Image montrant l'image de HiRISE, Beagle 2 simulé à la même échelle en gros plan et comparaison entre l'image réelle et l'image simulée à l'aide de pixels de taille HiRISE en gros plan. Crédit :De Montfort University/University of Leicester/Beagle 2/NASA/JPL/University of Arizona
Les scientifiques de Leicester ont fait un pas de plus pour comprendre exactement ce qui est arrivé au malheureux Mars Lander Beagle 2, grâce à une technique de recherche innovante.
La sonde a été découverte sur la planète rouge en novembre 2014, mais l'incertitude entourait ce qui avait causé son incapacité à communiquer avec la Terre.
Maintenant, une collaboration entre l'Université De Montfort et l'Université de Leicester, a utilisé la technologie de modélisation 3D pour révéler pour la première fois que Beagle 2 en a déployé au moins trois, et peut-être les quatre, des panneaux solaires qu'il était censé installer après avoir touché la surface de la planète.
La découverte réécrira les connaissances scientifiques sur le Lander frappé – on pensait auparavant que peut-être seulement (aussi peu que) deux des quatre panneaux solaires avaient été déployés.
Beagle 2 faisait partie de la mission Mars Express de l'ESA lancée en juin 2003. Mars Express est toujours en orbite autour de Mars et renvoie des données scientifiques sur la planète. Beagle 2 a été éjecté avec succès du vaisseau spatial Mars Express de l'ESA le 19 décembre 2003, mais n'a pas réussi à envoyer de signal le jour de Noël - son jour d'atterrissage prévu sur Mars. Il a été présumé perdu jusqu'à plus d'une décennie plus tard, lorsque le mystère de ce qui est arrivé à la mission a été résolu grâce à des images prises par Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA.
Malgré sa détection, en raison de la petite taille de l'atterrisseur et de la résolution de la caméra HiRISE sur le MRO, la configuration exacte de l'atterrisseur sur Mars n'était pas claire, malgré la collecte de 8 images de l'atterrisseur et l'utilisation de techniques avancées de traitement d'images.
Maintenant, les chercheurs de l'Université De Montfort et de l'Université de Leicester ont travaillé ensemble pour trouver une nouvelle façon de détecter la configuration de l'atterrisseur.
Professeur Mark Sims, L'ancien directeur de mission Beagle 2 et professeur d'astrobiologie et d'instrumentation spatiale à l'Université de Leicester a proposé le concept d'"analyse de réflexion" - consistant à faire correspondre des images simulées et réelles de Beagle 2.
Image montrant l'orientation de l'atterrisseur, et Tilt qui permet la meilleure correspondance. Crédit :Université De Montfort
La technique est basée sur la simulation de configurations possibles de l'atterrisseur à la surface et sur la comparaison de la lumière du Soleil réfléchie par l'atterrisseur simulé avec les images non traitées disponibles à partir de la caméra HiRISE à un certain nombre d'angles solaires différents.
Le professeur Sims s'est tourné vers une équipe de l'Université De Montfort pour réaliser son concept. Logiciels disponibles dans le commerce utilisés pour la modélisation 3D, animation, les effets visuels et la conception de la simulation ont été adaptés pour permettre cette analyse.
Nick Higgett, responsable de l'équipe de simulation de l'Université De Montfort, a déclaré :« Ce fut une collaboration passionnante avec le Centre de recherche spatiale de l'Université de Leicester. L'équipe De Montfort était responsable de tous les travaux de simulation 3D pour tester le concept d'analyse de réflexion. Afin de fais ça, notre spécialiste de la visualisation Teodora Kuzmanova a dû créer un modèle 3D physiquement précis du Beagle 2 Mars Lander avec des surfaces qui refléteraient avec précision la lumière du soleil virtuelle. L'angle du soleil a dû être simulé ainsi que la position d'une caméra virtuelle qui pourrait prendre des photos équivalentes à Reconnaissance Orbiter de la NASA. Enfin, ces images devaient être pixelisées pour correspondre à la résolution des images de l'Orbiter.
