La mission Martian Moons eXploration (MMX) de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) aura à son bord un rover franco-allemand lors de son lancement en 2024. Le rover atterrira sur la lune martienne Phobos et explorera sa surface pendant environ trois mois. Les premiers essais d'atterrissage sont actuellement en cours au Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) à Brême (Lande- und Mobilitätstest Anlage; LAMA). A partir d'un premier modèle de développement préliminaire, les ingénieurs déterminent à quel point la conception du rover d'environ 25 kilogrammes doit être robuste pour résister à un impact sur la surface de la lune après une chute libre d'environ 40 à 100 mètres.

« Dans des conditions de laboratoire, nous laissons tomber le modèle préliminaire du MMX Rover d'une hauteur de cinq centimètres sur une surface variable à différents angles, " explique le Test Manager Michael Lange du DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems. " De cette façon, étant donné que Phobos n'a qu'environ deux millièmes de la gravité terrestre à sa surface, nous pouvons simuler l'intensité de l'impact pour la structure du rover. » Un défi particulier est que le rover en chute libre pourrait arriver à la surface dans n'importe quelle orientation, peut-être aussi heurter un rocher. "Pour simuler cette situation, nous utilisons deux hémisphères de diamètres deux et neuf centimètres qui sont positionnés dans un lit de sable, en plus d'une assiette plate, " explique Michael Wrasmann du DLR Institute of Space Systems. " L'emplacement exact de l'atterrissage à la surface de Phobos est une question de hasard et nous utilisons ces analyses pour nous préparer aux différents scénarios possibles. "

Noyaux en nid d'abeille en aluminium

Le modèle d'essai préliminaire en laboratoire ressemble déjà au MMX Rover final, avec deux roues montées et deux roues factices et un système de sécurité mécanique pour le lancement et l'atterrissage . Il est utilisé pour détecter et traiter les faiblesses structurelles potentielles de manière aussi détaillée que possible. Le boîtier de 47,5 centimètres sur 55 centimètres sur 27,5 centimètres du rover est une construction légère comprenant des composants sandwich renforcés avec précision avec des couches extérieures en polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) et des noyaux en nid d'abeille en aluminium. En plus des tests de laboratoire, des simulations informatiques approfondies sont également en cours pour couvrir un large éventail d'autres situations d'atterrissage. Afin d'améliorer la précision du modèle de simulation mécanique, des tests sur le comportement vibratoire de la structure du rover sont également menés dans le cadre de la campagne. Les résultats des expériences aideront les chercheurs à définir plus en détail la conception du MMX Rover. « En 2021, nous prévoyons de tester un modèle structurel significativement plus représentatif équipé de tous les composants du système de mouvement. Celui-ci se compose de quatre roues fixées à des pieds mobiles et d'un mécanisme pliable à l'arrière du rover. Si le rover atterrit sur le côté, ce mécanisme l'amènera dans une position où il pourra se déplacer de manière autonome dans l'orientation finale de conduite et déployer ses panneaux solaires, " explique le chef de projet global du DLR pour le MMX Rover, Markus Grebenstein du Centre de robotique et de mécatronique (RMC) du DLR à Oberpfaffenhofen.

En plus des contraintes structurelles causées par l'atterrissage, le rover sera exposé à des conditions environnementales extrêmes. Phobos chauffe de -150 à +50 degrés Celsius au cours d'un cycle jour-nuit qui dure un peu plus de sept heures. L'intérieur du rover doit être activement maintenu à une température relativement constante pour garantir la qualité des mesures scientifiques. "Pour cette raison, des tests approfondis du comportement en température du rover seront également réalisés en 2021 à l'aide d'un modèle thermique, " poursuit Grebenstein.

Le lancement du rover avec la mission JAXA Martian Moons eXploration (MMX) est prévu pour 2024, avec insertion sur l'orbite de Mars en 2025. Les cibles de la mission sont les deux lunes Phobos et Deimos, qui pourraient être des astéroïdes capturés par la planète rouge ou qui pourraient s'être formés à la suite de la collision d'un corps plus gros avec Mars. Le mécanisme de formation de Mars, Le système Phobos et Deimos est l'une des clés pour une meilleure compréhension de la formation des planètes dans le système solaire. L'atterrissage du rover MMX dans le cadre de la mission est prévu fin 2026 ou début 2027. Il passera environ 100 jours à analyser en détail les propriétés de surface de la lune martienne et contribuera ainsi à résoudre l'énigme scientifique concernant son origine.