Après ExoMars, MSL quel robot explorateur envoyer sur Mars ?

Le FIL sur l'exploration du système solaire a initié une question sur la présence possible de traces biologiques mais en profondeur dans le sol martien :

Raoul a écrit:
Encore quelques arguments:
http://edition.cnn.com/2000/TECH/space/08/04/white.mars/


Article très intéressant en particulier cette dernière phrase:
"If life evolved on Mars then it did not do so in a warm surface ocean, but deep underground under high pressure, hidden in the rocks," Hoffman said in a statement.

Les robots ExoMars/Pasteur et MSL seront équipés pour des analyses chimiques et biochimiques, et pourront forer sur quelques dizaines de cm pour prélever des échantillons.

Mais si l'hypothèse de Hoffman était juste, il faudrait aller plus profond.
Que pourrait-on envisager comme mission à l'horizon 2015/2020 ?
Quelle technologies existantes sont utilisables ? Dans quel domaine faudra-t'il progresser ... en envisageant cela de façon raisonnable (ne pas oublier qu'il faut envoyer tout cela sur place avec un lanceur)

Phoenix pourra creuser sur 0,5 mètres de profondeur et Exomars pourra forer (on parle de 1 mètre)
Mais je ne me souviens pas que MSL ait cette possibilité de prévu.

Personnellement je suis toujours partisan d'un retour d'échantillon, mais les architectures proposées sont toujours hasardeuse (récupération d'échantillon en orbite). Pourquoi ne pas envisager une production in-situ de propergol comme l'a proposé Zubrin (mini Mars-Direct, mais il prèche pour sa paroisse).

Si Exomars a finalement un budge tminimum, ce qui est bien probable, sa charge utile d'instruments scientifque passera de 16kg à 8kg. Il n'est donc pas sûr que le rover arrive à forer jusqu'à 1m et faire toutes ses analyses.

montmein69 a écrit:
Mais si l'hypothèse de Hoffman était juste, il faudrait aller plus profond.
Que pourrait-on envisager comme mission à l'horizon 2015/2020 ?
Quelle technologies existantes sont utilisables ? Dans quel domaine faudra-t'il progresser ... en envisageant cela de façon raisonnable (ne pas oublier qu'il faut envoyer tout cela sur place avec un lanceur)

S’il s'avère nécessaire de forer profond , la technique du trépan solidaire d’un moteur restant en surface conduira à une charge utile à transporter trop importante avec les lanceurs actuels.
Peut -être que l'on devrait plutôt se préoccuper de mettre au point de nouvelles technologies de forage plus légères plutôt que d'envisager des lanceurs de plus en plus lourds ? Ne peut-on envisager en miniature des systèmes utilisant la technique des tunneliers, mais descendant à la verticale ? L’engin de forage en entier devrait s’enfoncer dans le forage qu’il faudrait consolider en permanence par compactage . Les périodes de forage devraient alterner avec des périodes d’évacuation des débris où l’engin remonterait en surface. Le forage devrait s’effectuer lentement pour éviter toute casse des dents en diamant du trépan et l’engin ne pourrait être animé que par une source radioactive d’énergie.

giwa a écrit:
S’il s'avère nécessaire de forer profond , la technique du trépan solidaire d’un moteur restant en surface conduira à une charge utile à transporter trop importante avec les lanceurs actuels.

Si on veut effectivement discuter d'un projet européen à moyen terme avec un budget disons "raisonnable" il faut se mettre les limites d'un lancement unique avec les contraintes de masse et de volume sous coiffe (même si on ne chipote pas et qu'on choisit le lanceur le plus lourd disponible soit une Ariane V ECA)

Ne peut-on envisager en miniature des systèmes utilisant la technique des tunneliers, mais descendant à la verticale ?
.../cut/...
Le forage devrait s’effectuer lentement pour éviter toute casse des dents en diamant du trépan et l’engin ne pourrait être animé que par une source radioactive d’énergie.

Tu évoques une contrainte aussi incontournable pour un rover qui doit se déplacer (choisir son lieu de forage), forer, analyser les échantillons, trnasmettre ses données à un orbiter : la puissance électrique disponible.

Un couplage panneaux solaires / RTG serait-il une solution à la fois souple et polyvalente ?
De ce point de vue ... pour un "foreur mini-tunnelier" comme proposé par Giwa, une alimentation autonome (donc un RTG supplémentaire) peut-elle entrer dans les contraintes ? Ou peut-on envisager une alimentation par le rover (filaire ou autre) ?

