Le rover martien Perseverance, l'explorateur robotique le plus avancé de la NASA à ce jour, est toujours en pleine forme près de cinq ans après son atterrissage spectaculaire dans le cratère Jezero. Au cours de cette période, il a parcouru près de 25 milles, soit environ 40 kilomètres, tout en collectant des échantillons de roches et de régolithe et en prenant des photographies détaillées et des données de mesure qui pourraient répondre à l'une des plus anciennes questions de l'humanité : y a-t-il déjà eu une vie microscopique sur Mars ?

Pendant que sur Terre les décisions politiques, les budgets et les plans pour les futures missions changent, Perseverance poursuit sa routine quotidienne de conduite, de forage et d'analyse sur la Planète Rouge. Le rover se déplace sur le terrain extrêmement exigeant d'un ancien delta de rivière dans le cratère Jezero, une zone que les scientifiques considèrent comme ayant abrité un lac il y a des milliards d'années dans lequel des sédiments se sont déposés – une archive parfaite pour les traces d'anciens micro-organismes. C'est précisément pourquoi les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie soulignent que la tâche clé de la mission dans les années à venir est de maximiser la mobilité du rover et sa capacité à « conduire » les scientifiques vers les formations rocheuses les plus diverses possibles.

Un rover conçu pour des étapes marathon

Perseverance a atterri sur Mars le 18 février 2021 en tant que pièce centrale de la mission Mars 2020. Il a été conçu sur la base du succès du rover Curiosity, mais avec une série de mises à niveau technologiques : des roues plus robustes avec un profil amélioré, un système de navigation plus avancé, une planification d'itinéraire autonome plus rapide et un système complexe d'échantillonnage et de stockage d'échantillons de carottes rocheuses dans des tubes métalliques. Il est alimenté énergétiquement par un générateur thermoélectrique à radio-isotope, qui convertit la chaleur de la désintégration du plutonium en énergie électrique – ce qui signifie que le rover ne dépend pas des panneaux solaires et qu'un fonctionnement de plusieurs années est attendu, même lorsque des tempêtes de poussière et de longs mois d'hiver règnent sur Mars.

La plateforme du rover porte une série d'instruments adaptés à différentes tâches scientifiques. Mastcam-Z fournit des images panoramiques et téléobjectifs haute résolution, SuperCam peut « viser » les roches au laser et analyser les évaporations, PIXL étudie la composition chimique à l'échelle microscopique et SHERLOC recherche des traces de molécules organiques. En combinaison avec le radar RIMFAX qui « regarde » sous la surface, ces instruments permettent à chaque arrêt du rover d'être détaillé et « disséqué » tant en profondeur qu'en largeur – des structures microscopiques au contexte géologique de couches rocheuses entières.

Un tel équipement n'a de sens que si le rover peut réellement se déplacer sur de grandes distances et atteindre différents types de terrain. C'est pourquoi la mobilité a été dès le début l'un des points de conception clés. Perseverance possède six roues motrices avec une suspension indépendante et la possibilité de faire pivoter les essieux avant et arrière, ce qui lui permet de tourner presque sur place et de franchir des rochers allant jusqu'à 40 centimètres de haut. Malgré cela, l'équipe sur Terre évite les risques inutiles : chaque inclinaison, chaque pierre et chaque sable est observé avec une grande dose de prudence.

AutoNav : l'intelligence artificielle pour la conduite sur Mars

Dans les prochaines années de la vie opérationnelle de la mission, l'accent sera mis sur la conduite – littéralement sur les « kilomètres sous les roues ». L'équipe du JPL estime que Perseverance a suffisamment de réserve dans sa propulsion, son électronique et son système énergétique pour parcourir encore des dizaines de kilomètres à travers les diverses unités géologiques autour du cratère Jezero. Chaque nouveau mètre apporte l'opportunité de découvrir un type de roche différent, des transitions entre les couches sédimentaires, d'anciens lits de rivières ou des structures deltaïques qui conservent en elles les enregistrements de l'environnement qui régnait sur Mars il y a plus de trois milliards et demi d'années. Ce sont précisément de telles transitions – les frontières entre différentes unités rocheuses – qui sont cruciales pour l'interprétation de l'histoire de l'eau et des niches potentielles pour la vie.

