Spirit (rover)

Le 4 janvier, Spirit se pose à seulement 10 kilomètres du centre de la zone elliptique prévue[20] - [21]. Peu après, il envoie ses premières photos.

Le 13 janvier (sol 9) est envoyé le premier panorama à partir de 225 clichés pris séparément par la PanCam[22] de Spirit puis rassemblés numériquement[23]. Celles-ci donnent aux scientifiques les informations dont ils ont besoin pour sélectionner les cibles géologiques prioritaires.

L'image panoramique ci-dessous montre une surface légèrement ondulée, parsemée de petits rochers, avec des collines à l'horizon, à 27 kilomètres[24]. Le site d'atterrissage est baptisé « Columbia Memorial Station » en l'honneur des sept astronautes tués un an plus tôt dans l'accident de la navette spatiale Columbia.

Vue panoramique annotée du site d’atterrissage de Spirit.

Première image en couleur compilée à partir d'images prises par Spirit. C'était l'image avec la plus haute résolution en couleurs jamais prise sur une autre planète.

Sleepy Hollow est un cratère de 9 mètres de diamètre, situé à environ 12 mètres au nord de l'atterrisseur[25]. On l'aperçoit sur le côté droit de l'image ci-dessus. Cette cible a été choisie juste avant que le rover ne quitte le socle de l'atterrisseur.

Le 21 janvier (sol 18), à la suite d'un dysfonctionnement de son ordinateur central, Spirit cesse momentanément de communiquer avec la Terre. Après avoir localisé le problème, les ingénieurs suppriment certains fichiers et reformatent tout le système de mémoire. Le 6 février (sol 33), le rover est restauré et les activités scientifiques reprennent [26].

Photographie (prise par la Pancam) d'un rocher martien (appelé Adirondack (en)) prise après abrasion par l'outil RAT (l'outil de broyage de roche).

Dès le lendemain, l'instrument RAT effectue la première abrasion intentionnelle d'un rocher sur Mars, en creusant une dépression ronde de 45,5 millimètres de diamètre et atteignant 2,65 millimètres de profondeur sur un rocher appelé Adirondack[27]. Ce trou expose le matériau intérieur de la roche, frais, pour une inspection fine avec l'imageur microscopique du rover et deux spectromètres, sur le bras robotisé. Cette image a été prise par la caméra panoramique de Spirit, qui fournissait un contrôle visuel rapide de la réussite de l'abrasion.

Image en fausse couleur du rocher Mimi.

Cette image couleur prise par la caméra panoramique de Spirit le 13 février (sol 40) est centrée sur une roche feuilletée baptisée Mimi. Elle est très différente de toutes les roches jusqu'alors observées. Son apparence floconneuse conduit les scientifiques à émettre un certain nombre d'hypothèses. Elle aurait pu être soumise à une pression par enfouissement, par impact, ou peut-être par une dune qui a été cimentée dans des couches feuilletées, un processus qui implique parfois l'action de l'eau.

Le 5 mars (sol 60), la NASA annonce que Spirit a trouvé des indices de l'histoire de l'eau sur Mars dans un rocher surnommé Humphrey. Raymond Arvidson, professeur au McDonnell Center for Space Sciences et président du Earth and Planetary Sciences à l'Université Washington à Saint-Louis, déclare : « Si nous avions trouvé ce rocher sur Terre, nous dirions que c'est une roche volcanique qui a un peu de fluide se déplaçant à travers celui-ci. »

Le rover et son atterrisseur, photographiés le sol 85 par la sonde Mars Global Surveyor.

Le 11 mars (sol 66), Spirit atteint le cratère Bonneville, situé à 370 mètres au nord de son point d'atterrissage, large d'environ 200 mètres et profond d'environ 10 mètres[28]. Ne trouvant rien d'intéressant à l'intérieur, Spirit longe le bord sud puis est orienté vers le sud, avec pour objectif d'atteindre les Columbia Hills[29], situées à 2,3 kilomètres de là.

Le 1^er avril (sol 87), le rover s'éloigne de Bonneville et est dirigé vers l'est. La mise à jour du logiciel de bord lui permet d’augmenter sensiblement sa vitesse.

Trajet suivi par Spirit jusqu'au cratère Bonneville.

Cratère Bonneville.