Steph a écrit:
Mais je ne me souviens pas que MSL ait cette possibilité de prévu.

Tu as raison, le bras de MSL pourra seulement utiliser des outils pour "poncer" des roches de surface et ramener les échantillons vers les instruments d'analyse.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA09201

Personnellement je suis toujours partisan d'un retour d'échantillon, mais les architectures proposées sont toujours hasardeuse (récupération d'échantillon en orbite). Pourquoi ne pas envisager une production in-situ de propergol comme l'a proposé Zubrin (mini Mars-Direct, mais il prèche pour sa paroisse).

Oui c'est alléchant ... d'autant que les moyens d'analyse des labos terrestres sont autrement plus sophistiqués que ce qui peut être embarqué sur un rover.
Mais une telle mission (encore plus si on doit apporter une usine de fabrication d'ergol) nécessitera probablement plus qu'un lancement et un financement plutôt "conséquent" ... Or ce qui est annoncé pour les contraintes sur ExoMars (diminuer le payload pour utiliser une Soyouz, comme le rappelle Mustard) nous inciterait à penser que ce n'est pas vraiment envisageable pour la prochaine mission ... sauf miracle.

Mais rien n'empêche de créer un FIL spécifique pour une mission "Mars retour d'échantillons" pour ceux qui veulent se "projeter" plus en avant dans les challenges (car pour une telle mission ... ils sont démultipliés)

Mustard a écrit:Si Exomars a finalement un budge tminimum, ce qui est bien probable, sa charge utile d'instruments scientifque passera de 16kg à 8kg. Il n'est donc pas sûr que le rover arrive à forer jusqu'à 1m et faire toutes ses analyses.

Exomars a déjà été approuvé par les états membres, et son financement est déjà en cours. Ils ont même donné 40 ou 50 millions d'Euros de plus que prévu, soit un budget total de 550 millions d'Euros (chiffre exact à vérifier). La surprise venait de l'UK qui pour la première fois, soutenait un programme spatial Européen à la niveau équivalent à la France et l'Allemagne. La palme revient à l'ITALIE pour ce projet, qui s'imposera comme maître d'oeuvre.

Donc à qq années du lancement, on peut dire qu'Exomars aura les moyens de forer :)

A la question: Après ExoMars, MSL quel robot explorateur envoyer sur Mars ?

voici un aperçu de la futur prochaine génération entièrement automatique, programmé pour apprendre et à évolué:




Bon j'avoue elle était facile.. c'est par où la sortie?? EH poussez pas :lol!:

montmein69 a écrit:

giwa a écrit:
S’il s'avère nécessaire de forer profond , la technique du trépan solidaire d’un moteur restant en surface conduira à une charge utile à transporter trop importante avec les lanceurs actuels.

Si on veut effectivement discuter d'un projet européen à moyen terme avec un budget disons "raisonnable" il faut se mettre les limites d'un lancement unique avec les contraintes de masse et de volume sous coiffe (même si on ne chipote pas et qu'on choisit le lanceur le plus lourd disponible soit une Ariane V ECA)

Ne peut-on envisager en miniature des systèmes utilisant la technique des tunneliers, mais descendant à la verticale ?
.../cut/...
Le forage devrait s’effectuer lentement pour éviter toute casse des dents en diamant du trépan et l’engin ne pourrait être animé que par une source radioactive d’énergie.

Tu évoques une contrainte aussi incontournable pour un rover qui doit se déplacer (choisir son lieu de forage), forer, analyser les échantillons, trnasmettre ses données à un orbiter : la puissance électrique disponible.

Un couplage panneaux solaires / RTG serait-il une solution à la fois souple et polyvalente ?
De ce point de vue ... pour un "foreur mini-tunnelier" comme proposé par Giwa, une alimentation autonome (donc un RTG supplémentaire) peut-elle entrer dans les contraintes ? Ou peut-on envisager une alimentation par le rover (filaire ou autre) ?

