Le ExoMars, baptisé Rosalind Franklin est un projet d'astromobile de l'Agence spatiale européenne dont l'objectif principal est la recherche de traces de vie passée à la surface de Mars. Après de nombreuses péripéties et une succession de reports de lancements depuis la fin des années 2010, l'engin, développé dans le cadre du programme ExoMars, devrait être lancé fin par une fusée américaine fournie par la NASA. Le ExoMars emporte plusieurs instruments, dont un mini laboratoire capable d'analyser les échantillons extraits du sous-sol martien par une foreuse. Il porte le nom de Rosalind Franklin, scientifique anglaise qui a œuvré à la découverte de la structure de l'ADN.

Genèse

Au début des , un projet d'astromobile martien européen sous l'appellation dExoMars est mis à l'étude. Ce projet ambitieux est repoussé à plusieurs reprises car il nécessite à la fois des moyens financiers importants et la maîtrise des techniques d'atterrissage sur Mars. Il est inscrit en 2005 comme mission majeure () du programme Aurora. En , la NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA) associent leurs projets d'exploration de la planète Mars dans le cadre de l'Initiative conjointe d'exploration de Mars. Cet accord prévoit le lancement de quatre engins spatiaux vers Mars dont le rover américain MAX-C. Mais courant 2011, ce partenariat est abandonné par la NASA qui est plongée dans de graves difficultés financières. L'Agence spatiale européenne ne peut financer seule le programme et elle propose à l'agence spatiale russe Roscosmos de remplir le rôle abandonné par la NASA. Au terme de l'accord mis au point en entre les deux agences, Roscosmos doit fournir deux lanceurs Proton et participer à la réalisation des trois engins spatiaux du programme : (TGO) est un orbiteur sous la responsabilité de l'ESA qui a pour mission primaire d'identifier l'origine du méthane et d'autres gaz rares présents dans l'atmosphère martienne. L'agence spatiale russe fournit plusieurs instruments scientifiques. TGO () a été lancé en 2016 avec ExoMars EDM () ; ExoMars EDM est un atterrisseur développé par l'ESA qui devait se poser en 2016 sur la planète Mars. ExoMars EDM devait permettre de valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage qui seront mises en œuvre par de futures missions martiennes européennes, mais la sonde s'est écrasée sur la surface de Mars après une erreur du système de guidage, qui a pris la décision de couper le parachute durant la descente ; le rover ExoMars, sujet de cet article ; la plateforme d'atterrissage (appelée ) devait originellement être fournie par la Russie. Après le retrait de la contribution russe à la mission, l'ESA a décidé de développer sa propre plateforme avec une contribution de la NASA quant à la fourniture des réacteurs d'atterrissage notamment. Contrairement à Kazatchok, cette plateforme ne sera pas équipée d'expériences scientifiques et aura une durée de vie très courte (quelques jours) afin de simplifier son design pour limiter les risques liés à cette « première » pour l'ESA. La plateforme n'aura donc d’autre tâche que de faire atterrir le rover et le faire descendre sur le sol de Mars en toute sécurité.

Déroulement du projet

Sélection des industriels

En , une première réunion a lieu entre les différents industriels impliqués dans le projet notamment pour effectuer une première définition des interfaces entre les composants des sondes spatiales. Les participants sont Italie, responsable de l'ensemble du projet ExoMars, Astrium Royaume-Uni qui développe le rover, l'Agence spatiale européenne (ESA), l'Agence spatiale italienne, Airbus UK qui développe la plateforme d'atterrissage du . Le lancement sera opéré par la société SpaceX et financé par la NASA.

Changement de désignation

À la suite d'un concours lancé par l'agence spatiale britannique le , l'ESA officialise le nom du le . Il s'appelle désormais Rosalind-Franklin, en l'honneur de cette physico-chimiste britannique qui a œuvré à la découverte de la structure de l'ADN. Ce nom a été sélectionné parmi les reçues des citoyens provenant des différents pays membres de l'Agence spatiale européenne...

Fin du partenariat avec la Russie (mars 2022)

À la suite de l'invasion de l'Ukraine en 2022, les relations entre l'Union européenne (UE) et la Russie se dégradent, et partant la collaboration entre Roscosmos et l'ESA. D'après cette dernière, un lancement en 2022 semble .. Le , l'ESA annonce, dans le cadre des sanctions contre la Russie, qu’elle suspend sa collaboration avec Roscomos sur ce projet. Son directeur estime que le lancement pourrait avoir lieu au mieux en 2026.. En cas de rupture définitive de coopération avec la Russie, le programme pourrait être retardé au moins jusqu'en 2028, l'atterrisseur russe actuel du rover devant être reconstruit par les partenaires de l'ESA, tout comme les éléments chauffants à radioisotope russes..

Nouveau plan (novembre 2022)

Le , les responsables de l'Agence spatiale européenne, réunis pour la conférence ministérielle annuelle, décident de poursuivre le projet malgré l'abandon du partenariat avec la Russie et dégagent les moyens financiers pour y parvenir. Selon le scénario retenu, les composants que devaient fournir la Russie (d'un montant de ), notamment l'atterrisseur, seront fournis par les industriels européens avec quelques exceptions. Ainsi les huit éléments chauffants à radioisotope utilisant du plutonium 238 seront fournis par la NASA, ce qui aura pour conséquence que le lancement sera pris en charge par une fusée américaine (ces composants ne sont pas exportables). La NASA donne un avis favorable à ce nouveau plan, mais n'a pas encore formalisé son accord en ..