Le 19 avril (sol 105), Spirit atteint le cratère Missoula, large de 91 mètres et profond. Ce cratère n'étant pas considéré comme une cible prioritaire, le rover le contourne (par le nord) et poursuit sa route. De même, au sol 118, il observe le cratère Lahontan mais s'en éloigne sans tarder car les dunes qui l'environnent présentent un risque d'enlisement.

Le cratère Lahontan, photographié le sol 120.

Le 10 juin (sol 156), Spirit atteint enfin la base des Columbia Hills, à un endroit baptisé West Spur. Le Creux de Hank est étudié pendant trois semaines, jusqu'au sol 181. Dans ce cratère est présente une roche inhabituelle surnommée Pot of Gold.

De là, après une petite boucle par le nord, vers la cible Wooly Patch, qui est étudiée du 18 au 25 juillet (sols 192-199), Spirit s'engage dans les collines. Le 29 juillet (sol 203), il étudie la roche Clovis. celle-ci est broyée pour être analysée du 5 au 20 août (sol 210-225). Vient ensuite Ebenezer (sols 226-235).

Entre le 3 et le 28 septembre (sols 239-262), la communication avec Spirit est rompue en raison d'une conjonction solaire. Lorsqu'elle reprend sont analysés les rochers Tetl (sol 270), Uchben et Palinque (sols 281-295) puis Lutefisk (sols 296-303). Au sol 344, Spirit amorce son ascension de la colline Husband, via Cumberland Ridge, Larry Lookout et Tennessee Valley.

Panorama en couleur prise de "Lookout Larry". "Tennessee Valley" est à l'extrême gauche et à droite, les traces du rover sont visibles.

Le 26 janvier (sol 373), alors qu'il approche le sommet de la crête Cumberland, Spirit effectue un carottage de plus d'un centimètre dans une roche baptisée Peace grâce à son instrument d'abrasion de roches RAT. C'est le trou le plus profond jamais creusé jusqu'alors sur Mars.

Le mois de février est marqué par la poursuite de l'escalade des Columbia Hills le long de la crête rocheuse Cumberland. Le logiciel de bord du rover est mis à jour, ce qui facilite son autonomie. Comme le terrain est pentu (11 degrés), il est obligé de faire des lacets. Au fur et à mesure qu'il gravit les collines, Spirit retransmet des images du paysage du cratère Gusev, dont les remparts apparaissent à l'horizon.

Au début du mois de mars, le rover parvient à un endroit baptisé Larry's Lookout Le panorama y est exceptionnel : la Tennessee Valley, en contrebas, est bien visible, ainsi que d'autres collines et les remparts du cratère Gusev.

Durant sa progression, Spirit étudie différentes curiosités géologiques, dont Paso Robles, qui contient la plus grande quantité de sel trouvée sur la planète rouge. Le sol contient aussi une grande quantité de phosphore dans sa composition, mais pas presque aussi élevé qu'une autre roche prélevée par Spirit, Wishstone. À propos de la découverte, Steve Squyres affirme : « Nous essayons toujours de travailler sur ce que cela signifie, mais de toute évidence, avec beaucoup de ce sel autour, l'eau a œuvré »[30].

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  Roche Pot of Gold.
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  Trajet de Spirit jusqu'à Husband Hill.
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  Spirit a artificiellement été ajouté à l'image (prise par lui-même) de Larry's Lookout.
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  Coucher du soleil martien photographié par Spirit au cratère Gusev, le 19 mai 2005.

Le 7 mars se produit une tempête qui obscurcit l'ensemble du ciel et recouvre de poussière aussi bien les objectifs des caméras ainsi que les panneaux solaires. Fort heureusement le 9 (probablement lors de la nuit), caméras et panneaux solaires sont nettoyés par de nouveaux vents : l'alimentation électrique passe à 700 puis à 800 watts-heures, rechargeant complètement les batteries. Les réserves énergétiques du rover s'élèvent de près de 60 % à 93 %.

Le 10 mars, l'observation de tourbillons de poussière est spectaculaire. Même si ces tourbillons avaient déjà été repérés en 1997 par la sonde Pathfinder, l'étude de leur évolution (par rafales de photos) par Spirit et Opportunity constitue sans conteste l'un des apports les plus importants des missions MER [31].