Effectivement il y a beaucoup de contraintes physiques et budgétaires à respecter . Dans un premier temps on pourrait ne percer que sur quelques dizaines de mètres avec un tel système et une alimentation électrique par panneaux solaires restant en surface.La puissance disponible serait faible, mais on prendrait tout le temps qu'il faut en forant très lentement.
Et comme le travail est le produit de la puissance par la durée 8-) ...avec le temps tout s'arrange. A raison de 5 cm par jour martien et en une année martienne ,on dépasserait largement les 20 m de profondeur :cheers:

giwa a écrit:
...
Dans un premier temps on pourrait ne percer que sur quelques dizaines de mètres avec un tel système et une alimentation électrique par panneaux solaires restant en surface.La puissance disponible serait faible, mais on prendrait tout le temps qu'il faut en forant très lentement.
Et comme le travail est le produit de la puissance par la durée 8-) ...avec le temps tout s'arrange. A raison de 5 cm par jour martien et en une année martienne ,on dépasserait largement les 20 m de profondeur :cheers:

Le LANL a développé un petit générateur nucléaire (HOMER-15) qui pourrait être utilisé pour une "taupe" martienne (un "cryobot" pour descendre sous la calotte polaire) :
http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/7974/1/03-2907.pdf
Pas tout à fait du forage ici, mais pour dire qu'on (enfin, les américains...) a sur étagère la source d'énergie qui va bien, un peu plus puissante que les RTG précédemment utilisés.

A+

Les deux variantes du cryo_bot sont intéressantes et ingénieuses.
Ces équipements sont effectivement réalisables sans avoir besoin de saut technologique très important (ils sont "sur l'étagère" comme tu dis).
Et rien n'empêcherait de les tester sur la calotte de glace antarctique par exemple.

Si on dispose d'une énergie électrique suffisante, pas impossible non plus d'avoir un nez "foreur" au lieu d'un nez "chauffant". Et donc d'envisager de s'enfoncer dans un sol rocheux.
Dans ce cas le concept de la centrale en surface peut-être plus judicieuse. Les "traces biologiques" qu'on recherche peuvent être sensibles à toute source de chaleur et de radiations.(et si on dispose d'un peu de marge sur le payload, on peut coupler avec des panneaux solaires si on n'est plus aux pôles)
Par contre se pose assez rapidement le problème d'évacuer les débris du forage. (je n'ai pas compris comment ils géraient l'eau de fonte dans le cas du cryo-bot ?) et bien sûr de remonter des échantillons.

A mes yeux, l'un des intérêts majeurs du document du JPL -et ce qui fait son sérieux- est qu'il prend en compte tous les paramètres de la mission (masse maximum, encombrement, lanceur disponible, etc ...)

lambda0 a écrit:

giwa a écrit:
...
Dans un premier temps on pourrait ne percer que sur quelques dizaines de mètres avec un tel système et une alimentation électrique par panneaux solaires restant en surface.La puissance disponible serait faible, mais on prendrait tout le temps qu'il faut en forant très lentement.
Et comme le travail est le produit de la puissance par la durée 8-) ...avec le temps tout s'arrange. A raison de 5 cm par jour martien et en une année martienne ,on dépasserait largement les 20 m de profondeur :cheers:

Le LANL a développé un petit générateur nucléaire (HOMER-15) qui pourrait être utilisé pour une "taupe" martienne (un "cryobot" pour descendre sous la calotte polaire) :
http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/7974/1/03-2907.pdf
Pas tout à fait du forage ici, mais pour dire qu'on (enfin, les américains...) a sur étagère la source d'énergie qui va bien, un peu plus puissante que les RTG précédemment utilisés.

A+

Effectivement comme le dit aussi Montmein69, tout çà est très encourageant et montre qu'il n'y a rien d'insurmontable.En particulier,le problème d'évacuation des déchets avec un peu d'ingéniosité devrait être résolu et en tout cas demander un minimum d'énergie.Peut-être l'engin de creusement devrait comporter deux modules : un foreur et une benne pour les déchets pouvant s'assembler lors de la collecte des débris et se séparer lors de l'évacuation...mais bon ,les solutions ne doivent pas manquer à un tel problème.
Cordialement,
Giwa

giwa a écrit:.Peut-être l'engin de creusement devrait comporter deux modules : un foreur et une benne pour les déchets pouvant s'assembler lors de la collecte des débris et se séparer lors de l'évacuation...mais bon ,les solutions ne doivent pas manquer à un tel problème.

Donc si j'ai compris ta suggestion, la partie avant de la taupe creuse, les matériaux sont évacués à l'arrière vers un "réservoir de stockage", quand il est plein on remonte, on prélève (tout ou partie ou rien) pour les échantillons de retour, et on évacue le surplus de matériaux autour du lander (genre le terril d'une mine) par exemple avec un bras qui s'étend à l'extérieur et supporte une petite bande porteuse (genre tapis roulant)
Car évidemment si on veut creuser un peu profond, cette évacuation de matériaux doit être finalement assez sophistiquée.
Je ne crois pas qu'on puisse envisager deux parties séparables, il faut retirer la taupe entière à chaque fois, une "reconnexion" dans le tunnel poserait des problèmes d'alignement insolubles, sans parler des poussières et graviers qui vont se détacher des paroies lors de la remontée et polluer l'interface.

montmein69 a écrit:

giwa a écrit:.Peut-être l'engin de creusement devrait comporter deux modules : un foreur et une benne pour les déchets pouvant s'assembler lors de la collecte des débris et se séparer lors de l'évacuation...mais bon ,les solutions ne doivent pas manquer à un tel problème.

