La fusée H3 doit s'arracher du pas de tir de Tanegashima ce lundi 19 octobre à 19 h 41 UTC, soit 21 h 41 heure de Paris. Elle emporte MMX, la première sonde chargée de rapporter sur Terre des échantillons d'une lune de Mars. Et dans sa soute, un passager de 25 kg dessiné en France et en Allemagne : IDEFIX, un rover qui doit se poser sur Phobos avant la sonde mère.
Un décollage à 21 h 41, une fenêtre ouverte jusqu'au 9 novembre
Le calendrier a été verrouillé la veille du tir. Dans un communiqué du 18 octobre, l'agence spatiale japonaise JAXA fixe le décollage au 20 octobre à 4 h 41 min 3 s, heure du Japon. En France, il sera encore le 19 octobre, 21 h 41. Le compte à rebours se lit donc sur deux dates selon l'endroit du monde d'où on le regarde, un détail qui explique bien des confusions dans les agendas.
Le départ se fait depuis le complexe de lancement Yoshinobu, au centre spatial de Tanegashima, une île du sud du Japon. La fusée est une H3-24L, la version la plus puissante du lanceur nippon, avec deux moteurs cryotechniques LE-9 et quatre propulseurs d'appoint à propergol solide. Elle mesure 63 m de haut et pèse 574 tonnes à vide, sans sa charge utile.
À bord, MMX affiche 4 480 kg au décollage, dont 1 840 kg de propergol dans le module de propulsion et 1 190 kg dans le module de retour. Trois modules composent l'ensemble : l'un pousse la sonde vers Mars, le deuxième explore et se pose, le troisième revient avec la capsule d'échantillons.
Si le tir est repoussé, la mission n'est pas perdue. JAXA réserve une fenêtre du 21 octobre au 9 novembre 2026. Chaque nouvelle tentative se verra attribuer son heure exacte, car la position de Mars sur son orbite impose un créneau précis.
IDEFIX, 25 kg qui doit se poser seul sur une lune
C'est le morceau le plus surprenant de la mission, et c'est celui qui parle français. IDEFIX mesure 23 cm sur 38 cm sur 41 cm. Il pèse 25 kg, dont 2,5 kg d'instruments scientifiques. Il ressemble à une petite boîte posée sur quatre roues montées au bout de jambes articulées, capables de se plier et de se déplier indépendamment.
Le scénario du largage tient en quelques secondes. Pendant la première répétition d'atterrissage de la sonde, IDEFIX est libéré à environ 40 m au-dessus du sol de Phobos. Il tombe en chute libre. Il rebondit probablement plusieurs fois. Puis, une fois immobile, il déploie seul son train de roues et se redresse, sans aucune commande venue de la Terre. Il ouvre ensuite ses panneaux solaires et recharge ses batteries.
L'autonomie est une nécessité, pas un luxe. Un aller-retour de signal entre la Terre et Mars prend plusieurs minutes, et personne ne peut rattraper un rover qui se serait posé sur le flanc. La séquence de redressement est donc entièrement préprogrammée, avec des capteurs chargés de vérifier que chaque étape s'est bien passée avant de passer à la suivante.
Le chiffre qui donne la mesure du problème est la gravité. Celle de Phobos est environ 1 800 fois plus faible que celle de la Terre. Un rover de 25 kg n'y pèse plus que l'équivalent de 15 grammes, le poids d'une poignée de grains de riz. D'où l'idée de le larguer en hauteur et de le laisser tomber : freiner une chute aussi lente demanderait un moteur plus lourd que le rover lui-même.
Au sol, IDEFIX avance à environ 1 mm par seconde, soit 3,6 m par heure. Il fonctionne au moins 100 jours terrestres, avec une production d'énergie d'au moins 60 wattheures par jour de Phobos, qui dure 7 heures. Quatre instruments sont à bord :
- RAX, un spectromètre Raman. Un laser vert de 532 nanomètres vise un point de 50 micromètres sous le rover et lit la lumière diffusée, ce qui révèle les minéraux présents.