Vidéo d'un tourbillon de poussière sur Mars, photographié par le rover martien Spirit. Le compteur dans le coin inférieur gauche indique la durée en secondes après que la première photo a été prise dans la séquence. Lors des images finales, on peut voir que le tourbillon de poussière a laissé une trace sur la surface martienne. Trois tourbillons de poussière apparaissent aussi au loin.

Le 19 avril, Spirit atteint un affleurement nommé Mathusalem (Methuselah en anglais), qui se révèle particulièrement intéressant, de même qu'un peu plus tard un autre affleurement, baptisé Jibsheet. Le 7 juin, c'est au tour du rocher Backstay d'être analysé. Le 20 juin, Spirit a parcouru 4,5 kilomètres. Le 4 juillet, jour de la fête nationale américaine, il étudie un rocher baptisé, pour la circonstance, Independence Rock. Le 14 juillet, jour de la fête nationale en France, les rochers visités sont baptisés Sourire, Descartes et Bourgeoisie…

Le 21 août (sol 582), Spirit atteint le sommet de la colline Husband Hill, situé à une altitude de 82 mètres. Les images qu'il retransmet alors sont les plus spectaculaires de toute sa mission. Le rover entreprend ensuite une descente par le sud, en direction d'un plateau qu'il a repéré depuis le sommet de la colline : Home Plate.

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  Vue du sommet prise par le Spirit le 23 août 2005, après terminé la montée de la colline "Husband Hill".
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  Vision plus large de ce même sommet.
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  Perspective en descendant la colline "Husband Hill".

À l'origine, Spirit devait être dirigé sur la face nord de la colline McCool Hill (en), où il aurait bénéficié d'un ensoleillement maximal pendant l'hiver. Mais le 16 mars, sa roue avant droite cesse de fonctionner. Sa mobilité s'en trouve si réduite que les techniciens du JPL le font se déplacer en marche arrière. Le rover progresse encore vers la colline, faisant glisser sa roue brisée[32].

Home Plate

Trajet de Spirit depuis son site d'atterrissage jusqu'à Home Plate, qu'il va explorer pendant plus de trois ans, de février 2006 à mai 2009, avant de s'enliser dans les dunes avoisinantes.

le 7 février (sol 744), le rover atteint finalement un affleurement stratifié de forme circulaire nommé "Home Plate", autour duquel et sur lequel il va évoluer jusqu'à la fin de ses activités, en 2009.

Curieux rocher près du bord de "Home Plate", avec une partie en saillie (image animée pour perception stéréoscopique).

Image de Spirit, prise par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter.

De surcroît, à la fin du mois de mars, le rover rencontre un sol meuble qui entrave sa progression. La décision est prise de mettre fin aux tentatives d'atteindre la colline et de stationner sur une crête à proximité, nommée Low Ridge Haven.

Potentielles météorites trouvées à Low Ridge.

Après avoir effectué des observations des changements dans la région environnante[33]. Spirit atteint Low Ridge Haven le 9 avril, s'immobilisant sur une pente présentant une inclinaison de 11 degrés vers le nord, soit la meilleure exposition au soleil. Il y demeure les sept mois suivants, qui correspondent à l'hiver. Il ne reprend ses activités qu'en novembre.

Pendant son séjour à Low Ridge, Spirit a photographié deux roches de nature chimique semblable à celle de Heat Shield Rock, découverte par Opportunity, une météorite sur la surface de Mars. Nommées Zhong Shan d'après Sun Yat-sen et Allan Hills d'après Allan Hills, localisation dans l'Antarctique où plusieurs météorites martiennes ont été trouvées, elles se détachaient sur les rochers de fond qui étaient plus sombres. Des essais de spectrographes sont en cours pour déterminer la composition exacte de ces roches, qui peuvent se révéler aussi être des météorites.

Spirit demeure aux abords de Home Plate. Le sol 1306, il grimpe dessus en empruntant sa bordure orientale. En juillet-août, il subit une tempête de poussière, ce qui l'immobilise pendant six semaines. En septembre-octobre, il examine les roches et les sols à plusieurs endroits sur la moitié sud du plateau. Le 6 novembre, il atteint la limite ouest du plateau, prenant notamment un panorama de la vallée occidentale, avec Grissom Hill et Husband Hill visibles.

