Ils sont les jambes - ou plutôt les roues - des humains sur la Lune ou encore sur Mars. Les rovers spatiaux sont des engins d’exploration capables de se déplacer, dans des zones inaccessibles aux humains, pour analyser la composition d’une roche, mesurer des gaz ou même faire un selfie !

Explorateurs scientifiques

Les rovers spatiaux (ou astromobiles) sont des engins d’exploration mobiles que l’on envoie sur d’autres astres, la Lune, Mars ou d’autres petits corps. Leurs missions : réaliser des expériences et explorer des territoires inconnus. Contrairement aux atterrisseurs, ils peuvent se déplacer vers des lieux scientifiquement intéressants et où il aurait été difficile de se poser. Comme un cratère rempli de cailloux par exemple.

• Laboratoires sur roues

Les rovers servent principalement à faire de la science. Véritables mini laboratoires mobiles, ils peuvent, selon les instruments qu’ils embarquent, prendre des photos, déterminer l’abondance d’un gaz ou prélever des échantillons.
Par exemple, les rovers américains Curiosity et Perseverance, sur Mars depuis respectivement 2012 et 2021, sont bardés d’une dizaine d’instruments. Dont ChemCam (sur Curiosity) et SuperCam (sur Perseverance), qui analysent la composition chimique des roches. Ces instruments ont été développés spécifiquement pour ces missions par la France, en collaboration avec les Etats-Unis.

Autre concentré de technologies scientifiques : le rover européen Rosalind Franklin de la mission ExoMars - mission retardée, l’agence spatiale européenne ayant mis fin à sa collaboration avec la Russie, son partenaire initial, suite au conflit en Ukraine. Sa foreuse creusera le sol jusqu’à 2 mètres de profondeur, puis l’échantillon collecté sera analysé « dans le ventre » du rover, dans un mini laboratoire. Objectif : trouver des traces de vie anciennes dans des roches profondes – et vieilles !

• Des pionniers

Les rovers spatiaux sont capables d’aller là où l’humain ne peut pas - encore - se rendre, comme sur Mars. Et réaliser, à leur place, des missions dans des environnements hostiles. Non, évoluer sur la Lune n’est pas une balade de santé ! Ils peuvent ainsi préparer le terrain à l’arrivée de l’humain, puis lui servir à se déplacer, transporter des charges… Un exemple ? Viper, un rover développé dans le cadre d’Artemis (programme américain d’exploration de la Lune par l’humain). Il sera ainsi chargé de quantifier la glace d’eau lunaire, qui pourrait être exploitée par les astronautes.

Technologies et robustesse

Les rovers sont constitués d’un châssis, une structure de base, sur lequel sont installés les différents instruments scientifiques (caméra, laser, spectromètre…), ainsi que les équipements nécessaires à au bon fonctionnement de l’engin :

• Des roues ! Sans roues, un rover n’est pas un rover ! Les ingénieurs travaillent constamment pour les améliorer. Les 6 roues de Perseverance sont renforcées de rayons en titane, un matériau ultra-résistant.
• De l’énergie. Pour avancer, faire fonctionner les instruments… les rovers ont besoin d’électricité. Elle provient soit de l’énergie du Soleil via des panneaux photovoltaïques, soit de l’énergie nucléaire (l’électricité est produite à partir de la chaleur dégagée par la désintégration de matériaux radioactifs).
• Un système pour communiquer par radio avec la Terre. Le rover peut ainsi envoyer les données qu’il collecte, comme des images. Et recevoir des ordres : avancer sur telle zone, analyser telle roche…
• Un système de navigation pour savoir où se situe l’engin et pour pouvoir le diriger.

• Pilotage et navigation

Les rovers sont commandés par des humains, à distance, depuis la Terre, que ce soit pour leurs déplacements ou pour les opérations scientifiques. Perseverance par exemple est piloté par la NASA avec notre support. Chaque nuit martienne, les ingénieurs du CNES de Toulouse programment des ordres (avance dans telle direction, prends une image de cette roche…) que le rover exécute le lendemain. Perseverance peut aussi modifier son parcours de lui-même, pour éviter un gros caillou par exemple.

