Le rover Curiosity

Curiosity est doté de 6 roues et 17 caméras, dont certaines sont montées sur un mât. Le rover est notamment équipé d'un laser pour vaporiser une fine pellicule de la surface des roches afin d'analyser la composition chimique des matériaux sous-jacents. Il peut aussi broyer des roches et des échantillons de sols pour en faire l'analyse chimique. Ses instruments scientifiques sont les suivants :

• APXS (Alpha-Particle-X-ray-Spectrometer) est un spectromètre à rayons X  détermine les abondances d’éléments chimiques lourds des roches et du sol. APXS se situe sur le bras du rover.
• ChemCam (CHEMistry CAMera) analyse par spectrométrie la lumière d'un plasma issu d'un tir laser (jusqu'à 9 m de distance) sur des roches martiennes. Il est constitué des deux unités suivantes :
  • Le Mast Unit (monté sur le mât du rover) constitué d'un laser, d'un télescope et d'une caméra RMI (Remote Micro Imager). Cet ensemble est fourni par l'IRAP.
  • Le Body Unit (monté sur le corps du rover) constitué de 3 spectromètres, de l'électronique de puissance et de la gestion bord fourni par le LANL (Los Alamos National Laboratory - USA).
• CHEMIN réalise l'analyse minéralogique d'échantillons de roches par diffraction et fluorescence des rayons X.
• DAN (Dynamic of Albedo Neutrons) est un détecteur de neutrons pour mesurer l'hydrogène contenu dans les couches superficielles du sol martien (incluant l'eau).
• MAHLI (MArs HandLens Imager) est une caméra microscopique montée au bout du bras du rover. Elle permet de réaliser des images (et donc de donner des caractéristiques structurelles) des roches et du sol et potentiellement d’identifier du givre ou de la glace. Cette caméra nous permet également d’obtenir des « selfies » du rover Curiosity.
• MARDI (MARs Descent Imager) a réalisé, lors de la descente et de l'atterrissage sur Mars, des images de haute résolution et en couleur afin de fournir des informations sur le contexte géologique du site d’atterrissage.
• MASTCAM (MAST CAMera) est un ensemble de deux caméras situées en haut du mât du rover (soit environ à 2 m du sol) Elles réalisent des images couleur multispectrales (Visible et proche infra-rouge) et stéréoscopiques (permettant de faire de la 3D). Ces images peuvent être des panoramas à 360°, permettant ainsi aux scientifiques d’avoir une vision de l’ensemble du terrain à explorer. MASTCAM est également en capacité de faire des vidéos haute définition (10 images/s) permettant de témoigner de phénomènes géologiques martiens (tempêtes de poussières, nuages…)
• RAD (Radiation Assessment Detector) détecte et recense les particules reçues par le rover Curiosity émises par le soleil ou par des sources plus lointaines. L’instrument permet de caractériser ces radiations en vue de l'exploration humaine de la planète et également de déterminer les impacts passés de celle-ci sur la chimie martienne.
• REMS (Rover Environmental Monitoring Station) réalise des mesures météorologiques (mesure du vent, de la pression, de la température) et possède un capteur ultra-violet.
• SAM (Sample Analysis at Mars) réalise des analyses minérales et atmosphériques et détecte une large gamme de composés organiques. Cet instrument est un laboratoire dont l’objectif est de déterminer l’habitabilité passée de Mars (objectif principal de la mission MSL). Cet ensemble instrumental est composé des instruments et sous-systèmes suivants :
  • QMS (Quadrupole Mass Spectrometer), un spectromètre de masse quadrupolaire.
  • GC (Gas Chromatograph), un chromatographe en phase gazeuse fourni par le LATMOS.
  • TLS (Tunable Laser Spectrometer), un spectromètre infra-rouge. Il est fourni par le Jet Propulsion Laboratory.
  • Le système de manipulation d'échantillons solides (SMS).
  • Le système de préparation d'échantillons (CSPL).
  • Des moyens de pompage (WRP).

L’instrument ChemCam

ChemCam est un instrument d'analyse élémentaire des roches et des sols autour du rover Curiosity jusqu'à environ 9 mètres. Il utilise la technique d'analyse spectroscopique induite par ablation laser (Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS).

Un laser de puissance tire sur une cible, ce qui provoque la fusion du matériau et l'apparition d'un plasma que l'on détecte à distance et dont analyse le spectre lumineux. Cette technique permet de faire une première analyse sélective des roches environnantes de Mars sans avoir besoin de déplacer le rover. À partir de ces informations, le rover peut alors se positionner près d'une roche afin de faire des analyses plus approfondies. L'expérience est aussi dotée d'une caméra (RMI : Remote Micro-Imager) qui fournit une image à haute résolution de l'échantillon pour décrire le contexte de la mesure LIBS.

L'instrument ChemCam est sous la responsabilité d'un PI américain, Nina Lanza, du Los Alamos National Laboratory (LANL). La contribution française à ChemCam  est le Mast Unit constitué d'un laser, d'un télescope, d'une caméra RMI et de l'électronique associée, sous la responsabilité d'un co-PI de l’IRAP, Olivier Gasnault.

L’ensemble instrumental SAM analyse le sol et le proche sous-sol de Mars. Il permet de chauffer les échantillons de roches prélevés par le rover jusqu’à plus de 850°C, et d’analyser finement la nature chimique des gaz produits avec les trois instruments complémentaires qu’il contient. Ces analyses permettent de fournir des informations sur la nature des minéraux et composés organiques présents dans les échantillons analysés. SAM a également la capacité d’analyser la composition de l’atmosphère pour comprendre le climat présent et passé de la planète. C'est le plus gros instrument de la mission, pesant près de 40 kg, soit la moitié de la charge utile du rover.

L'ensemble SAM se compose de différents sous-systèmes : manipulation d'échantillons solides, préparation d'échantillons (pyrolyse, dérivatisation, combustion, enrichissement et moyens de pompage).

Il comporte 3 instruments : un spectromètre de masse quadrupolaire (QMS), un chromatographe en phase gazeuse (GC), un spectromètre à diode laser (TLS).

Le chromatographe en phase gazeuse (GC) assure la séparation et la détection des composés présents dans l'échantillon gazeux. La séparation s'opère dans 6 colonnes chromatographiques, permettant d'analyser simultanément une grande variété de composés. La détection est réalisée en série par des détecteurs à conductivité thermique (TCD), avec une grande sensibilité de détection grâce à l’utilisation de pièges d’injection.

L'ensemble instrumental SAM est sous la responsabilité d'un PI américain, Charles Malespin, du Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA. La contribution française à SAM (SAM-GC) est sous la responsabilité d'un co-PI du LATMOS, Cyril Szopa.