Afin d'obtenir une efficacité maximale, le rover s'appuie de plus en plus sur la navigation automatisée. Le système connu sous le nom d'AutoNav analyse les données 3D des caméras stéréo sur le mât et, sur cette base, choisit en temps réel un chemin qui contourne les grosses pierres, les bords escarpés et les trous potentiels. Au lieu que les ingénieurs sur Terre planifient à l'avance chaque conduite individuelle sur la base d'images satellites et de photographies, ils définissent désormais de plus en plus souvent seulement une « zone cible », tandis que les algorithmes sur le rover trouvent indépendamment le meilleur itinéraire. Cela permet d'économiser un temps précieux dans la communication à travers l'espace, et le rover peut parcourir des centaines de mètres en un sol (jour martien), ce qui était presque impensable il y a quelques années.

Perseverance a déjà battu plusieurs records au cours des premières années de la mission. Certains jours, il a réussi à parcourir plus de 400 mètres en une seule traite de conduite, dépassant ainsi les précédents rovers martiens par la longueur d'une section individuelle. De telles longues « marches » rectilignes à la surface de Mars nécessitent une confiance exceptionnelle dans les capteurs et le logiciel, car chaque décision erronée peut conduire le rover à s'enliser dans le sable, à passer sur des roches tranchantes ou à rencontrer une inclinaison plus raide que ce que la construction des roues permet. C'est pourquoi le JPL met continuellement à jour le logiciel du rover, introduit de nouveaux contrôles de sécurité et adapte les paramètres de conduite sur la base des expériences collectées sur le terrain.

Avec le temps, les itinéraires eux-mêmes ont commencé à être planifiés de manière plus ambitieuse. Au début de la mission, l'accent était mis sur les sections courtes et la vérification détaillée de chaque avancée, mais maintenant, il est souvent prévu de combiner plusieurs segments de conduite en un seul sol, avec des arrêts plus courts pour des photos rapides et des vérifications. Quand le terrain le permet, Perseverance parcourt des dizaines ou des centaines de mètres sans intervention humaine, en s'appuyant sur sa propre évaluation des risques sur la base des images et des cartes de profondeur qu'il crée en marchant.

Cheyava Falls : une vallée prometteuse pour les traces de vie

La conduite, bien sûr, n'est pas une fin en soi. Le principal objectif scientifique de la mission est de trouver des roches qui pourraient conserver des traces microscopiques d'une vie ancienne – ce qu'on appelle des biosignatures potentielles. En ce sens, le chemin que le rover a parcouru ces dernières années du lieu d'atterrissage à la zone connue sous le nom de Cheyava Falls est crucial ; une ancienne vallée fluviale dans laquelle ont été découvertes des roches stratifiées et colorées, riches en minéraux qui, sur Terre, se forment souvent en interaction avec des micro-organismes.

Les analyses de ces roches ont montré la présence de minéraux tels que la vivianite et la greigite, ainsi que des textures complexes ressemblant à des graines de pavot ou des « taches de léopard », qui, selon certains scientifiques, pourraient indiquer une ancienne activité microbienne. Bien qu'une preuve directe de vie n'ait pas encore été trouvée, il s'agit des traces les plus convaincantes à ce jour que Mars a pu un jour être habitable. Les échantillons de cette zone sont stockés dans des tubes métalliques, qui devraient à l'avenir être récupérés par une mission distincte de retour d'échantillons sur Terre.

D'ici l'automne 2024, le rover avait déjà parcouru plus de 30 kilomètres et collecté plus de vingt échantillons de roches et de régolithe, ainsi qu'un échantillon de l'atmosphère martienne. Chacun de ces cylindres porte une signature géologique unique – des roches sédimentaires du delta aux substrats volcaniques, en passant par les matériaux altérés par l'eau. Une telle « archive itinérante » permettra un jour, dans les laboratoires terrestres, de reconstruire précisément comment le climat et la chimie de Mars ont changé au cours de milliards d'années.

