ExoMars EDM


ExoMars EDM

ExoMars EDM

Caractéristiques
Organisation ESA
Domaine Démontrateur, station météo
Type de mission Atterrisseur
Masse 600 kg
Lancement 2016
Lanceur Atlas V 421


ExoMars EDM ou ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module est un atterrisseur développé par l'Agence spatiale européenne (ESA), qui doit se poser sur la planète Mars. ExoMars EDM doit permettre valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage qui seront mises en œuvre par de futures missions martiennes européennes. L'engin spatial doit être lancé par une fusée américaine Atlas V 421 avec l'orbiteur martien ExoMars Trace Gas Orbiter qui fait partie comme lui du programme ExoMars commun à l'ESA et à la NASA et qui est chargé de transporter ExoMars EDM jusqu'à Mars.

Contexte

Article détaillé : ExoMars.

Au début des années 2000 un projet de rover martien européen ExoMars, est mis à l'étude. Ce projet ambitieux est repoussé à plusieurs reprises car il nécessite à la fois des moyens financiers importants et la maitrise des techniques d'atterrissage sur Mars. Il est inscrit en 2005 comme mission majeure (Flagship mission) du programme Aurora. En octobre 2009 la NASA et l'Agence spatiale européenne associent leurs projets d'exploration de la planète Mars dans le cadre de l'Initiative conjointe d'exploration de Mars. La première matérialisation de cet accord est le programme ExoMars qui regroupe désormais quatre engins spatiaux :

  • ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) est un orbiteur sous la responsabilité de l'ESA qui a pour mission primaire d'identifier l'origine du méthane et d'autres gaz rares présents dans l'atmosphère martienne
  • ExoMars EDM
  • ExoMars Rover est un rover européen qui doit rechercher la présence de vie sur Mars et étudier la surface la planète pour y détecter des indices de présence d'eau
  • MAX-C est un rover développé par la NASA qui doit pouvoir rechercher des indices de la vie, prélever des carottes dans le sous-sol martien et les stocker pour une future mission de retour d'échantillon sur Terre qui reste à définir.

Les engins ExoMars TGO et ExoMars EDM doivent être lancés ensemble début 2016 et constituer la première partie du programme ExoMars placée sous la responsabilité de l'Agence spatiale européenne. La seconde partie du programme, lancée en 2018 par une unique fusée et baptisée ExoMars 2018, comprend le lancement des deux rovers qui doivent effectuer l'atterrissage en partageant le même module de descente. Exomars 2018 est placée sous la responsabilité de la NASA.

Le constructeur franco-italien Thales Alenia Space a été retenu pour la construction de ExoMars TGO et ExoMars EDM[1].

La mise au point des techniques d'atterrissage sur Mars

L'un des principaux objectifs assignés aux missions spatiales à destination de la planète Mars est la recherche de traces de vie passée ou actuelle. L'approche la plus pertinente pour cette recherche est d'effectuer des investigations sur le sol martien. Mais la réalisation d'un atterrissage contrôlé sur la planète rouge est un exercice difficile comme l'ont prouvé les nombreux échecs de missions martiennes. L'Agence spatiale européenne, qui n'a jusqu'à présent jamais posé une mission sur le sol martien veut acquérir cette expertise à l'aide de ExoMars EDM. Cet engin doit permettre de valider les différentes techniques mises en œuvre durant la rentrée atmosphérique, la descente puis l'atterrissage[2].

Caractéristiques techniques

ExoMars EDM a la forme d'une soucoupe d'un diamètre de 2,4 mètres d'une masse de 600 kg. La sonde arrive durant la saison des tempêtes de sable sur Mars et est conçue pour pouvoir y faire face. Il comprend un bouclier thermique avant, un bouclier arrière, un parachute, un ensemble de moteurs-fusées destinés à assurer le freinage final, un radar altimètre Doppler. Un ensemble de capteurs doit effectuer des mesures durant la descente qui sont transmises vers la Terre pour permettre de contrôler le comportement de l'atterrisseur. Celui-ci ne dispose pas de panneaux solaires et a une durée de vie de 8 sols (jour martien) limitée par la capacité de ses batteries. ExoMars EDM emporte une petite charge utile qui doit permettre d'étudier son environnement après l'atterrissage. La partie de la sonde qui se pose sur le sol martien ne pèse plus que 300 kg à l'atterrissage après séparation des boucliers, parachute et compte tenu de la consommation de carburant[1].

