Si vous pouviez vous tenir à la surface de Mars, qu'entendriez-vous ? Alors que huit missions ont rendu des vues époustouflantes depuis la surface de la planète rouge, aucun n'a renvoyé de son.

C'est sur le point de changer. Le rover Persévérance de la NASA, qui est à quelques jours de partir en mission pour rechercher des signes de vie passée et collecter des échantillons pour un futur retour sur Terre, n'en aura pas, mais deux micros à bord. On écoutera le rover plonger dans l'atmosphère martienne pour atterrir, et un autre enregistrera des sons pendant que le rover effectue son travail scientifique dans le cratère Jezero, un ancien delta de rivière où la vie a peut-être prospéré.

Si tout va bien, Les microphones de Perseverance répondront aux souhaits du co-fondateur de la Planetary Society Carl Sagan, qui a écrit une lettre à la NASA en 1996 exhortant l'agence spatiale à envoyer un microphone sur Mars.

"Même si seulement quelques minutes de sons martiens sont enregistrées à partir de cette première expérience, l'intérêt public sera élevé et l'opportunité d'exploration scientifique réelle, " a écrit Sagan.

Au moins trois missions sur Mars avant Persévérance ont eu des microphones dans le cadre de leur conception. La première, qui s'est envolé vers Mars en 1999 à bord du Mars Polar Lander de la NASA, a été parrainé par la Planetary Society, et est devenu le premier instrument scientifique financé par le crowdfunding à voler vers une autre planète. L'atterrisseur polaire s'est écrasé à la surface, mais d'autres tentatives suivraient. Cependant, jusque là, aucun n'a réussi.

"Les sons de Mars sont quelque chose que le public a longtemps trouvé fascinant et, par conséquent, que la Planetary Society a adopté et poursuivi, " a déclaré Bruce Betts, scientifique en chef de la Planetary Society. "Cela remonte à nos premières idées d'étendre les sciences spatiales au public, donc ce concept d'engager nos sens avec un autre monde d'une toute nouvelle manière est quelque chose en quoi la Planetary Society a cru. Et maintenant nous espérons qu'il se concrétisera.

Les microphones de la persévérance

Des deux micros de Persévérance, l'un fait partie de l'Entrée, Système de descente et d'atterrissage (EDL) chargé d'amener en toute sécurité le rover à travers l'atmosphère de Mars jusqu'à la surface. L'audio de ce microphone sera associé à une vidéo en couleur prise par des caméras EDL. Cela permettra aux téléspectateurs de découvrir à quoi ressemble et sonne l'atterrissage sur Mars pour la toute première fois.

Le deuxième microphone est inclus dans l'instrument scientifique SuperCam du rover, une version de nouvelle génération de la ChemCam à zapping laser du rover Curiosity. Comme son prédécesseur, SuperCam utilise un faisceau laser infrarouge pour chauffer et vaporiser les roches et le sol martien. Une caméra spéciale peut alors déterminer la composition chimique des matériaux vaporisés, et détecter la présence de tout composé organique - une grande variété de composés à base de carbone qui constituent les protéines de la vie telle que nous la connaissons.

Quand SuperCam fait exploser un rocher, le son éclatant qui en résulte donnera aux scientifiques des indices sur la composition de la roche. Mais il pourra aussi enregistrer les sons du rover faisant son travail, dit Greg Delory, le PDG et co-fondateur de la société de matériel spatial Heliospace. Delory est conseillère pour l'équipe micro de SuperCam, et a aidé à concevoir le microphone original de Mars de la Planetary Society.

"En entendant comment le mât pivote, les roues tournent, ou entendre le son d'autres instruments peut également être un outil de diagnostic technique important, " il a dit.

La caractéristique la plus attendue du microphone est peut-être qu'il enregistrera également les sons de Mars lui-même. Entendra-t-on le hurlement du vent martien ? Les tempêtes martiennes produisent-elles du tonnerre comme sur Terre ?

Le premier microphone de Mars

L'idée d'un microphone sur Mars est venue de la planétologue Janet Luhmann de l'Université de Californie, Berkeley au milieu des années 90.

« J'avais été impliqué dans la science martienne et la planification de la mission martienne pendant quelques années, et je suis devenu curieux de savoir pourquoi personne n'avait considéré le son comme faisant partie du spectre de perception que nous cherchons à atteindre avec les robots, " elle a dit.

