Contexte et objectifs scientifiques
Le programme Martian Moons eXploration (MMX) de l'agence spatiale japonaise JAXA vise à récupérer, pour la première fois, du matériel provenant d'un satellite de Mars. Le choix s’est porté sur Phobos, le plus grand des deux lunes, dont l'origine – capturée d’un astéroïde ou formée in situ – reste débattue. En analysant la composition isotopique et minéralogique des 10 g de régolithe prévus, les scientifiques espèrent contraindre les modèles de formation du système solaire et affiner les scénarios d’évolution dynamique de Mars et de ses satellites.
Architecture du vaisseau et systèmes de prélèvement
Le vaisseau, d’un poids total d’environ 2 300 kg, sera propulsé par la fusée H3 de Mitsubishi Heavy Industries, prévue pour un lancement au cours du premier semestre 2024. Le bus comprend un module d’orbite autour de Mars (≈ 1 200 kg) et un module d’atterrissage dédié (≈ 300 kg). Le module d’atterrissage embarque un bras robotisé de 1,2 m, un système pneumatique à haute pression et une petite sonde de surface équipée d’une caméra haute résolution et d’un spectromètre proche infrarouge (NIR). Le processus de collecte s’inspire du « touch‑and‑go » d’OSIRIS‑REx : le vaisseau effectue un survol à 1,5 m de Phobos, le bras s’enfonce de 5 cm dans le régolithe, puis le système de compression expulse les particules dans le réservoir de stockage.
Le module de retour, d’une capacité de 150 kg, utilise un propulseur à hydrazine pour quitter l’orbite de Mars, puis un moteur à propergol solide pour la phase de retour vers la Terre. Le conteneur de retour est conçu pour résister à une rentrée atmosphérique à 11,2 km/s, avec un bouclier thermique en carbone‑carbure de 12 cm d’épaisseur.
Défis techniques et calendrier
Le principal défi réside dans la faible gravité de Phobos (≈ 0,005 m/s²), qui rend la stabilisation du vaisseau pendant le contact critique. JAXA a intégré un système de contrôle d’attitude à 6 DOF, combinant des gyroscopes à fibre optique et des propulseurs à micro‑impulsions, afin de compenser les perturbations de la surface hétérogène. Un autre risque est la contamination croisée entre le module d’atterrissage et le réservoir de retour ; le design prévoit une valve à double clapet et un chauffage à 150 °C pour stériliser les surfaces avant le scellement.
Le calendrier prévoit un lancement en 2024, une insertion orbitale autour de Mars en juillet 2025, un atterrissage sur Phobos en novembre 2025, puis le retour du conteneur sur Terre prévu pour 2029. Les étapes intermédiaires – notamment les campagnes de calibration du LIDAR et les tests de vibration du bras robotisé – sont déjà achevées, mais la validation finale du système de prélèvement dépendra des résultats des simulations de dynamique de surface réalisées en 2023.
