vignette|right|260px|Vue prise depuis le site d'atterrissage de la base du mont Sharp. Les reliefs les plus éloignés sont à environ (les couleurs ont été améliorées). vignette|right|260px|Trajet effectué par Curiosity pendant sept ans (août 2012 - août 2019).En pointillé : le trajet projeté par les ingénieurs, en direction du sommet du Mont Sharp. L'exploration de Mars par Curiosity est la mission de cet astromobile du Mars Science Laboratory, qui a été développé par la NASA et qui s'est posé sur Mars, dans le cratère Gale, le . Grâce aux d'instruments scientifiques qui équipent le véhicule, la mission doit permettre de déterminer si l'environnement martien a pu, dans le passé, permettre l'apparition de la vie.
Le site choisi, le cratère Gale, d'un diamètre de 150 kilomètres, a été occupé dans un passé lointain par un lac qui a laissé des dépôts hydratés. Le mont Sharp, le pic qui occupe le centre de Gale et s'élève à plus de 4,5 kilomètres au-dessus du plancher du cratère, présente une structure stratifiée composée de plusieurs couches sédimentaires déposées sur une période de deux milliards d'années reflétant les différents épisodes géologiques de l'histoire de Mars. L'exploration de ce pic constitue à ce titre l'objectif principal de la mission.
La mission, qui est toujours en cours en après avoir parcouru environ 32 kilomètres sur une période de 12 ans, comprend trois phases : La phase d'approche, imposée par la nécessité de déposer l'astromobile sur un terrain plat donc à une certaine distance des contreforts du pic central, dure deux ans ( - ). Durant cette phase l'astromobile parcourt et effectue des études géologiques au cours de quatre arrêts prolongés sur les sites de Yellowknife Bay, Darwin, Cooperstown et Kimberley ; Durant la deuxième phase, qui dure deux ans et demi ( - ), Curiosity aborde les contreforts du Mont Sharp. Il parcourt en traversant les Bagnold Dunes, un long couloir composé de dunes sableuses qui le sépare des pentes du Mont Sharp. Plusieurs sites font l'objet d'observations prolongées : Parhump Hills, les premières Bagnold dunes, le plateau Naukluft, les Murray Buttes... Après avoir franchi un passage étroit où le sable ne recouvre que superficiellement le sol, Curiosity amorce la troisième et dernière phase de sa mission ; La troisième phase, qui débute fin , est la plus longue et la plus périlleuse : Curiosity quitte les Bagnold dunes et amorce l'ascension du Mont Sharp. L'astromobile atteint dans la partie inférieure une vallée alluvionnaire, susceptible d'apporter le plus d'informations sur le passé du site. Début 2023 l'astromobile aborde une vaste strate composée de sulfates reflétant un épisode géologique moins propice à la vie.
Les observations effectuées depuis le début de la mission ont permis de confirmer que l'eau sous forme liquide et les composants organiques nécessaires à l'apparition de la vie étaient bien présents à une certaine époque de l'histoire de Mars et ce durant plusieurs dizaines de millions d'années. L'astromobile a également permis d'effectuer des observations continues du climat de la région et de mesurer le niveau des radiations en surface qui permettront de dimensionner les équipements de protection des futures missions avec équipage.
Contexte
vignette|Autoportrait du rover. Mission Mars Science Laboratory Curiosity est l'astromobile (rover) de la mission Mars Science Laboratory (MSL) dont l'objectif est l'exploration de la planète Mars. Le site d'atterrissage sur lequel la sonde spatiale s'est posée le se situe dans le cratère Gale. Celui-ci présente dans un périmètre restreint, donc compatible avec l'autonomie du rover, des formations reflétant les principales périodes géologiques de la planète dont celle — le Noachien — qui aurait pu permettre l'apparition d'organismes vivants. Les objectifs du rover sont de rechercher si un environnement favorable à l'apparition de la vie a existé, analyser la composition minéralogique, étudier la géologie de la zone explorée et collecter des données sur la météorologie et les radiations qui atteignent le sol de la planète. La durée initiale de la mission est d'une année martienne, soit environ (jours solaires martiens) ou .
L'astromobile Curiosity
L'astromobile Curiosity est cinq fois plus lourd que ses prédécesseurs, les Mars Exploration Rovers (MER), ce qui lui permet d'emporter de matériel scientifique, dont deux mini-laboratoires permettant d'analyser les composants organiques et minéraux ainsi qu'un système d'identification à distance de la composition des roches reposant sur l'action d'un laser. Les laboratoires embarqués sont alimentés par un système sophistiqué de prélèvement et de conditionnement d'échantillons comprenant une foreuse. Pour répondre aux besoins accrus d'énergie et s'affranchir des contraintes de l'hiver martien et des périodes nocturnes, le rover utilise un générateur thermoélectrique à radioisotope qui remplace les panneaux solaires mis en œuvre par les précédentes missions. Enfin, il bénéficie de logiciels évolués pour naviguer sur le sol martien et exécuter les tâches complexes qui l'attendent. Le rover est conçu pour parcourir et peut gravir des pentes de 45°.