MOXIE, Ingenuity et expériences technologiques

Parallèlement aux recherches géologiques, Perseverance effectue également des démonstrations technologiques cruciales pour les futures missions. L'une des expériences les plus connues a été MOXIE – un appareil qui a réussi à produire de l'oxygène à partir de la mince atmosphère martienne riche en dioxyde de carbone. Ce démonstrateur a terminé sa campagne, mais les résultats ont montré qu'une technologie similaire pourra être utilisée lors de futures missions humaines pour obtenir de l'oxygène pour la respiration et comme composant du carburant de fusée. Le rover a également servi de base au premier hélicoptère sur une autre planète, Ingenuity, qui a effectué 72 vols en près de trois ans et a prouvé que la reconnaissance aérienne sur Mars est non seulement possible, mais aussi extrêmement utile.

Ingenuity a subi des dommages aux pales du rotor au début de 2024, la NASA a donc décidé de mettre fin à sa mission active. L'hélicoptère se trouve toujours à la surface de Mars comme une sorte de monument au premier vol dans un autre monde, tandis que Perseverance continue en solo. Mais les expériences acquises en conduite en tandem avec l'hélicoptère influencent directement la façon dont les futurs itinéraires du rover sont planifiés : les données aériennes ont montré où se trouvent les formations rocheuses les plus intéressantes et où se cachent les terrains dangereux qu'il faut contourner. Dans les années à venir, une nouvelle génération d'explorateurs robotiques et peut-être un jour humains s'appuiera sur cette combinaison pionnière de roues et de rotors.

Dans le cadre des démonstrations technologiques, Perseverance prend périodiquement ses propres « selfies ». L'une des représentations visuellement les plus impressionnantes a été enregistrée lorsque le rover, alors qu'il documentait ses forages au sol, a capturé à l'horizon le passage d'un tourbillon de poussière – un « dust devil » martien. Sur les images composites, on voit le fin tournoiement de la poussière à quelques kilomètres derrière le rover, tandis que son corps est recouvert d'une couche de poudre rougeâtre. De telles photographies ne servent pas seulement à la vulgarisation de la science ; elles permettent aux ingénieurs de suivre l'usure de l'équipement et l'impact de la poussière martienne sur les instruments.

Des échantillons pour les futures générations de scientifiques

Une grande partie de la valeur scientifique de la mission réside dans les échantillons de carottes rocheuses soigneusement sélectionnés que le rover fore et scelle hermétiquement dans des tubes métalliques. D'ici la fin de la mission, Perseverance devrait laisser une collection de dizaines d'échantillons sur la surface de Mars, à des emplacements stratégiquement choisis. Il est prévu que, dans une future campagne Mars Sample Return, de nouveaux atterrisseurs et de petits hélicoptères-drones les récupèrent et les envoient en orbite, d'où ils seraient transférés dans une capsule pour le retour sur Terre. Là, ils seraient analysés par des laboratoires dotés d'instruments beaucoup plus sensibles que tout ce qu'il est possible de placer sur un rover, ce qui ouvre aux scientifiques la possibilité de chercher dans les traces de minéraux, de molécules organiques et de rapports isotopiques des signaux de signature fins d'anciens processus biochimiques.

Mais c'est précisément le programme de retour d'échantillons qui est aujourd'hui sous la pression de coupes budgétaires et de décisions politiques. La NASA et ses partenaires travaillent à la réduction des coûts et à la refonte de l'architecture de la mission afin de maintenir le projet dans des cadres acceptables pour les contribuables, tout en remplissant les objectifs scientifiques. Pour Perseverance, cela signifie que chaque échantillon qu'il choisit doit avoir un « poids » scientifique maximal, car il n'y aura peut-être pas d'occasion pour une deuxième tentative. L'équipe sur Terre accorde donc une attention supplémentaire à l'interprétation des données spectroscopiques, des images microscopiques et du contexte géologique avant d'ordonner le forage et le stockage d'une carotte.