Donc si j'ai compris ta suggestion, la partie avant de la taupe creuse, les matériaux sont évacués à l'arrière vers un "réservoir de stockage", quand il est plein on remonte, on prélève (tout ou partie ou rien) pour les échantillons de retour, et on évacue le surplus de matériaux autour du lander (genre le terril d'une mine) par exemple avec un bras qui s'étend à l'extérieur et supporte une petite bande porteuse (genre tapis roulant)
Car évidemment si on veut creuser un peu profond, cette évacuation de matériaux doit être finalement assez sophistiquée.
Je ne crois pas qu'on puisse envisager deux parties séparables, il faut retirer la taupe entière à chaque fois, une "reconnexion" dans le tunnel poserait des problèmes d'alignement insolubles, sans parler des poussières et graviers qui vont se détacher des paroies lors de la remontée et polluer l'interface.

Objection valable! Donc il faudra prendre son temps...et puis on ne sera pas des pétroliers...donc "Time is not money" :)

En supposant que le tunnelier remonte des échantillons, que le petit rover ramène des échantillons de surface ...
Quelles expérimentations sont à envisager pour détecter des composants pré-biotiques ou biologiques .... saura-t'on seulement quoi détecter ? :?:

Les quatre expérimentations de la mission Viking avaient été pas mal critiquées (ensuite) car peu adaptées pour détecter des traces de vie susceptibles d'exister dans les conditions martiennes.

http://www.resa.net/nasa/mars_life_viking.htm

A l'époque, notamment on ne connaissait pas les extrêmophiles et les métabolismes très particuliers qu'ils utilisent.

Celles prévues pour MSL et ExoMars prennent-elles en compte ces objections ?
Je crois que même pour les exo-biologistes il n'est pas facile de répondre à la question "quoi chercher ?", et donc de décider les expériences à embarquer.

Face à la question : "comment creuser profond quand on ne dispose pas de beaucoup d'énergie", mon imagination parfois un peu fantasque s'est appuyée sur les quelques connaissances dont je dispose en matière d'exploitation minière pour émettre une hypothèse qui manque un peu de finesse mais bon... :suspect: Rigolez-pas, hein...

Et si on utilisait des explosifs ? :shock: ça dispense pas de creuser un peu pour faire des puits de mines où placer les explosifs mais ça présente un rapport volume transporté/énergie libérée intéressant, non ? :hot:

Ou bien un couple impacteur/robot analyseur : l'énergie cinétique de l'impacteur permet de créer un cratère, lequel est ensuite exploré par un rover. :???:

Je reconnais que mes méthodes ont l'inconvénient majeur d'être assez destructrices pour le substrat et donc pour les éléments biotiques à rechercher (acides aminés, molécules organiques, etc.). Mais si la vie est effectivement présente, on peut penser ses traces au moins resteront perceptibles dans les éjectats.

Sinon il reste la bonne vieille méthode de la pioche et de la pelle mais ça suppose d'emmener un terrassier sur place ;)

Moi, je dis : si on va sur Mars pour la détruire comme on est en train de détruire la Terre, c'est pas la peine... :bounce1:

La foreuse, c'est mieux je pense.

L'idée d'utiliser des impacteurs a été plusieurs fois imaginée. Une mission russe pour la lune si je me rappelle bien :?:
Mais leur rôle (il devait y en avoir une grappe) était plutôt lié à une étude de sismicité, de réaction du sol.
L'étude radar doit être maintenant plus performante et donner plus de résultats.

L'étude du cratère d'éjectat serait un problème difficile ... il faudrait que le rover atterrisse vraiment très près, ce qui n'est pas évident. Et comme tu l'as dit qu'il n'y ait pas pollution du site par les débris de l'impacteur.

Le rover avec sa foreuse c'est effectivement mieux

montmein69 a écrit:En supposant que le tunnelier remonte des échantillons, que le petit rover ramène des échantillons de surface ...
Quelles expérimentations sont à envisager pour détecter des composants pré-biotiques ou biologiques .... saura-t'on seulement quoi détecter ? :?:

La mission Phoenix qui doit décoller en août est équipé de laboratoires automatiques.

