 mètres de long, il est fait de nylon renforcé par des liens en Kevlar. Il a été testé dans les souffleries de la NASA. "Sa forme est particulière (Disk Gap Band). On a utilisé un tel parachute lors de l'atterrissage de notre sonde Huyghens sur Titan un satellite naturel de saturne en 2005", explique-t-on chez TAS. Il va continuer à freiner la sonde jusqu'à une altitude de 7 kilomètres. Le module va larguer son bouclier avant pour pouvoir activer son radar altimétrique qui permet de mesurer la distance au sol ainsi que la vitesse par rapport à la surface de Mars. A 1,2 kilomètre, le parachute est largué.

 

3/ Les rétrofusées

Les neuf rétrofusées sont alors allumées. Regroupées par groupes de trois, elles assurent le bon positionnement du module tout en le ralentissant. Ces rétrofusées sont directement des retombées des moteurs d'Ariane 5 et ont été conçues par Airbus Defence&Space. Affichant une puissance de 400 Newton, elles sont capables de quasiment immobiliser en 30 secondes le module qui filait à une vitesse de 250 kilomètre par heure. A environ deux mètres du sol, les rétrofusées s'éteignent et laissent tomber le module en chute libre.

 

4/ La structure déformable

Le fabricant espagnol Sener a conçu la structure déformable en aluminium qui doit amortir le choc final avec le sol. Elle est constituée d'un matériau en nids d'abeille qui a nécessité des process de fabrication élaborés. "C'est une véritable innovation. Cela permet de réduire la masse embarquée par rapport à un système d'atterrissage sur des jambes", explique Frédéric Beziat. Le site d’atterrissage de Schiaparelli s’appelle Meridiani Planum, le même que celui du rover américain Opportunity. Il a été choisi notamment car sa surface plate et sans gros rochers sécurise l’atterrissage.

Évidemment, la séquence de descente atmosphérique martienne n'a pu être répétée grandeur nature sur Terre. Toutefois, les industriels ont réalisé des tests réels sur certains parties (qualification du revêtement thermique, résistance du parachute....) et procédé à des dizaines de milliers de simulations en exploitant tous les paramètres climatiques connus sur Mars (pression, température, vents...). Européens et Russes espèrent un succès de cette descente pour préparer au mieux la deuxième mission Exomars destinée à poser un rover d'étude sur la planète rouge en 2020.

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