La persévérance de la NASA a atterri sur Mars en 2021 pour rechercher des signes de vie microbienne ancienne et aider les scientifiques à comprendre le climat et la géographie de la planète. Mais un autre objectif clé est de ouvrir la voie à l’exploration humaine de Mars, et dans le cadre de cet effort, le Rover porte un ensemble de cinq échantillons de matériaux de combinaison spatiale. Maintenant, après que ces échantillons ont subi quatre ans d’exposition sur la surface poussiéreuse et imbibée de rayonnement de Mars, les scientifiques commencent la prochaine phase de les étudier.
L’objectif final est de prédire avec précision la durée de vie utilisable d’une combinaison spatiale Mars. Ce que l’agence apprend sur la façon dont les matériaux se déroulent sur Mars éclairera la conception des futures combinaisons spatiales pour les premiers astronautes de la planète rouge.
« C’est l’un des aspects prospectifs de la mission du Rover – pas simplement de penser à sa science actuelle, mais aussi à ce qui vient ensuite », a déclaré le scientifique planétaire Marc Fries du Johnson Space Center de la NASA à Houston, qui a aidé à fournir les matériaux de la combinaison spatiale. « Nous nous préparons pour que les gens finissent par explorer Mars. »
Les échantillons, chacun des trois quarts de pouce carré (20 millimètres carrés), font partie d’une cible d’étalonnage utilisée pour tester les paramètres de Sherloc (Scaning Environments habitables avec Raman et luminescence pour les produits biologiques et les produits chimiques), un instrument à la fin du bras de Persévérance.
Les échantillons comprennent un morceau de visière de casque en polycarbonate; Vectran, un matériau résistant aux coupes utilisé pour la paume des gants d’astronautes; Deux types de téflon, qui ont des propriétés antiadhésives réparties par la poussière; et un matériau spatial couramment utilisé appelé ortho-fabric. Ce dernier tissu comprend plusieurs couches, dont Nomex, un matériau résistant aux flammes trouvés dans les tenues de pompier; Gore-Tex, qui est imperméable mais respirant; et Kevlar, un matériau fort utilisé dans les gilets balayés qui rendent les combinaisons spatiales plus résistantes à la déchirure.
Usure martienne
Mars est loin d’être hospitalier. Il a des températures de congélation, de la poussière fine qui peut s’en tenir aux panneaux solaires et aux combinaisons spatiales (provoquant une usure sur ce dernier), et une surface répandue avec des perchlorates, une sorte de sel corrosif qui peut être toxique pour l’homme.
Il y a aussi beaucoup de rayonnement solaire. Contrairement à la Terre, qui a un champ magnétique qui dévle une grande partie du rayonnement du soleil, Mars a perdu son champ magnétique il y a des milliards d’années, suivi d’une grande partie de son atmosphère. Sa surface a peu de protection contre la lumière ultraviolette du soleil (c’est pourquoi les chercheurs ont examiné comment Formations rocheuses et grottes pourrait fournir des astronautes un peu de blindage).
« Mars est un endroit vraiment dur et difficile », a déclaré le membre de l’équipe des sciences de Sherloc, Joby Razzell Hollis du Natural History Museum à Londres. « Ne sous-estimez pas cela – le rayonnement en particulier est assez méchant. »
Razzell Hollis était boursier postdoctoral au Jet Propulsion Laboratory de la NASA dans le sud de la Californie de 2018 à 2021, où il a aidé à préparer Sherloc à l’arrivée sur Mars et a participé à des opérations scientifiques une fois que le Rover a atterri. Scientifique des matériaux, Razzell Hollis a précédemment étudié les effets chimiques de la lumière du soleil sur un nouveau type de panneau solaire en plastique, ainsi que sur la pollution plastique flottant dans les océans de la Terre.
Il a comparé ces effets à la façon dont les chaises de jardin en plastique blanche deviennent jaunes et cassantes après des années au soleil. À peu près la même chose se produit sur Mars, mais les intempéries se produisent probablement plus rapidement en raison de la forte exposition à la lumière ultraviolette là-bas.
La clé pour développer des matériaux de combinaison spatiale plus sûrs sera de comprendre la rapidité avec laquelle ils s’accompagneraient sur la surface martienne. Environ 50% des changements dont Sherloc a été témoin dans les échantillons s’est produit dans les 200 premiers jours de Persévérance sur Mars, le Vectran semblant changer en premier.
Une autre nuance consistera à déterminer la quantité de rayonnement solaire que différentes parties d’une combinaison spatiale devront résister. Par exemple, les épaules d’un astronaute seront plus exposées – et rencontreront probablement plus de radiations – que ses paumes.
Étapes suivantes
L’équipe Sherloc travaille sur un document scientifique détaillant les premières données sur la façon dont les échantillons ont réussi sur Mars. Pendant ce temps, les scientifiques de la NASA Johnson sont impatients de simuler cette altération dans des chambres spéciales qui imitent l’atmosphère de dioxyde de carbone, la pression de l’air et la lumière ultraviolette sur la surface martienne. Ils ont ensuite pu comparer les résultats générés sur Terre tout en mettant les matériaux à l’épreuve avec ceux observés dans les données Sherloc. Par exemple, les chercheurs pourraient étirer les matériaux jusqu’à ce qu’ils se cassent pour vérifier s’ils deviennent plus cassants au fil du temps.
« Les matériaux de tissu sont conçus pour être durs mais flexibles, ils protègent donc les astronautes mais peuvent se pencher librement », a déclaré Fries. « Nous voulons savoir dans quelle mesure les tissus perdent leur force et leur flexibilité au fil du temps. Alors que les tissus s’affaiblissent, ils peuvent s’effilocher et se déchirer, permettant à une combinaison spatiale de fuir la chaleur et l’air. »
En savoir plus sur la persévérance
UN objectif clé Car la mission de Persévérance sur Mars est l’astrobiologie, y compris la recherche de signes de la vie microbienne ancienne. Le Rover caractérise la géologie et le climat passé de la planète, pour aider à ouvrir la voie à l’exploration humaine de la planète rouge, et est la première mission à collecter et à cacher le rock et le régolithe martiens.
Le programme de retour des échantillons Mars de la NASA, en coopération avec l’ESA (Agence spatiale européenne), est conçu pour envoyer des vaisseaux spatiaux à Mars pour recueillir ces échantillons scellés de la surface et les rendre sur Terre pour une analyse approfondie.
La mission de persévérance de Mars 2020 fait partie du portefeuille du programme d’exploration Mars (MEP) de la NASA et de l’approche d’exploration de la lune à Mars de l’agence, qui comprend des missions Artemis à la lune qui aideront à préparer l’exploration humaine de la planète rouge.