Dans un article indiqué par Mustard sur un autre FIL

http://www.aviationweek.com/aw/generic/story.jsp?id=news/aw061107p1.xml&headline=Phoenix%20Mars%20Lander%20Readied%20for%20Launch&channel=space

on peut lire :

Phoenix is not designed to detect living organisms, but its atomic force microscope can see objects as small as 100 microns, the size of living or preserved bacteria. If extremely lucky, its organic chemistry laboratory could also possibly detect “biological processes that occurred in the past” (i.e., past life on Mars), says Smith in Tucson.

Any data that hints at such findings will start huge arguments on Earth about whether Phoenix has actually found life on Mars—or been tricked.

Its laboratory instruments have eight “bake and sniff” sample ovens and four cells where water from Earth will be stirred with Martian soil for analysis. To do such processing, the Phoenix instruments are robotic marvels with dozens of doors, valves and other moving mechanisms (see p. 60).

J'aimerai bien jeter un oeil à cette p 60

L'exploration de Mars je le verrais plutôt;

Des rovers (une dizaine d'un seul coup) peu coûteux rapides capables de rouler plusieurs kilomètres par jour, vidéos et simples photos, une mission de reconnaissance. ( en quelque sorte, de gros 4x4 radiocommandés et autonomes)

Après y envoyer des rovers scientifiques sur les lieux qui leur conviennent le mieux!

biscoto66 a écrit:
Des rovers (une dizaine d'un seul coup) peu coûteux rapides capables de rouler plusieurs kilomètres par jour, vidéos et simples photos, une mission de reconnaissance. ( en quelque sorte, de gros 4x4 radiocommandés et autonomes)

Il ne faut pas sous-estimer le coût unitaire d'une machine capable de faire cela (même si tu la qualifies de simple, de peu coûteuse ... c'est très complexe)
La grosse difficulté que je vois à ton scénario, c'est de faire atterrir cette armada d'engins dans des endroits différents à la surface de Mars.
On ne connait que deux techniques : l'airbag et l'atterrisseur à rétro-fusées. Et chacun de ces appareils porte la masse unitaire à 4 ou 5 fois (au minimum ) de celle du rover seul.
Quand on voit les discussions autour du rover européen Exo-Mars-Pasteur, pour augmenter un peu son payload scientifique et que cela oblige de passer d'un lanceur Soyouz à un lanceur Proton ou Ariane V (les plus puissants dont on dispose), cela veut dire qu'il faudra autant de lanceurs (chers !) que de rovers tels que tu les imagines.
Pas inenvisageable, mais le coût me parait rédhibitoire pour une simple avant-mission d'exploration.

Après y envoyer des rovers scientifiques sur les lieux qui leur conviennent le mieux!

AMHA pour une période encore assez longue on essaiera de mettre les instruments scientifiques à bord du rover-analyseur principal (ou une station fixe comme Phoenix). Retourner à un même endroit par atterrissage reste aléatoire : autre lanceur, aérofreinage, imprécision dans la zone d'atterrissage : les aléas sont trop grands. Une mission doit se suffire à elle-même.

Mais pourquoi pas des mini-rovers "satellites" de l'engin principal (donc même payload) qui vont "fureter" dans le voisinage et soit rapportent les échantillons (si c'est une station fixe), soit guident le rover-labo vers le point intéressant découvert ?

Je pense qu'on peut se passer d'une phase pré-exploratoire séparée en perfectionnant encore l'imagerie et les analyses radars des sols par l'orbiteur : cela permettra de sélectionner avec une grande fiabilité le site choisi.

PS : on avait déjà discuté de ce principe de mini-rovers (ou d'hexapodes) capables de rayonner autour d'une station d'analyse dans ce FIL :

https://www.forum-conquete-spatiale.fr/Robotique-f42/Mars-mission-avec-retour-d-echantillons-t3311.htm

Laser firm sets sights on Red Planet mission
Device could measure wind on Mars

C'est un appareillage qui doit être embarqué sur ExoMars donc cela a sa place dans le FIL qui est consacré à cette mission.

https://www.forum-conquete-spatiale.fr/mars-et-ses-lunes-f34/nouvelles-de-la-mission-exomars-t3623.htm

When NASA's Spirit rover landed on the surface of Mars very early in the morning five years ago, the huge sigh of relief breathed by bleary-eyed technicians at Mission Control marked the start of another chapter in our use of robots to achieve the previously unachievable. And while industry tends to use robots for repetitive drudgery, the use of robotics to operate under extreme conditions presents a very different set of challenges. : Outer limits