Il y a soixante ans, plus précisément le 15 juillet 1965, la mission Mariner 4 de la NASA a changé à jamais notre perception de la Planète Rouge. Ses clichés, capturés à une distance de seulement 9 846 kilomètres au-dessus de la surface, furent les toutes premières photographies enregistrées d'une autre planète. Ces images floues et en noir et blanc du paysage martien criblé de cratères, diffusées sur les téléviseurs à travers l'Amérique, ont brisé les notions romantiques de l'époque sur les canaux et la vie luxuriante, ouvrant un nouveau chapitre dans l'exploration spatiale. L'équipe de la mission était si impatiente de voir les résultats de la caméra de la sonde que, pendant qu'elle attendait la transmission réelle des images, elle a même créé manuellement une « peinture par numéros », attribuant des couleurs à des valeurs de données spécifiques. Leurs efforts n'étaient pas loin de la vérité, et le paysage désolé capturé par Mariner 4 a stimulé l'imagination des futurs scientifiques et ingénieurs, qui ont continué à travailler sur une série de missions, chacune révélant Mars d'une manière jamais vue auparavant. Depuis lors, des millions d'images de Mars ont été prises, beaucoup d'entre elles étant stupéfiantes à leur manière. Les images qui suivent mettent en évidence certaines des « premières » façons dont l'agence a utilisé l'imagerie pour aider à percer les secrets de Mars.

Viking 1 : Premier contact avec Mars

Le 20 juillet 1976, l'histoire a été écrite lorsque la sonde Viking 1 est devenue la première à atterrir avec succès sur Mars. La première image haute résolution qu'elle a renvoyée sur Terre montrait un paysage sec et rocheux, anéantissant les espoirs des scientifiques de découvrir de la vie à la surface. Mais les images nettes qui ont suivi, provenant de la caméra à balayage cylindrique à 360 degrés de l'atterrisseur, ont souligné la valeur scientifique de l'observation de Mars depuis le sol et ont suscité l'enthousiasme pour une visite plus ambitieuse : un engin spatial robotique capable de se déplacer sur ce monde extraterrestre. La mission Viking, composée de deux orbiteurs et de deux atterrisseurs (Viking 1 et Viking 2), a été un tournant dans l'exploration de Mars. En plus de l'imagerie de la surface, les atterrisseurs ont également mené des expériences biologiques à la recherche de signes de vie, bien que les résultats aient été ambigus et n'aient pas fourni de preuve concluante. Néanmoins, Viking a fourni des données inestimables sur l'atmosphère, le sol et la géologie de Mars, jetant les bases des futures missions.

Portrait de Mars depuis l'orbiteur Viking 1

Alors que les atterrisseurs jumeaux Viking descendaient sur Mars, chacun a été lancé depuis un orbiteur qui utilisait des caméras pour cartographier Mars d'une manière que les télescopes terrestres ne pouvaient pas. Ils ont commencé à prendre des images avant même que les atterrisseurs ne se posent, continuant à fonctionner jusqu'en 1980. Cette année-là, l'orbiteur Viking 1 a capturé des images qui ont ensuite été assemblées pour former un portrait définitif de Valles Marineris – le « Grand Canyon de Mars ». Ce vaste système de canyons, long de plus de 4 000 kilomètres, large jusqu'à 200 kilomètres et profond jusqu'à 7 kilomètres, avait été découvert plus tôt, mais les orbiteurs Viking ont fourni les premières images détaillées de son échelle impressionnante et de sa géologie complexe. La cartographie depuis l'orbite a permis aux scientifiques d'étudier les caractéristiques globales de Mars, y compris les calottes polaires, les volcans et les anciennes vallées fluviales, fournissant des informations clés sur l'histoire géologique et les changements climatiques de la planète.