Objectifs

Le rover ExoMars doit. : rechercher des indices d'une vie passée ou présente sur la planète Mars ; étudier l'environnement géochimique des couches superficielles du sous-sol martien, en particulier la présence d'eau ; étudier les gaz présents à l'état de trace dans l'atmosphère martienne ; caractériser l'environnement à la surface de Mars.

Sélection du site d'atterrissage

Un groupe de travail d'une trentaine de spécialistes, le LSSWG () a été formé en 2013 pour choisir le site d'atterrissage du rover ExoMars. Il comprend des membres du groupe de travail scientifique du rover (ESWT pour ), des représentants du groupe chargé de la protection planétaire ( ou PPWG) ainsi que des représentants des industriels impliqués dans le projet.. Un appel à propositions a été lancé fin 2013 pour la sélection du site. Celui-ci doit présenter les caractéristiques suivantes. : le site doit être ancien (plus de d'années) ; le site doit présenter de nombreux indices au niveau de sa morphologie et de sa minéralogie prouvant qu'il a connu des activités impliquant la présence d'eau à plusieurs reprises sur des périodes prolongées ; le site doit comporter des affleurements comportant des couches de roches sédimentaires ; les affleurements doivent être répartis sur l'ensemble de la zone d'atterrissage pour permettre au rover d'atteindre certains d'entre eux compte tenu de son autonomie limitée théoriquement à quelques kilomètres ; le site doit être recouvert par une faible épaisseur de poussière. Un premier atelier a eu lieu en à Madrid. Le groupe de travail a retenu quatre des huit propositions initiales. Tous les sites sont situés près de l'équateur martien. : Mawrth Vallis ; Oxia Planum ;

.

Le site identifié par l'Agence spatiale européenne en est Oxia Planum. Son sol est argileux, est âgé de quatre milliards d'années. Ce site a notamment été choisi parce que les scientifiques sont convaincus que « les sédiments à grains fins, déposés pendant l'ancienne époque noachienne, ont pu conserver la preuve de l'existence de micro-organismes dans ce milieu favorable et qu'ils sont aussi adaptés à la foreuse du ». À cela s'ajoute que les spectromètres infrarouges de Mars Express et ont montré la présence d'argiles et d'autres minéraux qui sont autant d'indices sur le passé humide de la planète..

Caractéristiques techniques

Véhicules de croisière et de descente

La sonde spatiale d'une masse totale de comprend de manière classique : un module de croisière chargé de gérer la phase de vol comprise entre le lancement et l'arrivée à la limite de l'atmosphère martienne ; un module de descente, qui doit ralentir la sonde spatiale durant la rentrée atmosphérique et poser le rover en douceur sur le sol martien. Il comprend principalement un bouclier thermique pouvant résister à l'échauffement durant la phase de traversée de l'atmosphère, un système de parachute et un système d'atterrissage ; le rover, qui emporte plusieurs instruments ainsi qu'un bras muni d'une foreuse et d'un système de recueil d'échantillon. Le tableau suivant présente les spécifications des éléments de la mission avant l'abandon de la collaboration entre l'ESA et Roscosmos. +Modules principaux de la sonde spatiale. Composant Masse Agence spatiale IndustrielModule de croisière Agence spatiale européenne Ergols Système de séparation Module de descente ESA avec une contribution NASA Airbus Royaume-UniRover ESA Airbus Royaume-UniEnsemble de la sonde spatiale

Rover vignette|Schéma du rover européen Exomars en position repliée et déployée.

Le rover ExoMars, d'une masse d'environ , se caractérise par sa mobilité et par sa capacité à forer et à recueillir un échantillon de sol martien puis à le traiter à l'aide d'un des trois instruments scientifiques formant le laboratoire Pasteur. Il comporte une suite d'instruments scientifiques permettant d'effectuer des recherches dans les domaines de l'exobiologie et de la géochimie. L'énergie est fournie par des panneaux solaires. Le rover comprend un mât sur lequel sont montés certains instruments dont les caméras principales, un bras muni d'une foreuse et de quelques instruments. Il possède six roues montées sur trois bogies indépendants..

Instruments scientifiques

La charge utile comprend neuf instruments scientifiques représentant une masse totale de dont deux instruments panoramiques ( et Enfys), trois instruments effectuant des analyses du sol (, , WISDOM) et trois instruments d'analyse des échantillons qui seront collectés par la foreuse du rover en surface et en profondeur jusqu'à deux mètres (, RLS et ). Les instruments Adron et ISEM originellement fournis par la Russie. n'ont finalement pas été embarqués.

Chromatographe-spectromètre de masse MOMA

MOMA () est un instrument destiné à l'analyse moléculaire des échantillons collectés par la foreuse du rover, portant un intérêt particulier à l'analyse des molécules organiques. Cet instrument comprend un spectromètre de masse développé par un laboratoire du Goddard Space Flight Center de la NASA, couplé à un chromatographe en phase gazeuse développé par un consortium de trois laboratoires français (LISA, LATMOS et LGPM) et à un laser développé par la société allemande LZH. Cet ensemble instrumental permet l'utilisation de deux modes d'analyse des échantillons : le mode désorption/ionisation laser spectrométrie de masse, qui donne accès à des molécules organiques de poids moléculaires élevés ; le mode chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, qui donne accès à l'analyse de molécules volatiles ou vaporisables. Ces deux modes sont complémentaires et permettent de détecter une large gamme de molécules organiques en vue de rechercher des espèces chimiques d'intérêt pour la vie. Cet instrument, qui est le plus important embarqué par le rover, est réalisé sous la supervision de l'Institut Max Planck pour l'étude du Système solaire, situé à Göttingen (Allemagne)..

Spectroscope Raman RLS