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Mars 1960-2025. La saga fantastique d’une conquête

60 ans d’exploration de la planète rouge

La fascination

Depuis que l’astronome italien Giovanni Schiaparelli a observé à la fin du XIXe siècle des « canali » à sa surface, Mars n’a cessé d’enflammer l’imagination humaine. Depuis l’échec de la première sonde soviétique en 1960, une flotte d’émissaires robotisés de plus en plus sophistiqués a progressivement levé le voile sur ses mystères. Ils nous ont révélé un monde à la fois familier et étranger, un désert qui fut jadis parcouru par des rivières et des lacs.

Cet article retrace cette odyssée, depuis les premiers contacts hésitants jusqu’à l’armada internationale qui explore aujourd’hui la planète sous toutes ses coutures. Il met en lumière le succès spectaculaire et l’accélération fulgurante de l’exploration robotique ; et souligne les obstacles qui se dressent encore devant l’ambition d’y établir une présence humaine. L’histoire de l’exploration de Mars est celle d’une réussite technologique fascinante, mais aussi un rappel constant des défis colossaux que pose la migration de l’espèce humaine vers un autre monde.

L’âge des pionniers (1960-1975) – Premiers contacts et révélations

Les premières années de l’exploration martienne furent profondément influencée par les dynamiques de la Guerre Froide. Cette période a vu s’affronter deux philosophies distinctes. L’Union Soviétique, privilégiant la vitesse et le secret, a enchaîné les lancements pour s’assurer des « premières » historiques, et la NASA, bien que tout aussi compétitive, s’est révélée plus méthodique. Les leçons tirées des échecs (Mariner 3…) ont été prises en compte pour assurer le succès des missions suivantes, comme Mariner 4. Ainsi des missions comme Mariner 9 et Viking devenues des piliers de la science planétaire, transformant radicalement notre compréhension de Mars.

La course soviétique vers Mars : Échecs héroïques et premiers contacts

Les premières tentatives (1960-1962)

La conquête de Mars a débuté par une série d’échecs retentissants pour le programme spatial soviétique. Le 10 octobre 1960, la sonde Marsnik 1 (aussi connue sous le nom de 1M No.1 ou Mars 1960A) fut lancée, suivie quatre jours plus tard par sa jumelle Marsnik 2 (1M No.2). Toutes deux avaient pour objectif un simple survol de la planète rouge. Cependant, aucune ne parvint même à atteindre l’orbite terrestre. La faute incombait à leur lanceur, la nouvelle fusée Molniya, dont le troisième étage connut des défaillances critiques lors de ces deux vols inauguraux. Ces premiers revers soulignaient l’immense défi technologique que représentait, à l’époque, le simple fait d’échapper à l’attraction terrestre pour s’engager sur une trajectoire interplanétaire.

Mars 1 (1962)

Le 1er novembre 1962, la sonde Mars 1 (2MV-4 No.2) devint le premier engin spatial à s’engager avec succès sur une trajectoire vers Mars. Ses objectifs étaient doubles : étudier le milieu interplanétaire (rayons cosmiques, champ magnétique, vent solaire) et, si tout se passait bien, photographier la planète lors de son survol. La mission fut un succès partiel. Durant son voyage, la sonde a détecté et confirmé l’existence des ceintures de radiation de Van Allen autour de la Terre et a fourni des données précieuses sur l’environnement spatial.[9] Cependant, le 21 mars 1963, alors qu’elle se trouvait à 106 millions de kilomètres de la Terre, les communications furent définitivement perdues. La cause la plus probable fut une défaillance du système l’empêchant de pointer correctement ses antennes vers la Terre. Mars 1 passa silencieusement à environ 193 000 km de Mars en juin 1963, illustrant la fragilité des systèmes spatiaux de l’époque sur du long terme.

Mars 2 & Mars 3 (1971)

L’apogée du programme soviétique précoce fut atteint en 1971 avec les missions jumelles Mars 2 et Mars 3. Lancées sur de puissantes fusées Proton-K/D, ces sondes étaient des engins ambitieux combinant un orbiteur et un atterrisseur.