- miniRAD, un radiomètre infrarouge à six canaux, qui mesure la température de surface et la façon dont le sol restitue la chaleur.
- Deux NavCams, une paire de caméras stéréo qui servent à la fois à la navigation et à l'imagerie du terrain.
- Deux WheelCams, braquées sur le contact entre les roues et le sol, pour étudier la résistance du régolithe.
Ce dernier point compte plus qu'il n'y paraît. Le régolithe, c'est la couche de poussière et de débris qui recouvre un corps sans atmosphère. Savoir s'il est meuble ou compact, et jusqu'à quelle profondeur, conditionne directement l'atterrissage de la sonde mère. IDEFIX joue les éclaireurs.
Deux hypothèses pour l'origine de Phobos
MMX ne va pas sur Phobos par hasard. Phobos est un caillou irrégulier d'une vingtaine de kilomètres de large, qui tourne autour de Mars en 7 h 39, à 7 800 km d'altitude. Aucune sonde n'y a séjourné, et les rares survols n'ont pas suffi à répondre à la question la plus simple : d'où vient-il ?
Deux théories s'affrontent, et elles racontent deux histoires très différentes de Mars.
La première dit que Phobos et Déimos sont des astéroïdes capturés. Leur spectre ressemble à celui des astéroïdes primitifs de type D, des corps sombres et riches en composés carbonés, peut-être porteurs de matière venue des confins du Système solaire. Un tel scénario ferait des lunes martiennes des témoins de la distribution des matériaux il y a 4,6 milliards d'années.
La seconde dit qu'un impact gigantesque a frappé Mars et projeté des débris en orbite, lesquels se sont agglomérés pour former les deux lunes, exactement comme on pense que la Lune de la Terre s'est formée. Le problème de la première théorie est là : un astéroïde capturé aurait toutes les chances de garder une orbite allongée et inclinée. Or Phobos et Déimos tournent sur des orbites presque circulaires, dans le plan de l'équateur martien.
Chaque hypothèse prédit une composition chimique différente. Un astéroïde capturé garderait les traces de son lieu de naissance, notamment des éléments volatils comme l'hydrogène. Une lune née d'un impact porterait au contraire un mélange de matière martienne et de matière projectile, cuit par la chaleur du choc. L'analyse des échantillons tranchera.
En attendant, la sonde mesure. MIRS, un spectromètre imageur infrarouge, identifie les minéraux de surface et cherche des composés organiques. MEGANE, un spectromètre à rayons gamma et à neutrons fourni par la NASA, sonde les éléments chimiques jusqu'à quelques dizaines de centimètres sous la surface. Son nom vient du mot japonais qui signifie « lunettes », et son responsable aime à dire qu'il regarde Phobos avec des lunettes à rayons gamma.
Comment on prélève 10 g dans une gravité presque nulle
L'atterrissage est la séquence la plus délicate de la mission. MMX descendra deux fois sur Phobos, à deux endroits différents, et remontera à chaque fois en orbite. La sonde restera posée quelques heures, le temps de prélever.
Deux outils entrent en jeu. Le premier, C-SMP, est un carottier : il fore et remonte une petite colonne de matière, jusqu'à au moins 2 cm de profondeur. Le second, P-SMP, est un échantillonneur pneumatique fourni par la NASA et construit par Honeybee Robotics : il projette un jet de gaz vers le sol et récupère les particules soulevées. L'objectif est d'au moins 10 g au total, à comparer aux 0,1 g visés par Hayabusa2, qui en a finalement rapporté 5,4 g.
Pourquoi creuser plutôt que ramasser en surface ? Parce que la surface de Phobos est bombardée par le vent solaire et les micrométéorites depuis des milliards d'années. Cette exposition modifie la chimie des premiers microns, un phénomène appelé altération spatiale. Prélever sous la couche altérée, c'est lire la roche d'origine et non son emballage.
