Vue d'artiste du rover ExoMars de l'ESA (premier plan) et de la plate-forme scientifique russe (arrière-plan) sur Mars. Crédit :ESA/ATG medialab
Dans la vie de tous les jours, nous regardons et touchons les choses pour découvrir de quoi elles sont faites. Une technique scientifique puissante fait de même en utilisant des lasers – et dans deux ans, elle volera dans l'espace pour la première fois.
Un chercheur travaillant avec l'ESA a étudié comment les lasers pourraient être utilisés dans de futures missions spatiales.
"Nous tirons un laser sur un matériau d'intérêt, " explique Melissa McHugh de l'Université de Leicester au Royaume-Uni, « et mesurer à quel point sa couleur change à mesure qu'elle se disperse à la surface, identifier les molécules responsables.
"Il s'agit d'une technique bien établie sur terre - utilisée dans toutes sortes de domaines, de la sécurité à la pharmacologie en passant par l'histoire de l'art - soit en laboratoire, soit à l'aide d'appareils portatifs."
Le rover ExoMars de l'ESA transportera la première unité de ce type dans l'espace en 2020 pour aider à rechercher des biomarqueurs potentiels de la vie passée ou présente sur Mars, et les restes minéraux de la chaleur de la planète, passé humide.
"Mes recherches ont porté sur jusqu'où nous pouvons étendre la technique à l'avenir, " ajoute Mélissa.
"Le rover de l'ESA tirera son laser sur des échantillons écrasés qui ont été prélevés à l'intérieur, mais nous pouvons également utiliser la technique à de plus grandes distances – cela a déjà été fait sur des centaines de mètres."
Le propre Mars Rover 2020 de la NASA transportera un instrument similaire sur un mât externe pour la télédétection d'affleurements rocheux prometteurs.
Analyse sur place des roches basaltiques du complexe volcanique de Bjockfjord sur l'île de Spitzberg, Norvège, lors des tests pour ExoMars. À gauche, une image haute résolution d'une roche basaltique montre les taches identifiées pour une analyse plus approfondie. Sur la droite, les résultats de la spectroscopie Raman au laser obtenus dans certains de ces spots sélectionnés; aux points 5 et 6, Raman a détecté du b-carotène et du pyroxène organiques. Ce test a été effectué pendant le développement de l'instrument Raman Laser Spectrometer, devrait voler sur le rover ExoMars 2020 de l'ESA. Crédit :ESA - Equipe Raman, AMASE
"Il y a eu beaucoup de travail ici sur Terre pour étendre cette technique, " dit Mélissa, "pour aider à détecter les explosifs, par exemple, ou des matières nucléaires.
"Cela nécessite un puissant laser pulsé, ainsi qu'une caméra synchronisée sensible pour détecter la lumière réfléchie - en gardant à l'esprit que seul un photon sur un million du laser est diffusé."
Le scientifique indien Chandrasekhara Raman a reçu un prix Nobel pour avoir découvert l'effet, suite à son intérêt à comprendre pourquoi la mer est bleue.
Avec la technologie sur le point d'être éprouvée en vol, les planificateurs de mission étudient des applications de suivi pour l'espace, et la recherche de Melissa se concentre sur l'établissement de ce qui peut et ne peut pas être fait.
"Il y a beaucoup d'excitation à prendre cette technique puissante et à l'utiliser sur d'autres planètes, " commente-t-elle, "mais bien sûr il y a toutes sortes de masses, restrictions de volume et de relais de données.
Test du prototype de spectroscopie laser Raman pour le rover ExoMars de l'ESA, qui se déroule dans la mine de sel de Boulby dans le North Yorkshire, qui a des similitudes géologiques avec la surface de Mars, y compris les dépôts de chlorure et de sulfate. Crédit :Matthew Gunn
"Une partie de mon travail consiste à donner aux équipes une estimation fiable des performances de leur appareil dans différentes configurations :quel type de laser, quel type d'échantillons, quel genre de conditions de lumière ambiante?
"Par exemple, il semble qu'au lieu d'exiger des instruments sophistiqués pour la télédétection, il existe des moyens d'optimiser les caméras CCD existantes qualifiées pour l'espace pour les rendre adaptées."
Melissa a effectué plusieurs visites au centre technique de l'ESA à Noordwijk, les Pays-Bas, d'utiliser ses installations. Par exemple, elle a exposé des instruments à des radiations pour évaluer comment leurs performances se dégraderaient dans les conditions difficiles de la Lune, Mars ou l'espace lointain.