"La comparaison visuelle entre les images réelles et simulées pourrait alors commencer à identifier quelle configuration d'atterrissage (1, 2, 3 ou 4 panneaux solaires déployés) était la meilleure solution. Il s'agissait à l'origine d'un projet de démonstration de principe. Cependant, nous sommes ravis de dire que nous sommes allés bien au-delà de ce plan initial pour parvenir à cette conclusion passionnante que Beagle 2 ne s'est pas écrasé mais a atterri et a probablement déployé la plupart de ses panneaux. Espérons que ces résultats aideront à résoudre un mystère de longue date et profiteront à toutes les futures missions sur Mars. »
Le professeur Mark Sims a ajouté:"Bien que le concept de "l'analyse de réflexion" soit le mien, je ne savais pas que cela fonctionnerait. Grâce aux efforts de l'équipe de l'Université De Montfort, ils ont prouvé que ce concept pouvait fonctionner et nous avons rassemblé plus d'informations sur l'échec de Beagle 2 à communiquer et nous sommes un peu plus près de savoir ce qui s'est passé. En réalité, nous ne saurons bien sûr jamais exactement ce qui a causé son échec à communiquer après ce qui a été confirmé comme un atterrissage réussi, ce qui était une réalisation fantastique de l'équipe Beagle 2. Le travail montre de manière frustrante que Beagle 2 a été si près de fonctionner comme prévu sur Mars.
"Cette collaboration universitaire unique entre les scientifiques de l'espace et les concepteurs numériques a permis de mettre en pratique et de tester ce concept d'analyse de réflexion et de produire finalement ces résultats passionnants."
Image montrant un bouclier thermique simulé, images réelles du bouclier thermique et image simulée à l'aide de pixels HiRISE. Crédit :De Montfort University/University of Leicester/Beagle 2/NASA/JPL/University of Arizona
Nick Higgett, leader du groupe MA Digital Design chez DMU, en collaboration avec les spécialistes 3D Teodora Kuzmanova et le Dr Eric Tatham, utilisé un logiciel 3D pour modéliser la scène en trois dimensions, réglage de la position du soleil et de l'angle de repos et de l'orientation du Beagle 2, dépliant les quatre panneaux solaires sous différents angles en tenant compte des conditions d'éclairage de la planète jusqu'à ce qu'ils trouvent la meilleure correspondance visuelle avec ce que les images originales de la NASA ont montré. Ces simulations ont ensuite été ajustées pour reproduire la résolution et le point de vue du vaisseau spatial de la NASA.
Marc Sims, Professeur d'astrobiologie et d'instrumentation spatiale à l'Université de Leicester (UL), ancien chef de mission Beagle 2 qui a dérivé le concept et le Dr Jim Clemmet, ancien ingénieur en chef de Beagle 2, a conseillé l'équipe DMU sur les détails techniques de l'atterrisseur et de Mars. Le professeur Sims et ses collègues de l'UL ont comparé les images (simulées et réelles) à un niveau détaillé et ont dérivé les correspondances proches.
Ce travail a confirmé que la transmission de l'antenne aurait probablement été entravée par un des panneaux ne se dépliant pas correctement, confirmant la théorie supposée précédemment.
M. Higgett a déclaré que c'était aussi proche d'une explication définitive que possible sans atterrir sur la planète elle-même.
La configuration à quatre panneaux la mieux adaptée est à un angle d'inclinaison différent - en termes d'angle des panneaux par rapport au couvercle du Beagle 2 - de la configuration à 3 panneaux. Cette analyse confirme également que le bouclier thermique avant du Beagle 2 a été détecté sur Mars et que sa configuration et son orientation sont désormais également connues. Ce travail apporte des informations supplémentaires à l'analyse des raisons pour lesquelles Beagle 2 n'a pas réussi à transmettre depuis la surface de Mars et complète d'autres techniques telles que l'imagerie à super-résolution telle que menée par le professeur Jan-Peter Muller et son équipe de l'University College de Londres annoncée en avril 2016.
Les chercheurs, qui envisagent de publier leurs conclusions, ajouter :« L'analyse actuelle est, selon nous, pleinement cohérente avec cet autre travail qui combine des données de tous les différents angles du soleil.
"Ce travail confirme (en outre) que l'Entrée, La séquence de descente et d'atterrissage (EDL) pour Beagle 2 a fonctionné comme prévu et l'atterrisseur a atterri avec succès sur Mars le jour de Noël 2003.
"Toutefois, pour une raison non encore confirmée et non détectée, il n'a pas communiqué après l'atterrissage, bien que le déploiement incomplet pour une raison inconnue continue d'être la cause principale probable, en particulier dans le cas d'un déploiement à trois panneaux où l'antenne RF serait incapable de transmettre à travers le quatrième panneau non déployé."
Les scientifiques ajoutent que la technique "d'analyse de réflexion" utilisée pour cette recherche pourrait trouver des applications dans d'autres domaines où une source d'éclairage est présente et la cible a un ensemble limité de configurations et est de nature hautement réfléchissante. "Une analyse plus poussée des images Beagle 2 à l'aide de la technique, sous réserve de financement supplémentaire et idéalement d'autres images à une variété d'angles de soleil, pourrait mieux définir la configuration du premier atterrisseur britannique de l'ESA à atterrir sur Mars, " déclarent-ils.