Ce panorama est publié sur le site de la NASA le 3 janvier sans susciter beaucoup d'attention. Mais le 23 janvier, un site indépendant s'attarde sur un détail de l'image qui montre un rocher de quelques centimètres de haut ressemblant à une figure humanoïde vue de côté avec son bras droit partiellement levé[34] - [35].

Le 23 octobre, le rover effectue ses premiers mouvements de roues depuis février. Le 9 novembre, les panneaux solaires n'ont emmagasiné que 89 Wh, ce qui est la quantité quotidienne d'énergie la plus faible jamais enregistrée depuis le début de la mission.

En février, la situation s'améliore un peu car les panneaux solaires sont partiellement nettoyés par le vent. Il est prévu que Spirit se dirige vers les formations Von Braun et Goddard, situées à 200 mètres au sud, depuis Home Plate, ceci afin d'effectuer le trajet le plus court mais cette manœuvre échoue, en partie à cause du handicap de la roue avant droite. Spirit est donc conduit à faire le tour de Home Plate. En chemin, Il analyse une roche baptisée Stapledon, qui s'avère riche en silice, une preuve du passé hydrothermal du terrain. En mars, il se déplace de 13 puis de 26 mètres, ses plus longs trajets effectués depuis des mois.

Les 11 et 13 avril (sols 1874 et 1876), d'importants dysfonctionnements surviennent sur l'ordinateur central, qui se reproduisent quelques jours plus tard. Le 24 avril, alors que les problèmes informatiques ne sont pas élucidés, le rover se déplace de 1,7 mètre. Le 1^er mai, l'ordinateur semble fonctionner de nouveau et le vent a un peu nettoyé les panneaux. En revanche, le sol sablonneux génère de grosses difficultés car Spirit patine. Le 10 mai, il s'enlise dans les sables d'une zone appelée « Troy » d'où les techniciens ne parviendront jamais à l'extraire.

Le 26 janvier (sol 2158), la NASA renonce à tout espoir de dégager le rover et lui donne le statut de « station de recherche stationnaire »[36]. Le 22 mars (sol 2210), nouvelle déception : la communication avec le rover est perdue[37].

Le 25 mai, la NASA met un terme définitif à ses tentatives pour rétablir le contact avec le rover. Finalement, celui-ci aura parcouru 7 730,5 mètres[37], soit 12 fois plus que ses concepteurs l'avaient prévu[38], et transmis plus de 124 500 photographies [38].

• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 3 Wows and Woes 1997-2003, Springer Praxis, 2012, 529 p. (ISBN 978-0-387-09627-8)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1997 et 2003.
• (en) Frédéric W. Taylor, The Scientific Exploration of Mars, Cambridge, Cambridge University Press, 2007, 348 p. (ISBN 978-0-521-82956-4, 0-521-82956-9 et 0-521-82956-9, LCCN 2009039347).
• (en) NASA, Mars Exploration Rover Launches Press Kit, juin 2003 (lire en ligne)
  Synthèse pour la presse de la mission publiée avant le lancement des sondes MER
• (en) R. Braun et R Manning, Mars Exploration Entry, Descent and Landing Challenges, 2009 (lire en ligne)
  Description technique du problème soulevé par l'atterrissage sur Mars (EDL) et des solutions par 2 spécialistes du JPL
• (en) Erik M. Conway, Exploration and engineering : the Jet propulsion laboratory and the quest for Mars, Baltimore, Johns Hopkins University Press, 2015, 418 p. (ISBN 978-1-4214-1605-2, lire en ligne) — Histoire du programme d'exploration martien du Jet Propulsion Laboratory

• Mars Exploration Rover La mission englobant les rover Spirit et Opportunity : historique et caractéristiques détaillées des rovers
• Exploration de Mars
• Opportunity, l'autre astromobile MER
• Curiosity, successeur des astromobiles MER
• Sojourner, le précurseur

• (en) Portail de la NASA consacré aux rovers de la mission MER
• (fr) Site de l'ENS Lyon qui suit l'actualité des sondes martiennes
• (en) The Planetary Society : articles fouillés et fréquents sur l'activité des rovers
• (fr) Nirgal : un site très complet sur la planète Mars et le programme d'exploration
• (fr) Vidéo documentaire de National Geographic sur la mission MER