Luhmann et quelques collègues scientifiques du Space Science Lab de l'UC Berkeley ont commencé à fouiller avec l'idée, en utilisant des pièces standard comme des micros pour appareils auditifs, et testé le concept dans des conditions semblables à celles de Mars à la soufflerie de Mars au centre de recherche Ames de la NASA. Les résultats étaient prometteurs, et les scientifiques de Berkeley ont commencé à penser que la NASA pourrait être disposée à faire voler le microphone sur Mars comme instrument de conduite.

Luhmann a approché la Planetary Society pour parrainer le microphone de Mars. Co-fondateurs de la société Bruce Murray, Carl Sagan, et Lou Friedman étaient intrigués, reconnaître la valeur d'intérêt public d'un tel instrument. Mais lorsqu'ils ont présenté le concept au comité consultatif scientifique de la mission Mars Polar Lander de la NASA, qui serait lancé début 1999, l'idée d'un microphone a été rejetée d'emblée. Il n'y avait aucune valeur scientifique, dit le comité.

"Cela rappelait beaucoup les tout premiers jours des missions planétaires, " se souvient Friedman. " Les caméras n'étaient pas incluses dans le premier vaisseau spatial Pioneer et Mariner parce que la sagesse scientifique de l'époque était que l'imagerie n'était qu'une cascade; ce n'était pas de la bonne science. Il est difficile d'imaginer que maintenant, mais le comité consultatif à l'époque pensait qu'entendre des sons sur Mars n'était qu'une cascade, trop."

A peu près à la même époque, L'administrateur de la NASA, Dan Goldin, était à l'origine d'une initiative appelée "Mars Together" qui promouvait l'idée d'une coopération scientifique russe et américaine sur les futures missions sur Mars, parallèlement au nouveau partenariat des pays sur la Station spatiale internationale. Par conséquent, un instrument LIDAR russe pour étudier la poussière dans l'atmosphère de Mars avait été choisi pour voler sur Mars Polar Lander.

En utilisant les connexions forgées lors des efforts passés de la Planetary Society pour rassembler les scientifiques soviétiques et américains pendant la guerre froide, Friedman et Luhmann ont demandé au chercheur principal du LIDAR russe, Viacheslav Linkin, s'il était intéressé par l'ajout du minuscule Mars Microphone à son instrument. Linkin a dit oui.

Soutenu par une vague d'intérêt du public pour entendre les sons de Mars, La Planetary Society a collecté 100 $, 000 pour construire le microphone de Mars. Delory, l'un des collègues scientifiques de Luhmann à Berkeley à l'époque, a rejoint le projet et a dirigé l'effort technique pour intégrer l'unité de microphone sur le LIDAR sans nécessiter aucun réglage de la puissance, le volume, et les attributions de poids que la NASA avait données à l'instrument russe.

"Le microphone Mars original que nous avons construit était une petite boîte intelligente, environ 5 centimètres de chaque côté, pesant 50 grammes, " a déclaré Delory. " Le microphone a été conçu pour les environnements extrêmes, et nous l'avons suffisamment testé pour savoir à quel point il était robuste."

Lui et son équipe ont soumis l'appareil à tous les tests imaginables, en utilisant des chambres à vide et thermiques et des tables à secousses pour s'assurer qu'il survivrait au lancement, croisière, atterrissage, et opérant dans l'environnement hostile de Mars, ainsi que de fonctionner dans tous les modes dans lesquels ils avaient été câblés. Le microphone a fonctionné parfaitement grâce à l'intégration et aux tests avec le LIDAR, et quand ils l'ont accroché à l'atterrisseur, ça a parfaitement fonctionné.

Répondre aux contraintes de données de la NASA pour le microphone s'avérerait être un défi, avec l'équipe travaillant exceptionnellement dur pour affiner l'électronique qui traitait et gérait les enregistrements sonores.

"Lorsque vous êtes un module complémentaire d'éducation et de sensibilisation du public, vous n'êtes pas alloué une grande partie du budget de données, " a déclaré Delory. "Nous ne voulions pas non plus renvoyer des données sans sons ou sans sons intéressants, nous avons donc utilisé une puce de reconnaissance vocale qui capterait les sons du micro et réduirait les données à quelque chose de vraiment gérable."