Les orbiteurs étaient équipés pour cartographier la surface, mesurer les températures et étudier la composition atmosphérique grâce à un radiomètre infrarouge, des photomètres et une unité de photo télévision. Malheureusement, leur arrivée coïncida avec l’une des plus grandes tempêtes de poussière jamais observées, qui enveloppa la planète entière pendant des mois. Cette tempête a largement compromis leur mission de cartographie, les images retournées ne montrant qu’une surface sans détails.

L’atterrisseur de Mars 2, largué le 27 novembre 1971, connut une défaillance de son système de descente. Son angle d’entrée dans l’atmosphère était trop abrupt, et il s’écrasa à la surface, devenant néanmoins le premier objet de fabrication humaine à toucher le sol martien.

Quelques jours plus tard, le 2 décembre 1971, l’atterrisseur de Mars 3 accomplit un exploit historique : le premier atterrissage en douceur réussi sur la planète Mars. Ce fut un triomphe monumental, mais de courte durée. Après avoir touché le sol au milieu de la tempête de poussière, l’atterrisseur commença à transmettre une image… puis se tut à jamais après seulement 14,5 à 20 secondes de communication. On suppose qu’il a été victime des vents violents ou des décharges statiques de la tempête. L’atterrisseur était équipé de caméras, de capteurs atmosphériques et transportait même un petit rover de 4,5 kg, Prop-M, relié par un câble de 15 mètres. En raison de la perte de contact, ce premier rover martien ne fut jamais déployé.

Le programme mariner de la NASA : Dévoiler un nouveau monde

Mariner 4 (1964) – Le premier survol réussi

: Sonde Mariner 4 – Crédit Image : Wikipédia

Après l’échec de sa jumelle, Mariner 3, dont la coiffe de protection ne s’est pas éjectée, la mission Mariner 4 fut un succès retentissant qui a changé à jamais notre perception de Mars. Lancée le 28 novembre 1964 à bord d’une fusée Atlas-Agena D, elle avait pour objectif principal de réaliser le premier survol rapproché de la planète, de prendre les premières images de sa surface et d’étudier son atmosphère et l’environnement interplanétaire. Ses instruments comprenaient un système d’imagerie, un magnétomètre, un détecteur de poussière cosmique et une sonde à plasma.

Le 15 juillet 1965, Mariner 4 survola Mars et transmit 22 images en noir et blanc. Bien que de faible résolution selon les normes actuelles, ces clichés furent une véritable révolution. Ils révélèrent un monde désolé, criblé de cratères, semblable à la Lune. Les données scientifiques furent tout aussi bouleversantes : la sonde mesura une pression atmosphérique extrêmement faible, d’environ 1 % de celle de la Terre, et ne détecta aucun champ magnétique global. Ces découvertes réduisirent considérablement les espoirs de trouver une vie complexe sur Mars.

Mariner 6 & 7 (1969)

S’appuyant sur le succès de Mariner 4, la NASA lança en 1969 les sondes jumelles Mariner 6 et Mariner 7 pour de nouveaux survols. Équipées d’instruments améliorés, notamment des spectromètres infrarouges et ultraviolets, elles renvoyèrent des centaines d’images de bien meilleure qualité et des données atmosphériques plus détaillées, confirmant l’environnement froid et sec de la planète.

Mariner 9 (1971) – La conquête de l’orbite

La mission Mariner 9 représente un tournant majeur dans l’exploration de Mars. Après l’échec au lancement de sa jumelle, Mariner 8, tous les espoirs reposaient sur elle. Le 14 novembre 1971, elle devint la première sonde spatiale à se mettre en orbite autour d’une autre planète, un exploit technique remarquable.

Ses objectifs étaient ambitieux : cartographier au moins 70 % de la surface et étudier les changements saisonniers à l’aide de caméras grand et petit angle, d’un radiomètre infrarouge et de spectromètres. Son arrivée fut cependant décevante : comme pour les sondes soviétiques la même année, une tempête de poussière globale masquait entièrement la surface. Mais contrairement aux missions de survol, Mariner 9 avait le temps. Sa longévité en orbite fut la clé de son succès.