Sojourner commence l'exploration

Lorsque la NASA est revenue à la surface de Mars le 5 juillet 1997 avec l'atterrisseur Pathfinder et le rover Sojourner de la taille d'un four à micro-ondes, beaucoup de choses avaient changé sur Terre depuis l'époque où les images de Mariner 4 étaient diffusées aux téléspectateurs. Désormais, Internet apportait des nouvelles 24 heures sur 24 aux ordinateurs personnels, permettant à une jeune génération de passionnés de l'espace d'assister aux premiers pas prudents d'une nouvelle forme d'exploration planétaire. Les images panoramiques depuis le sol étaient les premières depuis Viking et, dans le cadre de l'initiative « plus rapide, meilleur, moins cher » de la NASA, offraient plus de détails à un coût relativement inférieur. Sojourner, le premier rover à opérer avec succès sur Mars, était un démonstrateur technologique, mais malgré sa petite taille (environ 10,6 kg), il a fourni des données inestimables sur la composition des roches et du sol. Sa capacité à se déplacer à la surface et à mener des expériences à différents endroits a marqué le début de l'ère de l'exploration mobile de Mars, ouvrant la voie à des rovers beaucoup plus grands et plus performants à venir.

Spirit et Opportunity : Traces d'eau et tourbillons de poussière

En 2004, les rovers jumeaux de la NASA de la taille d'une voiturette de golf, Spirit et Opportunity, sont descendus sur la Planète Rouge, entamant une nouvelle phase de l'exploration martienne. Équipés de caméras panoramiques montées sur un mât et de caméras microscopiques montées sur un bras, ces engins spatiaux mobiles ont permis aux scientifiques, aux ingénieurs et au monde entier de découvrir chaque jour un nouveau terrain. Ils ont capturé des vues vives des paysages martiens et ont révélé des détails de « myrtilles » de la taille d'un galet – des sphérules d'hématite qui étaient une preuve clé de la présence passée d'eau sur Mars. Mars a commencé à ressembler moins à un monde inconnu et plus à un endroit avec des caractéristiques reconnaissables. Le 31 mars 2016, Opportunity a même capturé le passage d'un tourbillon de poussière, offrant un aperçu dynamique de l'atmosphère martienne. Les deux rovers ont largement dépassé la durée prévue de leur mission, fournissant une décennie de données et de découvertes inestimables qui ont révolutionné notre compréhension de l'histoire géologique et climatique de Mars, en particulier en ce qui concerne l'existence d'eau liquide.

MRO et HiRISE : Vues nettes depuis l'orbite

Depuis Viking, une série d'orbiteurs de plus en plus avancés sont arrivés sur Mars avec de nouveaux outils scientifiques et de nouvelles caméras. Utilisant des imageurs de plus en plus sophistiqués, ils ont cartographié les collines et les vallées de la planète, identifié des minéraux importants et trouvé des glaciers enfouis. La caméra en service sur le Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA depuis 2006, l'High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), capture souvent des dunes, des rochers et des cratères individuels, comme c'est le cas avec cette image du cratère Victoria prise le 18 juillet 2009, révélant des caractéristiques qui étaient floues sur les images précédentes. HiRISE est capable de capturer des images avec une résolution de 30 centimètres par pixel, ce qui permet de reconnaître des objets de la taille d'une table de cuisine. Cette capacité extraordinaire a permis non seulement une cartographie géologique détaillée, mais aussi l'identification de sites d'atterrissage potentiels pour de futurs rovers (voire des astronautes), ainsi que le suivi des changements à la surface de Mars, tels que les changements saisonniers des calottes polaires et l'activité des tempêtes de poussière. MRO, avec sa suite d'instruments, continue de fournir des données cruciales sur l'atmosphère, le climat et l'eau souterraine de Mars.