Afin de minimiser le risque, les échantillons sont collectés à partir de différents types de roches : des dépôts sédimentaires fins qui se déposaient autrefois dans des eaux plus calmes, des conglomérats grossiers formés dans des courants fluviaux plus rapides, des roches altérées qui ont changé leur composition par l'action de l'eau ou de la chaleur et des roches volcaniques qui fournissent des repères temporels pour toute la région. En combinant ces échantillons, les scientifiques espèrent tracer une chronologie du système lacustre dans le cratère Jezero – quand il s'est formé, combien de temps il a existé, quelle était sa profondeur et quelles conditions chimiques il offrait à une potentielle vie microscopique.

Une longue route à travers un avenir incertain

Pendant que le budget et l'architecture finale du retour d'échantillons font l'objet de discussions, le rover poursuit son travail sur le terrain presque sans interruption. Les retards dans les décisions sur Terre ne changent pas le fait que Perseverance enregistre chaque sol de nouveaux kilomètres et de nouvelles connaissances scientifiques sur Mars. Sa trajectoire à travers le cratère Jezero et vers les pentes élevées et érodées agit comme une carte géologique soigneusement tracée, dans laquelle chaque point représente une combinaison de mesures – de la composition chimique de la roche et de sa réponse magnétique aux photographies dans différents domaines spectraux. Cette base de données complète, qui s'élargit de jour en jour, restera l'héritage de la mission des décennies après que les roues du rover se seront finalement arrêtées.

La perspective d'une « longue route » signifie aussi que l'équipe pense avec quelques années d'avance. Les plans d'itinéraires incluent la prise en compte des changements saisonniers sur Mars, les statistiques sur la fréquence des tempêtes de poussière, les inclinaisons du terrain et le calendrier des survols de satellites qui servent de relais de communication. Chaque nouveau segment de route doit s'insérer dans une mosaïque plus large : comment atteindre le plus rapidement possible des objectifs scientifiquement attractifs, tout en préservant la santé du rover. Il y a aussi des « stations-service » où Perseverance photographie en détail ses propres roues, instruments et systèmes afin que les ingénieurs sur Terre puissent suivre l'usure des matériaux, les fissures sur les pneus et l'état des joints mécaniques.

Perseverance est, comme tout robot à longue durée de vie dans l'espace lointain, aussi l'histoire d'une équipe de personnes qui le « conduisent » quotidiennement depuis une distance de près de 300 millions de kilomètres. Le centre de contrôle du JPL a adapté les équipes de travail au jour martien, qui dure un peu plus de 24 heures, ce qui signifie que les horaires se décalent continuellement. Les ingénieurs et les scientifiques travaillent par cycles de planification, d'exécution et d'analyse : au cours d'une journée, de nouvelles tâches sont définies, le sol suivant, ces tâches sont exécutées sur Mars, et après le retour des données, une analyse détaillée commence, qui façonne les étapes suivantes. Ce rythme, désormais bien rodé, permet au rover de progresser à travers le terrain presque sans interruption.

Pour le grand public, Perseverance est un symbole de persévérance et de curiosité – précisément ce que son nom signifie. Chaque nouveau kilomètre que le rover parcourt sur Mars est un rappel qu'il s'agit d'une mission à long terme, qui n'apporte pas de réponses rapides, mais assemble lentement la mosaïque de l'histoire d'une planète. Dans les années à venir, alors que le rover continuera à « faire rouler les kilomètres » à travers le cratère Jezero et au-delà, les scientifiques s'attendent à des trajets encore plus ambitieux, des objectifs géologiques plus complexes et de nouveaux échantillons qui pourraient un jour finir dans les laboratoires terrestres. Même si la réponse finale sur l'existence d'une vie ancienne sur Mars est négative, le chemin que Perseverance aura parcouru restera l'un des chapitres de recherche les plus impressionnants de l'histoire de la robotique et de la science planétaire.