Alors que la poussière retombait lentement, un monde nouveau et spectaculaire se révéla. Mariner 9 a découvert les volcans géants du dôme de Tharsis, dont Olympus Mons, le plus grand volcan du système solaire, culminant à plus de 22 km d’altitude. Elle a révélé l’existence de Valles Marineris, un système de canyons titanesque qui s’étend sur 4 000 km, et qui fut baptisé en son honneur. Plus important encore, ses caméras ont identifié d’innombrables réseaux de canaux asséchés qui ressemblaient à des lits de rivières, fournissant la première preuve solide qu’une eau liquide avait autrefois coulé en abondance à la surface de Mars.

La sonde a également pris les premières images rapprochées des deux petites lunes martiennes, Phobos et Deimos. En une seule mission, Mariner 9 a transformé Mars, passant d’un monde lunaire et mort à une planète géologiquement complexe et dynamique avec un passé potentiellement habitable.

Le programme Viking (1975) – La quête de la vie commence

Le programme Viking, lancé en 1975, reste l’une des missions d’exploration planétaire les plus ambitieuses et les plus marquantes jamais entreprises. Son objectif principal était de répondre à une question fondamentale : y a-t-il de la vie sur Mars?

Conception de la mission

La mission se composait de deux engins spatiaux identiques, Viking 1 et Viking 2, chacun comprenant un orbiteur et un atterrisseur. Lancés par de puissantes fusées Titan IIIE-Centaur, ces ensembles complexes représentaient le summum de la technologie de l’époque, avec un coût total d’environ un milliard de dollars.

Les orbiteurs Viking avaient plusieurs rôles cruciaux : transporter les atterrisseurs jusqu’à Mars, effectuer une reconnaissance détaillée pour certifier les sites d’atterrissage, servir de relais de communication et mener leurs propres investigations scientifiques. Ils ont accompli leur mission avec un succès éclatant, cartographiant 97 % de la surface de la planète avec une résolution sans précédent, créant un atlas de référence qui a servi aux scientifiques pendant des décennies. Leurs instruments comprenaient des systèmes d’imagerie avancés (VIS), un détecteur de vapeur d’eau atmosphérique (MAWD) et un cartographe thermique infrarouge (IRTM).

Les atterrisseurs Viking : Laboratoires sur Mars

Les atterrisseurs Viking étaient des laboratoires scientifiques stationnaires sophistiqués. Viking 1 s’est posé dans la plaine de Chryse Planitia le 20 juillet 1976, suivi par Viking 2 à Utopia Planitia le 3 septembre 1976.

Instruments : Chaque atterrisseur était équipé de deux caméras à fac-similé pour créer des panoramas à 360°, d’une station météorologique complète, d’un sismomètre (celui de Viking 1 n’a pas fonctionné, mais celui de Viking 2 a détecté des « tremblements de Mars »), d’un spectromètre à fluorescence X pour analyser la composition chimique du sol, et d’un bras robotique pour prélever des échantillons.
Découvertes majeures : Les atterrisseurs ont transmis les premières images panoramiques en couleur depuis la surface, révélant un paysage désertique de roches rougeâtres sous un ciel rose. Ils ont caractérisé le sol comme une argile riche en fer et ont suivi la météo martienne pendant plusieurs années, observant les cycles saisonniers et les tempêtes de poussière.
Les expériences biologiques : Au cœur de la mission se trouvaient trois expériences biologiques conçues pour détecter des signes de métabolisme dans le sol martien : l’échange de gaz (GEX), la libération marquée (LR) et la libération pyrolytique (PR). Les résultats furent à la fois passionnants et déroutants. L’expérience de libération marquée a donné un résultat positif, indiquant une activité métabolique. Cependant, le spectromètre de masse couplé au chromatographe en phase gazeuse (GCMS) n’a détecté aucune molécule organique dans le sol, ce qui semblait contradictoire.
Le consensus scientifique de l’époque, et pour de nombreuses années, a été que les résultats positifs étaient dus à des réactions chimiques non biologiques impliquant des agents très oxydants dans le sol martien. Cette conclusion a été remise en question des décennies plus tard, après la découverte de perchlorates par la sonde Phoenix, des composés qui auraient pu masquer les organiques au GCMS et produire des résultats faussement positifs dans l’expérience LR. Le débat sur les résultats de Viking reste, à ce jour, une page fascinante et non résolue de la quête de la vie extraterrestre.