Le bouclier arrière en forme de cône avec un angle de 47° est réalisé en nid d'abeilles d'aluminium de 25 mm d'épaisseur recouvert par une peau en carbone de 0,3 mm d'épaisseur avec des renforts atteignant 1,2 mm. Le bouclier avant a la forme d'un cône beaucoup plus ouvert (70°) et est réalisé en nid d'abeilles de 20 mm d'épaisseur recouvert d'une peau de carbone. L'isolant thermique est constitué par des tuiles en matériau ablatif utilisant du Norcoat Liège, une poudre de liège et de résine phénolique utilisée pour Beagle 2 et ARD. L'épaisseur est au maximum de 16,8 sur le bouclier avant et va de 7,9 à 9 mm sur le bouclier arrière. Il est conçu pour résister à un flux de 2,1 kW par m².

Le bouclier thermique est équipé d'une batterie de senseurs qui doivent permettre de reconstituer le déroulement des opérations[1]  :

  • Surveillance du comportement de la structure par des senseurs thermiques, des thermistors (7 sur le bouclier avant, 3 sur le bouclier arrière),
  • Mesure de la performance aérodynamique et de la densité atmosphérique à l'aide de capteurs de pression(5 sur le bouclier avant)
  • Contrôle des flux thermiques par des calorimètres et un radiomètre (sous réserve)
  • Contrôle des sous-systèmes : accéléromètres permettant de mesurer l'impact à l'atterrissage, jauges de contrainte sur les sustentes du parachute, capteurs de pression et de température sur les conduites de carburant
  • Contrôle visuel (sous réserve) : caméra filmant les événements cruciaux comme la séparation et le déploiement du parachute.

Le parachute qui est déployé grâce à un mortier alors que le module de descente a une vitesse de Mach 2,1 à un diamètre de 12 mètres et comporte une fente. Il constitue une évolution de l'engin mis au point pour la sonde Huygens. La propulsion, utilisée durant la dernière phase de la descente pour ralentir l'atterrisseur, est assurée par 9 moteurs-fusées de type CHT-400 regroupés par groupes de 3. Chaque moteur a une poussée unitaire de 400 Newton et brûle de l'hydrazine stockée dans 3 réservoirs d'une capacité maximum de 45 kg. Le carburant est mis sous pression par de l'hélium et est injecté à 24 bars dans les chambres de combustion.

L'électronique embarquée comprend deux centrales à inertie, un radar altimètre Doppler qui permet de connaître à la fois la vitesse et la distance du sol, deux senseurs solaires utilisés immédiatement après la séparation avec ExoMars TGO pour déterminer l'orientation du module de descente, deux ordinateurs de bord et 4 antennes. Ces équipements sont installés sur une plateforme qui comporte une structure qui absorbe le choc de l'atterrissage en s'écrasant. L'électronique assure le guidage permettre de connaitre l'altitude de l'engin avec une précision de 1,5 m à l'atterrissage. Au moment où les propulseurs sont coupés juste avant l'atterrissage, la vitesse verticale est inférieure ou égale 1 mètre par seconde et la vitesse verticale est inférieure à 2 m/s.

Déroulement de la mission

Le site d'atterrissage de référence se situe dans la plaine Meridiani Planum par 6,1° Ouest 1,9°S à une altitude -1424 mètres.

Références

  1. a, b et c (en)Pasquale Santoro, « The ExoMars mission », 23 septembre 2010[PDF]
  2. (en)ESA, « The ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM) ». Consulté le 8 mars 2011

Voir aussi

Liens internes

Liens externes


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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article ExoMars EDM de Wikipédia en français (auteurs)

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