Équipements et instruments
vignette|centre|465px|Principaux instruments du rover
+Statut des instruments scientifiques et équipements du rover Instrument / Équipement Description Objectifs Caractéristiques RemarqueMASTCAMCaméras visible et proche infra-rouge Identification topographie générale, caractéristiques géologiques, phénomènes géologiques Grand angle (MAC) : objectif de , champ de 15°panchromatique avec 8 filtres résolution spatiale : ; détecteur 1600 x 1200 pixelsCaméras installées en haut du mât Téléobjectif (NAC) : objectif de , champ de 5,1° panchromatique avec 8 filtres résolution spatiale : ; détecteur 1600 x 1200 pixels MAHLICaméra microscope Identification topographie générale, caractéristiques géologiques, phénomènes géologiques Champ de 34– résolution maximale de 15 micromètres par pixel distance minimale spectre 380 à 680 nmrésolution spatiale : ; détecteur 1600 x 1200 pixels} Caméra installée en bout de bras APXS Spectromètre à particules alpha et à rayons X Abondance relative des éléments allant du sodium au brome. 3 heures pour détecter une quantité de nickel de et de de brome. 10 minutes pour détecter sodium, le magnésium, l'aluminium, le silicium, le calcium, le fer et le soufre si abondance > 0,5 %. Détecteur en bout de bras. Fonctionne au contact CHEMCAMSpectromètre associé à un laser Analyse à distance de la composition en surface des roches par création d'un plasma à l'aide d'un laser Analyse sur une bande allant de 240 à 850 nm avec une résolution de 0,09 à 0,3 nm. Portée de Détecteur en haut du mât CheMinAnalyse d'échantillon par diffraction X et par fluorescence des rayons X Détection de minéraux formés en présence d'eau Alimenté par le système de prélèvement d'échantillon en bout de bras SAM combine un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre de masse à quadrupôle et un spectromètre laser réglable Composition moléculaire, élémentaire et isotopique de l'atmosphère et d'échantillons de la surface de Mars Alimenté par le système de prélèvement d'échantillon en bout de bras RAD Détecteur radiations Caractérisation des particules chargées ou non atteignant le sol martien (particules émises par le Soleil, rayons cosmiques) Masse atomique jusqu'à 26, neutrons et rayons gamma dont l'énergie est comprise entre 10 et 100 keV DAN Détecteur de neutrons actif et passif Mesure de l'hydrogène (et donc de l'eau) présent dans les couches superficielles du sol Jusqu'à sous la surface REMS Station météorologique Mesure la pression atmosphérique, l’humidité, les radiations ultraviolettes, la vitesse du vent, la température du sol et de l’air Détecteurs installés sur le mât et sur le corps du rover
Site du cratère Gale
Le rover a été déposé à l'intérieur du cratère Gale par 4,6° de latitude sud et 137,4° de longitude Est. Ce cratère de de diamètre comporte en son centre l'Aeolis Mons, un pic qui culmine à au-dessus de son plancherLe rover se pose au nord du pic central dans une plaine limitée par les murs du cratère qui a été baptisée Aeolis Palus. Les pentes de cette montagne sont suffisamment douces pour que le rover puisse l'escalader. Plusieurs indices, fournis par les instruments des satellites en orbite autour de Mars, donnent à penser que l'eau a circulé autrefois dans le cratèreNASA launch press kit, op. cit. : la faible altitude du plancher du cratère ( au-dessous du niveau moyen) : si de l'eau a circulé à la surface de Mars, elle s'est concentrée dans les parties les plus basses ; la présence de sulfates et d'argiles dans les parties les plus basses du pic central ; dans des zones plus élevées, l'existence de terrains fracturés comblés par des eaux saturées en minéraux. Les strates visibles sur le mont central permettent de penser que celui-ci constitue un témoin de l'histoire géologique de la planète depuis l'impact qui a créé le cratère il y a environ 3 milliards d'années. On devrait y retrouver superposés les dépôts laissés par chaque période : les couches les plus anciennes devraient se situer à la base de la montagne. Les processus ayant abouti aux différentes formations observées ne sont toutefois pas identifiés de manière certaineNASA R.B. Anderson et all (2010), op. cit. .
Différentes zones géologiques
Les zones du cratère qui intéressent en premier lieu les scientifiques sont situées sur les flancs du mont central à l'extérieur de la zone d'atterrissage du rover ; celui-ci ne pouvait pas y atterrir directement car la pente est trop importante. Mais Curiosity dispose, de manière nominale, d'une autonomie de suffisante pour lui permettre d'atteindre ces lieux. Par ailleurs, des sites géologiques intéressants ont également été identifiés à l'intérieur de la zone d'atterrissage. L'équipe scientifique a planifié l'exploration détaillée des formations suivantes (cf carte ci-dessus)NASA launch press kit, op. cit. : le delta alluvial situé dans la zone d'atterrissage et qui s'étend entre les parois du cratère et le nord de la zone. On devrait y trouver des matériaux en provenance des flancs du cratère transportés à l'époque par les eaux de surface ; une zone en pente, située au sud du delta alluvial, et composée de roches dures aux tonalités claires. Il pourrait s'agir de roches sédimentaires créées par l'action des eaux de surface telles que des sels déposés par un lac durant son assèchement ; les parties basses du mont central qui comportent des strates contenant des argiles, des sulfates ou un mélange des deux. Les variations observées entre les différentes strates fourniront des informations sur les changements intervenus dans l'environnement martien à cette époque humide et chaude. Les analyses effectuées par les instruments du rover doivent également contribuer à valider l'interprétation des observations effectuées par les orbiteurs sur la distribution et l'abondance des minéraux. Les sels de sulfate contiennent des traces d'eau au sein de la structure minérale et une partie de cette eau est libérée dans l'atmosphère aux heures les plus chaudes de la journée puis est absorbée durant les heures les plus froides ; les mesures que le rover effectuera, devraient fournir des informations sur le cycle de l'eau actuel de la planète ; les canyons qui entaillent le flanc nord du mont central résultent de l'écoulement passé de l'eau de surface à travers les strates inférieures. Ces canyons constituent un environnement habitable distinct et postérieur à ceux associés à l'époque de la formation des argiles et des sulfates. L'analyse des dépôts au débouché des canyons nous renseignera sur les conditions régnant sur Mars à cette époque ;