Les échantillons qu'Apollo 11 a ramenés de la Lune sur Terre étaient les premiers de l'humanité provenant d'un autre corps céleste. La prochaine mission du rover Mars 2020 Perseverance de la NASA collectera les premiers échantillons d'une autre planète (la rouge) pour un retour sur Terre lors de missions ultérieures. A la place des astronautes, le rover Persévérance s'appuiera sur les plus complexes, mécanisme capable et le plus propre jamais envoyé dans l'espace, le système de mise en cache des échantillons.

Les 39 derniers des 43 tubes d'échantillonnage au cœur du système d'échantillonnage ont été chargés, ainsi que l'ensemble de rangement qui les tiendra, à bord du rover Perseverance de la NASA le 20 mai au Kennedy Space Center en Floride. (Les quatre autres tubes avaient déjà été chargés à différents endroits dans le système de mise en cache des échantillons.) L'intégration des tubes finaux marque une autre étape clé dans la préparation de l'ouverture de la période de lancement du rover le 17 juillet.

"Bien que vous ne puissiez vous empêcher de vous émerveiller de ce qui a été accompli à l'époque d'Apollon, ils avaient une chose pour eux que nous n'avons pas :des bottes sur le sol, " a déclaré Adam Steltzner, ingénieur en chef de la mission du rover Mars 2020 Perseverance au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. "A nous de collecter les premiers échantillons de Mars pour le retour sur Terre, à la place de deux astronautes, nous avons trois robots qui doivent travailler avec la précision d'une montre suisse."

Alors que beaucoup de gens considèrent le rover Perseverance comme un seul robot, cela s'apparente en fait à une collection de robots travaillant ensemble. Situé à l'avant du rover Persévérance, le Sample Caching System lui-même est composé de trois robots, le plus visible étant le bras robotique du rover de 2 mètres de long. Boulonné à l'avant du châssis du rover, le bras à cinq articulations porte une grande tourelle qui comprend une perceuse à percussion rotative pour collecter des échantillons de carottes de roche et de régolithe martien (roche brisée et poussière).

Le deuxième robot ressemble à une petite soucoupe volante intégrée à l'avant du rover. Appelé le carrousel de bits, cet appareil est l'intermédiaire ultime pour toutes les transactions d'échantillons sur Mars :il fournira des forets et des tubes d'échantillon vides à la perceuse et déplacera plus tard les tubes remplis d'échantillons dans le châssis du rover pour évaluation et traitement.

Le troisième robot du système de mise en cache d'échantillons est le bras de manipulation d'échantillons de 1,6 pied (0,5 mètre de long) (connu par l'équipe sous le nom de « bras T. rex »). Situé dans le ventre du rover, il reprend là où le carrousel de bits s'arrête, déplacer les tubes d'échantillons entre les stations de stockage et de documentation ainsi que le carrousel de bits.

Précision horloger

Tous ces robots doivent fonctionner avec une précision d'horloge. Mais là où le chronomètre suisse typique compte moins de 400 pièces, le Sample Caching System en a plus de 3, 000.

"Ça fait beaucoup, mais vous commencez à réaliser le besoin de complexité lorsque vous considérez que le Sample Caching System est chargé de forer de manière autonome dans la roche de Mars, retirer des échantillons de carottes intacts, puis les sceller hermétiquement dans des récipients hyperstériles qui sont essentiellement exempts de toute matière organique d'origine terrestre qui pourrait gêner les analyses futures, " a déclaré Steltzner. " En termes de technologie, c'est le plus compliqué, mécanisme le plus sophistiqué que nous ayons jamais construit, testé et préparé pour le vol spatial."

Le but de la mission est de collecter une douzaine d'échantillons ou plus. Alors, comment ce robot à trois, collection labyrinthique de moteurs de la taille d'un coffre à vapeur, réducteurs planétaires, les encodeurs et autres appareils travaillent tous méticuleusement ensemble pour les prendre ?

"Essentiellement, après que notre perceuse à percussion rotative prélève une carotte, il se retournera et s'arrimera avec l'un des quatre cônes d'amarrage du carrousel de bits, " a déclaré Steltzner. " Ensuite, le carrousel de trépans fait pivoter ce trépan rempli de Mars et un tube d'échantillonnage vers le bas à l'intérieur du rover jusqu'à un endroit où notre bras de manipulation d'échantillons peut le saisir. Ce bras tire le tube d'échantillon rempli hors du foret et le prend pour qu'il soit imagé par une caméra à l'intérieur du système de mise en cache d'échantillons. »

Après l'imagerie du tube d'échantillon, le petit bras robotique le déplace vers la station d'évaluation du volume, où une baguette s'enfonce dans l'échantillon pour évaluer sa taille. « Ensuite, nous revenons en arrière et prenons une autre image, " dit Steltzner. " Après cela, nous prenons un sceau - un petit bouchon - pour le haut du tube d'échantillon et retournons pour prendre une autre image."

Prochain, le Sample Caching System place le tube dans la station de scellage, où un mécanisme ferme hermétiquement le tube avec le bouchon. « Ensuite, nous enlevons le tube, " a ajouté Steltzner, "et nous le remettons dans le stockage d'où il a commencé."

Faire concevoir et fabriquer le système, puis intégré à Persévérance a été un effort de sept ans. Et le travail n'est pas terminé. Comme pour tout le reste sur le rover, il existe deux versions du Sample Caching System :un modèle de test d'ingénierie qui restera ici sur Terre et le modèle de vol qui se rendra sur Mars.

"Le modèle d'ingénierie est en tous points identique au modèle de vol, et c'est notre travail d'essayer de le casser, " a déclaré Kelly Palm, l'ingénieur d'intégration du système de mise en cache des échantillons et le responsable des tests Mars 2020 au JPL. "Nous faisons cela parce que nous préférons voir les choses s'user ou se casser sur Terre que sur Mars. Nous avons donc mis le modèle de test d'ingénierie à l'épreuve pour informer notre utilisation de son jumeau de vol sur Mars."

À cette fin, l'équipe utilise différentes roches pour simuler des types de terrain. Ils les forent sous différents angles pour anticiper toute situation imaginable dans laquelle le rover pourrait se trouver et où l'équipe scientifique pourrait vouloir prélever un échantillon.

"De temps en temps, Je dois prendre une minute et contempler ce que nous faisons, " a déclaré Palm. " Il y a quelques années à peine, j'étais à l'université. Maintenant, je travaille sur le système qui sera chargé de collecter les premiers échantillons d'une autre planète pour un retour sur Terre. C'est assez génial."

Persévérance est un scientifique robotique pesant environ 2, 260 livres (1, 025 kilogrammes). La mission d'astrobiologie du rover recherchera des signes de vie microbienne passée. Il caractérisera le climat et la géologie de la planète, collecter des échantillons pour un futur retour sur Terre, et ouvrir la voie à l'exploration humaine de la planète rouge. Peu importe le jour où Persévérance décolle du 17 juillet au 17 août. 11 période de lancement, il atterrira au cratère Jezero de Mars le 18 février, 2021.