La solution impliquait plusieurs astuces :le microphone pouvait enregistrer pendant une heure et ne renvoyer que les sons les plus forts. Il pourrait également prendre des échantillons audio aléatoires pendant des périodes de temps spécifiques pour éviter d'avoir à renvoyer chaque seconde de données.

Déceptions et grands espoirs

Mars Polar Lander a décollé de Cap Canaveral, Floride le 3 janvier 1999. Le vaisseau spatial a fait tout le chemin vers Mars, et a commencé sa descente à la surface le 3 décembre. Soudainement, le vaisseau spatial a semblé disparaître sans laisser de trace. Les contrôleurs ont perdu le signal du vaisseau spatial et malgré les efforts répétés pour rétablir les communications, On n'a plus jamais entendu parler de MPL. Après une enquête approfondie, les ingénieurs ont conclu que le scénario le plus probable était que la mort de MPL s'est produite lorsque l'atterrisseur a pensé que la secousse du déploiement des jambes d'atterrissage était l'atterrissage, donc il a coupé ses moteurs trop tôt. Il s'est probablement écrasé à grande vitesse sur la surface de Mars.

"C'était une grosse déception, " se souvient Luhman. " Depuis que le Mars Microphone avait fait sensation auprès du public et de la presse, nous avions une salle de conférence ouverte dans notre laboratoire pour accueillir l'événement d'atterrissage et célébrer. Mais quand on sut que l'atterrissage avait échoué, il y avait quelques personnes qui restaient pour une réaction mais surtout il y avait un exode. C'était une fin assez triste pour notre projet, et nous pensions qu'il y avait peu de chances de refaire. »

Mais l'intérêt pour le projet de microphone sur Mars s'est poursuivi. Immédiatement après la perte de Polar Lander, une deuxième opportunité de faire voler l'expérience du microphone a été offerte par l'agence spatiale française CNES lors de sa mission Netlander, lancement prévu en 2007. Netlander se composait de quatre petits atterrisseurs identiques à travers la planète qui étudieraient l'atmosphère de Mars, surface, et intérieur. Cependant, la mission a été annulée en 2004 en raison de difficultés de financement.

La NASA a finalement eu l'idée d'un microphone martien pour son atterrisseur Phoenix, qui a atterri près du pôle nord de Mars en 2008. Le microphone de Phoenix faisait partie de son système d'imagerie de descente et utilisait une conception similaire au microphone d'origine sur Polar Lander. La Planetary Society aurait assuré la sensibilisation du public. Mais juste avant le lancement, les ingénieurs ont détecté un problème électronique potentiel dans le microphone qui pourrait affecter d'autres systèmes, et le micro a été désactivé.

"Il y avait une option d'allumer le microphone après que Phoenix ait atteint ses objectifs principaux de mission d'évaluer l'habitabilité locale et de rechercher l'histoire de l'eau sur Mars, " a déclaré Betts. " Mais il y avait des priorités plus élevées ailleurs, et ils s'inquiétaient toujours d'éventuels problèmes électriques, il n'a donc jamais été allumé avant que Phoenix ne succombe aux conditions glaciales de l'hémisphère nord de Mars en novembre 2008."

La Planetary Society a tenté en vain d'obtenir des microphones sur le Spirit de la NASA, Opportunité, Curiosité, et missions InSight, ainsi que le malheureux atterrisseur Schiaparelli de l'Agence spatiale européenne qui s'est écrasé en 2016. Cela signifie qu'il appartient à Persévérance de réaliser le rêve d'entendre les sons de Mars.

"J'ai les mêmes espoirs pour cette mission qu'avec Mars Polar Lander !" dit Friedman. "Rien n'a changé pour moi à cet égard, parce que chaque fois que nous voyons la première image, ou les premières données de n'importe quelle mission, c'est toujours excitant. Attendre le premier son de Mars sera tout aussi excitant."

Les microphones à bord de Perseverance sont de conception similaire au microphone Mars original de The Planetary Society lancé en 1999. La route a été longue jusqu'à ce point, et Delory a hâte d'entendre enfin à quoi ressemble Mars.

« Cela fait longtemps que nous pouvons voir Mars du point de vue des rovers, " a-t-il dit. " Pouvoir ajouter un autre sens à notre compréhension de Mars va être incroyable. "