Curiosity et Perseverance : Couleur et détails sans précédent

Curiosity et Perseverance sont tous deux arrivés sur Mars (respectivement le 5 août 2012 et le 18 février 2021) équipés de caméras qui contiennent des millions de pixels dans leurs images et voient plus loin que Spirit ou Opportunity n'ont jamais pu le faire. Ils disposent également de caméras améliorées montées sur bras pour étudier les détails fins comme les particules de sable et les textures des roches. Perseverance est allé plus loin que Curiosity de plusieurs manières, notamment avec des caméras à haute vitesse qui ont montré le déploiement de son parachute et le vol de son jetpack à moteur-fusée lors de l'entrée, de la descente et de l'atterrissage sur Mars. Une autre avancée peut être vue dans les caméras d'évitement des dangers de chaque véhicule, qui aident les pilotes de rover à repérer les rochers sur lesquels ils pourraient tomber. Comme on le voit sur les premières images que chaque rover a renvoyées, les caméras en noir et blanc de Curiosity ont été améliorées en couleur et en résolution supérieure pour Perseverance, offrant des vues plus claires de la surface. Curiosity a cherché des signes d'anciens environnements habitables dans le cratère Gale, tandis que Perseverance dans le cratère Jezero recherche activement des signes de vie microbienne ancienne et collecte des échantillons de roches et de régolithe pour un futur retour sur Terre. Ces rovers représentent le summum de l'exploration robotique de Mars, combinant des instruments scientifiques avancés avec des capacités visuelles exceptionnelles.

Ingenuity : Premier vol sur une autre planète

Tout comme Pathfinder a amené le petit rover Sojourner sur Mars, le rover de nouvelle génération de la NASA, Perseverance, transportait l'hélicoptère Ingenuity. En plus de prouver que le vol dans l'air raréfié de Mars est possible, Ingenuity a utilisé une caméra couleur commerciale standard pour capturer des vues aériennes au cours de 72 vols. Lors d'un de ces vols, le 22 août 2023, Ingenuity a même aperçu Perseverance au loin dans le cratère Belva – une autre première sur la Planète Rouge. Ingenuity était un démonstrateur technologique, conçu pour montrer la faisabilité d'un vol contrôlé dans l'atmosphère martienne extrêmement raréfiée. Son succès inattendu et sa longévité ont ouvert une toute nouvelle dimension à l'exploration de Mars. Les futurs hélicoptères martiens pourraient éclaireur les chemins pour les rovers et trouver des sites scientifiquement intéressants pour les robots et les astronautes, augmentant considérablement la zone qui peut être explorée et la vitesse à laquelle cela peut être fait. La capacité de reconnaissance aérienne révolutionnera la planification des missions et permettra d'accéder à des terrains autrement inaccessibles aux rovers.

À propos des missions et de la collaboration

Il est important de noter que derrière ces réalisations impressionnantes se trouvaient des milliers de scientifiques et d'ingénieurs dévoués de diverses institutions. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, géré pour l'agence par Caltech à Pasadena, en Californie, a construit Mariner 4, les orbiteurs Viking 1 et 2, Pathfinder, Sojourner, Spirit et Opportunity, Curiosity, Perseverance et Ingenuity. Le JPL continue de gérer les rovers Curiosity et Perseverance, assurant leur fonctionnement continu et la collecte de données. Lockheed Martin Space à Denver a construit le MRO et soutient ses opérations, tandis que le JPL gère la mission. L'Université de l'Arizona, à Tucson, gère HiRISE, qui a été construit par BAE Systems à Boulder, au Colorado. Les atterrisseurs Viking 1 et 2 ont été construits par Martin Marietta ; le programme Viking était géré par le Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie. Le JPL a géré les opérations pour les atterrisseurs et les orbiteurs Viking. Ce réseau complexe de collaboration entre les agences gouvernementales, les institutions universitaires et les entreprises privées est crucial pour le succès de missions spatiales aussi ambitieuses et de grande envergure, qui continuent de repousser les limites de la connaissance et de l'exploration humaines.

L'article original a été publié sur le portail du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
Source : Advances in NASA Imaging Changed How World Sees Mars
Auteur : Andrew Good / Karen Fox / Molly Wasser