Ces échantillons intéressent aussi Mars. Des impacts ont arraché des roches martiennes, et certaines ont fini par retomber sur Phobos, qui orbite assez près pour en recevoir bien plus que Déimos. Les chercheurs espèrent y trouver des fragments de la planète rouge, et avec eux un accès indirect à des couches que les rovers n'atteindront jamais.
Ce que la France et l'Allemagne apportent
IDEFIX est un engin binational, et la répartition des rôles est nette.
Le CNES, l'agence spatiale française, fournit les caméras de navigation et d'exploration, ainsi que le module de service central, c'est-à-dire l'ordinateur de bord, l'alimentation et les télécommunications. Il fournit aussi MIRS, le spectromètre imageur infrarouge développé avec le laboratoire LIRA, et participe à la conception des trajectoires avec les équipes de mécanique spatiale de la JAXA.
Le DLR, l'agence spatiale allemande, fournit le châssis, le train d'atterrissage en fibre de carbone, tout le système de redressement et de locomotion, ainsi que l'adaptateur qui relie le rover à la sonde mère. Il fournit également RAX et miniRAD, les deux instruments de mesure.
Sur le terrain, les deux pays pilotent ensemble depuis deux centres : le Centre spatial de Toulouse pour le CNES, et le centre MUSC de Cologne pour le DLR. Une partie des échantillons reviendra à la France, avec un centre de curation qui sera développé au Muséum national d'histoire naturelle. La NASA, de son côté, doit recevoir au moins 15 % du matériel, conservé au centre Johnson à Houston.
Un détail de nom, enfin. IDEFIX est le nom du chien d'Astérix et Obélix dans la bande dessinée de Goscinny et Uderzo. Ce choix fait écho au premier satellite français, Astérix, lancé en 1965. Le clin d'œil est officiel : il vient du CNES et du DLR, avec l'accord des ayants droit.
Le calendrier jusqu'en 2031
La suite tient en cinq dates.
Août 2027, arrivée dans le système martien. MMX largue son module de propulsion et se place sur une orbite dite quasi-satellite, une trajectoire qui accompagne Phobos dans sa ronde autour de Mars. La sonde semble alors suivre la lune, vue de Mars, tandis qu'un observateur posé sur Phobos verrait la sonde décrire des cercles au-dessus de lui.
Septembre 2027 à 2028, cartographie. Les caméras TENGOO et OROCHI, le lidar et le spectromètre MSA relèvent le relief et la composition de la surface, pendant que l'équipe choisit les sites d'atterrissage.
Fin 2028 ou début 2029, largage d'IDEFIX, puis premiers prélèvements possibles dès décembre 2028 selon la NASA. Deux atterrissages sont prévus, avec un retour en orbite entre les deux.
2030, dernière année autour de Phobos, puis une orbite plus haute qui croise régulièrement celle de Déimos, pour une série de survols de la seconde lune. Fin 2030, le module d'exploration se sépare et le module de retour allume son moteur pour échapper à la gravité de Mars.
2031, retour. Après huit mois de voyage, la capsule se sépare et rentre dans l'atmosphère, pour un atterrissage sous parachute dans la région de Woomera, en Australie.
Pour aller plus loin
- La fiche mission de MMX, avec son calendrier, ses instruments et ses jalons.
- Les notions utiles pour suivre l'article : Mars, le rover et l'échantillon dans notre glossaire.
- Nos outils d'observation : la carte du ciel interactive pour repérer Mars et ses voisines, le guide d'observation et la galerie d'astrophotographies.
- Le versant martien de l'exploration : notre article sur la Terre filmée derrière Phobos par Perseverance, qui montre la même lune depuis la surface de Mars.
- Les sources officielles de cet article : le communiqué de lancement de la JAXA, la page MMX du CNES, la fiche IDEFIX du DLR, la présentation d'IDEFIX au salon de Berlin, la page MMX de l'ESA et l'article scientifique sur les opérations d'IDEFIX paru dans Progress in Earth and Planetary Science.
