MMX, ou comment ramener un peu de Mars à la maison

La mission MMX doit décoller aujourd’hui en direction de Phobos, un satellite de Mars. Objectif : y poser le mini-rover Idefix et en ramener les premiers échantillons martiens.

La mission MMX (Martian Moons Exploration) doit décoller ce 19 octobre 2026 de Tanegashima (une île du sud du Japon) en direction de Phobos, le plus gros satellite naturel de la planète Mars. Elle était placée au sommet d’une fusée H3, le lanceur lourd développé par l’agence spatiale japonaise (Jaxa). La charge utile de la mission se compose d’une sonde et du mini-rover Idefix.

MMX est le fruit d’une étroite collaboration entre la Jaxa et ses homologues française (Cnes)1 et allemande (DLR). Si les Japonais, déjà riches de l’expérience menée avec les sondes Hayabusa pour récolter des échantillons d’astéroïdes comptent renouveler le même exploit sur Phobos, la France et l’Allemagne en ont conçu plusieurs instruments scientifiques majeurs, notamment le rover d’exploration Idefix.

Mais pourquoi s’intéresser à Phobos ? Pour l’heure, le satellite martien, d’à peine 26 km de diamètre et à la forme irrégulière, n’a fait l’objet que de quelques mesures et photos. La plupart des missions préfèrent se diriger vers la plus fascinante Mars et ses promesses de réserves d’eau et de traces de vie ancienne. Sans oublier l’échec de Phobos-Grunt. Cette mission russe de retour d’échantillon est retombée sur la Terre quelques semaines après son lancement, en 2012, ce qui a pu refroidir des ardeurs.

Mars avec ses satellites Phobos et Deimos (vue d’artiste).

Des lunes aux origines mystérieuses

Si Phobos continue d’attirer l’attention des scientifiques, c’est parce que son origine reste mystérieuse. Tout comme celle de Déimos, l’autre satellite de Mars, plus petit, et qui lui ressemble étrangement.

« Il y a deux théories, résume Patrick Michel, astrophysicien et directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de la Côte d’Azur. Phobos et Déimos ressemblent à des astéroïdes, et auraient ainsi pu être capturés par la force d’attraction gravitationnelle de Mars. Mais leur trajectoire paraît bien étrange. Il pourrait donc s’agir du résultat d’un impact géant, mais ce n’est pas ce que nous montrent les observations sur sa composition pour l’instant. »

Pour obtenir des données de meilleures qualités, de nombreux instruments de MMX vont observer Phobos sous toutes ses coutures, ce qui pourrait aider à trancher entre les deux possibilités. « Nous serons capables de caractériser la surface, assure Maria-Antonietta Barucci, de l’Observatoire de Paris2. Nous pourrons dire s’il y a de l’eau, par exemple, ce qui impliquerait qu’il s’agit d’un astéroïde capturé. En revanche, si nous trouvons des matériaux qui se forment sous des températures élevées, ce serait le signe d’un impact ancien, et donc potentiellement de la preuve qu’il s’agit d’un morceau arraché à Mars. »

Le rover Idefix sur le sol de Phobos (vue d’artiste).

Trois ans d’exploration du système martien

Maria-Antonietta Barucci a travaillé sur l’instrument MIRS (MMX Infrared Spectrometer). Ce spectromètre imageur capte des données dans le proche infrarouge et sera utilisé à l’arrivée de la sonde pour déterminer la composition de Phobos. « Pendant trois ans, il va analyser la surface et nous dire quels sont les éléments que l’on peut y trouver. Il va également réaliser des observations lors de descentes jusqu’à 400 m d’altitude, et tout cela va nous permettre de choisir le meilleur site d’atterrissage. »

Mais MIRS n’est pas seulement là pour effectuer du repérage avant la suite. L’instrument a bel et bien une vocation scientifique et devra également réaliser plusieurs observations sur Mars. Depuis son orbite équatoriale, unique pour une sonde martienne, il sera possible de suivre les tempêtes qui traversent la Planète rouge. Les nuages de Mars seront aussi examinés à la loupe, le tout en prenant en compte leur variabilité sur plusieurs mois.