Les progrès en informatique permettent en effet de rendre les rovers de plus en plus autonomes. A l’image des mini-rovers lunaires (de la taille d’une boîte à chaussures) du projet CADRE qui pourront travailler sur la Lune, sans intervention humaine.

Tout-terrain… ou presque

Les rovers sont robustes. Ils doivent résister aux conditions difficiles qui règnent sur les astres qu’ils explorent : gros écarts de température, radiations, tempêtes de sables, roches aiguisées comme des lames... D’autant qu’on ne trouve pas beaucoup de garagistes sur Mars ou la Lune !

Mais cela n’empêche pas certains problèmes :

• Le rover Spirit a fini sa course martienne ensablé, avec une roue bloquée.
• Son jumeau, Opportunity, a lui été paralysé par une gigantesque tempête de poussière qui a probablement recouvert ses panneaux solaires, provoquant sa fin (après 14 ans de service !)
• Quant à Curiosity, ses roues en aluminium s’abîment au fil des mois, se déchirant sur les cailloux acérés de Mars. Le rover a également subi des pannes d’ordinateur, dues aux rayonnements hautement énergétiques du Soleil.

De la Lune à… la Lune, en passant par Mars

Le tout premier rover est lunaire et soviétique : en 1970, Lunokhod 1 parcourt 10 km sur la Lune pendant 11 mois. Il est suivi en 73 par Lunokhod 2 (qui affichera 37 km au compteur !), et par les véhicules des astronautes d’Apollo. Puis il faut attendre 40 ans avant de revoir un rover sur la Lune : le chinois Yutu. Les premières traces de roues sur Mars datent quant à elle de 1997, avec le rover américain Sojourner. L’exploration de la planète par des rovers ne s’est quasiment jamais arrêtée et se poursuit aujourd’hui.

• Les rovers lunaires

Oubliée de l’exploration spatiale dans les années 1970, la Lune connaît un regain d’intérêt. Et de nouveaux rovers ont rejoint leurs « ancêtres » soviétiques et américains sur le sol lunaire. En 2013, la Chine y a ainsi envoyé le rover Yutu 1, rejoint en 2019 par Yutu 2, encore en activité, le premier à se poser sur la face cachée de la Lune. Près du pôle Sud a circulé également le petit rover indien de la mission Chandrayaan-3. Un séjour de 12 jours en 2023. Et d’autres agences spatiales regardent aussi du côté de la Lune, en Russie, au Japon… et bien-sûr aux Etats-Unis.

• Les jeeps lunaires

Les 3 rovers lunaires du programme américain Apollo (1971-1972) ont été les « voitures » des astronautes. Ceux-ci ont ainsi pu explorer des zones plus éloignées des sites d’atterrissage, se déplaçant plus vite qu’à pied. Sans excès toutefois : la vitesse de pointe des rovers étaient de 18 km/h !

• La saga des rovers martiens

Le premier tour de roue sur Mars date de 1997 (plus de 20 ans après les rovers lunaires), avec Sojourner (USA). Il ne parcourt que 100 m en 3 mois mais ouvre la voie à ses successeurs : Spirit et Opportunity. Arrivés en 2004, ces 2 robots confirment que l’eau a un jour coulé sur la planète rouge. Opportunity détient (pour l’instant) le record de distance sur Mars : plus de 45 km entre 2004 et 2018.

En 2012, Curiosity (toujours américain) débarque à son tour. Il découvre des éléments carbonés, des traces d’eau douce et même des sources d’énergie : il prouve que Mars a été habitable. En 2021, les Américains envoient Perseverance, toujours en quête de traces de vie. Et la même année, la Chine devient le 2^e pays à maitriser l’atterrissage d’un rover sur Mars : Zhurong débarque en 2021 et fonctionne pendant un an. Aujourd’hui, seuls Curiosity et Perseverance sillonnent encore la planète, en attendant l’arrivée de Rosalind Franklin, le rover européen de la mission ExoMars.

Quizz

Le pilotage d’un rover lunaire depuis la Terre peut se faire quasiment en temps réel… Mais pas pour les rovers martiens. Quand Mars est située à 225 millions de km de la Terre (distance moyenne), combien de temps met l’information pour parcourir le trajet entre les 2 planètes ?

A - 6 minutes

B - 20 minutes

C - 2 heures

D - 16 heures