Contexte

La mission MMX (Martian Moons Exploration), menée par le Japon, décollera en 2026 pour étudier les deux lunes de Mars, Phobos et Deimos. En plus d’une observation scientifique prolongée, le véhicule est équipé pour rapporter des échantillons de Phobos, et déposera à sa surface un robot mobile franco-allemand nommé IDEFIX®.

La mission Martian Moons Exploration doit répondre à deux objectifs scientifiques :

• Déterminer l’origine des lunes de Mars et le processus de formation des planètes au sein du Système solaire.
• Préciser les processus d’évolution du système martien (Mars, Phobos et Deimos)

De petites tailles, Phobos et Deimos pourraient être des astéroïdes capturés par le champ gravitationnel de Mars après une lente dérive hors de la ceinture principale d’astéroïdes. Si c’est le cas, elles seraient de véritables capsules temporelles pouvant expliquer l’apparition de l’eau sur les planètes telluriques du Système solaire. Alternativement, ces lunes pourraient être issues d’un impact géant avec la jeune planète Mars. Ce qui ferait de Phobos et Deimos des témoins directs de cette collision, étant constituées de fragments de l’objet impactant et de Mars. En étudiant de près ces petits corps, et en ramenant des échantillons, la mission tentera d’apporter des éléments de réponse définitifs pour l’une ou l’autre hypothèse.

Le retour sur Terre de plus de 10 grammes d’échantillons de Phobos, sera également une étape technologique importante. À la fois pour la technique d’extraction, mais aussi pour le profil de la mission elle-même, préfigurant de potentielles aventures habitées vers Phobos et Deimos. 

Dans ce cadre, la sonde va mesurer les radiations de l’environnement martien durant toute la durée de sa mission : leur impact est un obstacle potentiel important pour l’exploration future.

Déroulé du projet

La sonde Martian Moons Exploration décollera depuis la base de Tanegashima (Japon) en octobre 2026, grâce à un lanceur H-3. Elle est dans la catégorie des sondes martiennes de plus de 3 tonnes au décollage, tout comme ExoMars TGO, MSL / Curiosity et Mars2020 / Perseverance. Son voyage durera presque un an, et son insertion en orbite de la planète rouge est prévu en août 2027 : la sonde profitera pour son transport d’un module de propulsion spécifique. Ce dernier sera éjecté avant les opérations scientifiques.

La mission MMX passera 3 années dans le système planétaire martien. Elle étudiera d’abord Phobos, qui est sa cible principale, avec des objectifs progressifs. D’abord, des observations en quasi-orbite de la plus imposante des 2 lunes de Mars (11 km de rayon moyen) et l’étude de sa surface grâce aux instruments embarqués. En parallèle de cette phase, l’équipe scientifique MMX choisira 2 zones propices aux futurs atterrissages de MMX, en vue de la collecte d’échantillons de Phobos par la sonde, le cœur de cette mission. Lors d’une des répétitions générales de cette manœuvre, au cours d’une descente à environ 50 m de la surface, le petit rover franco-allemand IDEFIX® de la mission s’éjectera et commencera sa mission prévue pour 100 jours (durée nominale) sur Phobos.

La récolte d’échantillons au sol, même si elle bénéficie des retours d’expérience japonais des 2 missions Hayabusa sur des astéroïdes, utilisera une technique différente. La sonde MMX a pour objectif de se poser plusieurs heures à la surface, sur deux sites différents, pour creuser avec un tube évidé à environ 2 cm sous la surface, et d’emmagasiner au moins 10 grammes de matière avant de redécoller vers l’orbite. Il s’agira d’une des dernières opérations menées pour l’étude de Phobos, avant le départ de la sonde vers la seconde lune de Mars, Deimos. 

La sonde MMX observera Deimos (6 km de rayon moyen) à distance, lors d’une série de survols planifiés pour étudier avec précision la composition de sa surface et l’origine de sa formation. Elle ne s’y posera pas et restera à distance de sécurité jusqu’au mois de novembre 2030. La sonde se scindera alors en 2, et le module de retour allumera son moteur pour se diriger vers la Terre. Il l’atteindra en juillet 2031, et larguera à cette occasion une capsule, spécialement équipée pour traverser l’atmosphère terrestre. Cette dernière se posera dans le désert en Australie, avant d’être rapatriée à Sagamihara (Japon) pour l’étude des premiers échantillons du système martien.

Organisation

L’agence japonaise JAXA est responsable de la mission, qui fait l’objet de plusieurs accords internationaux. Le Japon s’occupe de la sonde, de son lancement, du contrôle de la mission (technique et scientifique) et gère le retour des échantillons.

Un accord franco-japonais a été signé pour acter la participation française à la mission, qui se traduit par 3 volets :

• Coopération entre équipes de mécanique du vol de la JAXA et du CNES, pour la conception de trajectoires autour des lunes martiennes, la restitution de la dynamique (déterminer précisément les éphémérides de Phobos ainsi que son champ de gravité) et la navigation et restitution d’orbite de la sonde.
• Livraison et opération de l’instrument scientifique MIRS (sous responsabilité française)
• Livraison et opération d’un petit rover. Ce dernier a ensuite fait l’objet d’une déclaration commune avec l’agence allemande DLR pour une collaboration et une répartition des tâches.

Un accord entre la JAXA et la NASA (États-Unis) est en place pour une collaboration et la livraison de l’instrument MEGANE.

Un accord entre la JAXA et l’ESA pour la livraison du système de communication en bande Ka permet à deux scientifiques de l’agence spatiale européenne de faire partie du comité scientifique de la mission.

Participation des laboratoires français

Le LESIA (Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique) est maître d’œuvre de l’instrument MIRS avec la participation de laboratoires partenaires LAB (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux), LATMOS (Laboratoire Atmosphère, Milieux, Observations Spatiales), OMP (Observatoire Midi Pyrénées), LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille), et IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie – Toulouse).

La quinzaine de scientifiques de l’équipe de MIRS appartiennent à 8 laboratoires du CNRS :

• IPAG (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble)
• IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris
• IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie – Toulouse
• LAB (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux
• LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
• LATMOS (Laboratoire Atmosphère, Milieux, Observations Spatiales
• LESIA (Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique
• OCA (Observatoire de la Côte d’Azur) et environ autant de scientifiques japonais.

La partie française de l’équipe scientifique du Rover IDEFIX® est constituée de scientifiques appartenant aux laboratoires suivants :

• OCA (Observatoire de la Côte d’Azur) qui assure la coordination scientifique du Rover pour la partie française
• LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille), investigateur principal des NavCam
• ISAE-Supaéro (Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace), investigateur principal des WheelCam.