« Certaines données seront envoyées directement sur la Terre, ajoute Maria-Antonietta Barucci, et d’autres seront stockées, puis pourront être examinées une fois la sonde revenue. »

L’odyssée d’Idefix

Mais avant ce retour aura lieu la partie cruciale de la mission. MMX doit se poser sur Phobos. Une étape difficile qui se déroulera avec un maximum de précautions – d’abord, les repérages réalisés par MIRS, puis le largage d’un élément majeur de la mission : Idefix.

Développé par le Cnes et le DLR, ce petit rover pèse à peine 23 kg et n’est pas conçu pour parcourir de longues distances. MMX va descendre jusqu’à se retrouver à une centaine de mètres d'altitude au-dessus de Phobos avant de lâcher Idefix à la surface.

Le rover Idefix de la mission MMX, lors des essais de compatibilité électromagnétique (EMC) en chambre anéchoïque, chez Airbus, à Toulouse.

« Il jouera le rôle de scout, résume Patrick Michel. C’est lui qui nous dira comment se comporte la surface, si le sol est plutôt dur ou mou. Ce sont des données capitales pour pouvoir se poser en sécurité. Car observer, c’est bien, mais c’est en touchant qu’on peut vraiment prédire comment un atterrissage va se dérouler. »

L’arrivée d’Idefix reste malgré tout risquée. Sur un corps comme Phobos, petit et dépourvu d’atmosphère, un ratage est toujours possible, car les manœuvres sont complexes. Heureusement, en cas de coup dur, la mission pourra avoir lieu même sans le mini-rover.

Premiers échantillons martiens

Si tout se déroule comme prévu, Idefix se posera au sol, réalisera quelques mesures, puis MMX le rejoindra environ six semaines plus tard pour effectuer le premier prélèvement d’échantillons. Un atterrissage un peu différent de ce que la Jaxa a pu pratiquer lors de la mission Hayabusa2. La méthode était alors dite « touch and go », avec un passage rapide de quelques secondes sur l’astéroïde Ryugu avant de repartir. Cette fois, MMX restera deux ou trois heures sur Phobos, le temps de réaliser des analyses, de récupérer quelques grammes de roche, et de repartir en orbite.

À la différence d’Idefix, qui restera sur place, la mission de MMX ne sera pas encore terminée. Après avoir mis la première récolte à l’abri, la sonde se rendra sur l’autre face de Phobos, celle qui n’est pas exposée vers Mars. Elle y procédera à un second prélèvement, cette fois sans l’aide du rover.

Patrick Michel justifie cette stratégie : «  : «&Nous voulons être sûrs que nos échantillons sont représentatifs de Phobos et que nous ne serons pas tombés sur un terrain différent du reste. Et puis, nous pensons que des morceaux de Mars ont pu se retrouver sur une des faces, ce qui peut être très intéressant pour les scientifiques. »

La séparation entre le satellite MMX et le rover Idefix (vue d’artiste).

Retour en 2031

Ce n’est qu’après ce second prélèvement effectué que MMX dira définitivement au revoir à Idefix pour repartir vers la Terre – non sans passer près de Déimos pour prendre quelques images. Le retour sur la Terre est prévu en 2031, avec une arrivée programmée quelque part dans le désert australien, une zone peu peuplée et où il sera facile de récolter les échantillons sans les altérer. Une manœuvre similaire a déjà été effectuée avec Hayabusa2 lorsque la sonde de la Jaxa a ramené des roches appartenant à l’astéroïde Ryugu.

La mission est ambitieuse, et si tout se déroule comme prévu, nous disposerons, avant les Chinois et les Américains, des tout premiers échantillons du système martien.

Par-delà cette compétition « pour l’Histoire », ces quelques grammes de roches pourront nous fournir quelques clés pour élucider la question de l’origine de Phobos et Déimos. « Ce sera surtout l’occasion d’approfondir notre compréhension du système martien, conclut Patrick Michel. Pour l’instant, nos simulations de la formation de notre propre Lune restent incomplètes, nous attendons donc beaucoup des informations que MMX peut nous apporter. »

À lire
Objectif Lunes, dossier dans CNRS Le Mag n°324

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D’une astronomie populaire à l’astrophysique

Notes

• 1. Voir : https://cnes.fr/projets/mmx
• 2. Unité CNRS/Observatoire de Paris-PSL.