Comment un moteur de Curiosity a identifié la tempête sur Mars
Cette image du 28 mai et du 1er juillet montre une tempête de poussière globale qui masque complètement la surface de Mars. (Crédit: NASA / JPL-Caltech / MSSS).
Les globes oculaires humains et robotiques, ne manquent pas; les scientifiques explorent constamment la planète rouge à partir de télescopes terrestres, ainsi que les six vaisseaux spatiaux qui entourent la planète depuis son orbite, et deux autres qui parcourent sa surface. Ainsi, lorsque la poussière a rempli l’atmosphère lors de la récente tempête à l’échelle de la planète Mars, les observations ont été nombreuses.
Un moteur à identifié la tempête martienne
Le 30 mai, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA a fourni les premières informations en observant une accumulation de poussière dans l’atmosphère près de Perseverance Valley, où le rover Opportunity de la NASA était en train d’explorer. La tempête la plus importante depuis 2007, a forcé Opportunity à arrêter ses opérations scientifiques avant le 8 juin, étant donné que la lumière du soleil ne pouvait plus pénétrer dans la poussière pour alimenter les panneaux solaires du rover.
Pendant ce temps, le 5 juin, des preuves discrètes se sont matérialisées de l’autre côté de Mars, indiquant que la tempête se développait et commençait à affecter Gale Crater, le site de recherche du rover Curiosity de la NASA. La tempête a été officiellement classée comme globale le 20 juin.
Cette information provenait d’une source inattendue: un actionneur, ou moteur, qui active un couvercle d’un entonnoir qui prélève des échantillons de roche martienne en poudre qui ont été déversés par la perceuse de Curiosity. Les échantillons sont ensuite analysés par le laboratoire de chimie SAM (Sample Analysis at Mars), conçu par des scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, et intégré à l’intérieur de Curiosity.
Prats a remarqué que la tempête atteignait Curiosity
Benito Prats, un ingénieur en électromécanique de Goddard, a remarqué que la tempête de poussière atteignait lentement Curiosity grâce aux relevés des températures en continus collectées par des capteurs de l’actionneur. Voici une vidéo montrant l’actionneur en action :
« Toutes mes cartes ont montré l’effet de la tempête de poussière sur l’actionneur car il est exposé; « tout à coup, j’ai vu la température diurne chuter très rapidement. »
Prats a observé que la température avait chuté au cours de la journée et avait augmenté la nuit au-dessus des niveaux normaux. Cela se produit pendant une tempête de poussière, car moins de soleil pénètre dans l’atmosphère poussiéreuse pendant la journée, refroidissant la surface de la planète, tandis que la nuit, l’atmosphère plus chaude et poussiéreuse réchauffe le sol.
D’autres outils surveillent la météo
Il y a d’autres outils sur le rover qui suivent la météo. La station de surveillance environnementale Rover mesure la température de l’air, la pression atmosphérique et d’autres conditions environnementales, qui indiquent également lorsque des poussières s’accumulent.
Contrairement aux panneaux solaires d’Opportunity, Curiosity est alimenté par un générateur de plutonium, de sorte que son activité n’a pas été affectée par l’ombre de la poussière. Les changements de température n’affectent pas non plus les actionneurs SAM – il y a deux entonnoirs d’échantillon, au cas où l’un de ces appareils se boucherait.
L’instrument Sam
SAM analyse les roches et les sols martiens à la recherche de matériaux organiques, pour que SAM fonctionne correctement, ses actionneurs doivent être à -40 degrés Celsius. C’est pourquoi Prats surveille de près leur température. Lorsque les températures martiennes au printemps tombent à -60 degrés Celsius la nuit, les appareils de chauffage SAM réchauffent les moteurs pour soulever le couvercle de l’entonnoir pour les recevoir les gouttes d’échantillon.
La photo de gauche montre le pont du rover Curiosity, sol (jour martien) 36 ou 10 septembre 2012, soit environ un mois après le début de sa mission sur Mars. La surface est propre, sauf quelques particules et l’ombre du MastCam, qui a abimé la photo. La photo de droite, prise le 20 mai 2018 ou le 31 mai 2018, montre des particules de saleté, de la poudre et de la poussière sur la plate-forme du mobile, entourant un actionneur. Cependant, toute la poussière ne vient pas de la tempête. Mars est généralement poussiéreux, de sorte que la plupart des poussières sur cette photo se sont accumulées sur six ans. Parfois, des particules sont projetées dans les airs lorsque le véhicule roule, d’autres fois, une rafale de vent soulève la poussière et la dépose sur la surface mobile. (Crédit: NASA / JPL-Caltech)
Après avoir découvert les effets de la tempête de poussière dans ses données de température, Prats les a combiné avec les moyennes des températures de l’actionneur pour estimer quand la tempête de poussière se résorberait.
« Au sol 2125 (28 juillet), j’ai remarqué une tendance linéaire », a-t-il expliqué, « alors j’ai dit OK, je peux prédire que le sol 2180 (23 septembre) sera le moment où nous allons sortir de la poussière tempête et la température reviendra à la normale, bien que je l’aie plus tard mis à jour au sol 2175 (18 septembre).
Sa prédiction correspondait aux dernières mesures
« Sa prédiction était cohérente avec celle plus formelle et correspondait aux dernières mesures de températures de l’actionneur, qui étaient revenues à la normale vers le 18 septembre, indiquant que la poussière sur le cratère Gale s’était alors installée. Une grande partie de la poussière s’est également installée à Perseverance Valley.
Le graphique de gauche montre les températures pour un actionneur SAM, en commençant par le sol martien 2 055, soit le 18 mai sur Terre. Les lignes diagonales qui forment un cône débutant sur le sol 2 085 montrent la plage de températures prévue de l’actionneur de Benito Prats jusqu’au sol 2 180 ou le 23 septembre. La tempête de poussière a été classée globale le 20 juin ou sol 2 088. À ce stade, la température de l’actionneur avait radicalement changé, comme le montre clairement le rétrécissement relativement soudain du graphique, indiquant des températures diurnes plus fraîches et des températures nocturnes plus élevées. Le graphique à droite est le même, mais montre les lectures de température réelles à travers le sol 2 180 ou le 23 septembre.
(Crédits: Centre de vol spatial Goddard de la NASA / Benito Prats / Molly Wasser).
Les données de toutes ces sources, même les plus inattendues, sont utiles aux planétologues, étant donné que nous ne savons toujours pas pourquoi certaines tempêtes de poussière martiennes durent des mois et se multiplient, tandis que d’autres restent petites et ne durent qu’une semaine.
Les scientifiques espèrent être en mesure de prévoir ces événements, comme ils peuvent prévoir les ouragans sur Terre, afin de mieux comprendre le climat actuel et passé de la planète et de concevoir correctement des missions robotiques et humaines sur la planète Mars.
Il y a deux choses qui sont plus prévisible et d’autres moins
« Il y a des choses sur Mars qui le rendent plus prévisible et d’autres moins que la Terre », a déclaré Scott D. Guzewich, un scientifique de Goddard responsable de l’étude de la tempête de poussière de Curiosity.
« Je peux estimer, deux ans à l’avance, la température, la pression atmosphérique et s’il y aura de la poussière ou des nuages dans l’air pendant la saison non poussiéreuse partout sur la planète », a-t-il déclaré. « Mais pendant la saison des poussières, dans des endroits où il y a des tempêtes de poussière, je ne peux pas vous prédire qu’il y aura une tempête de poussière un jour et pas une autre. »
Source et crédit photo : NASA Goddard Space Flight Center