La renaissance et la malédiction (1988-2001) – Échecs et persévérance

Cette période de l’exploration martienne illustre une leçon cruciale : la philosophie programmatique d’une agence spatiale a un impact direct sur le succès des objectifs. Les échecs catastrophiques des grandes missions coûteuses et complexes comme Mars Observer et Mars 96 ont conduit la NASA à adopter la méthode « Faster, Better, Cheaper » (FBC – Plus vite, mieux, moins cher).

Cette nouvelle approche a produit un succès spectaculaire avec Mars Pathfinder, mais ses mesures d’économie et sa supervision réduite ont été une cause directe des échecs de 1999. Une sur-correction programmatique face à un type d’échec (coût élevé, développement long a créé une nouvelle vulnérabilité : des tests et une ingénierie système insuffisants. Le balancier était allé trop loin, et la réaction contre le modèle des « vaisseaux amiraux » a conduit à une sous-estimation des processus rigoureux et essentiels à la réussite des missions interplanétaires complexes.

Le démon de Mars et le succès de Pathfinder

Après le triomphe des missions Viking, une longue pause s’installa, et le retour vers Mars fut difficile. Les missions soviétiques Phobos 1 et 2 en 1988, visant la lune martienne Phobos, furent toutes deux perdues avant d’avoir pu accomplir leurs objectifs principaux, ravivant la superstition du « Démon de Mars » ou du « Grand Gobelin Galactique » qui dévorait les sondes martiennes.

Le coup le plus dur pour la NASA fut la perte de Mars Observer en 1992. Cet orbiteur, véritable héritier des Viking, transportant une suite d’instruments de pointe, perdit le contact juste trois jours avant son insertion orbitale, probablement à cause de la rupture d’une conduite de carburant lors de la pressurisation du système de propulsion.

C’est dans ce contexte de revers que la mission Mars Pathfinder fut développée. Lancée le 4 décembre 1996 sur une fusée Delta II, elle était le premier atterrisseur à réussir sa mission en 20 ans.

Objectifs et technologies : Pathfinder avait pour but de prouver la viabilité d’un système d’atterrissage à faible coût, utilisant des airbags géants puis de déployer le premier rover sur une autre planète.
Sojourner, le premier rover : Ce micro rover de 10,6 kg, de la taille d’un four à micro-ondes, a révolutionné l’exploration planétaire. Déployé depuis l’atterrisseur (baptisé Carl Sagan Memorial Station), Sojourner a exploré les environs, prouvant la valeur inestimable de la mobilité. Il était équipé d’un spectromètre à particules alpha et à rayons X (APXS) pour analyser la composition des roches, comme les célèbres « Barnacle Bill » et « Yogi ».
Découvertes : La mission a renvoyé plus de 17 000 images et 15 analyses chimiques. L’atterrisseur et le rover ont fourni des preuves géologiques solides que le site d’Ares Vallis avait été le théâtre d’inondations conséquentes dans un passé lointain, renforçant l’idée d’une planète Mars ancienne plus chaude et plus humide.

Les leçons des échecs de 1998-1999

L’euphorie du succès de Pathfinder fut de courte durée. En 1999, la NASA perdit deux missions martiennes coup sur coup, révélant les failles de la doctrine « Faster, Better, Cheaper ».

Mars Climate Orbiter (1998) : La sonde fut perdue le 23 septembre 1999 lors de son entrée en orbite martienne. La cause de l’échec est devenue un cas d’école en ingénierie : une erreur de conversion d’unités. Le logiciel au sol, développé par Lockheed Martin, utilisait des unités impériales (livre-force-seconde), tandis que le logiciel de navigation du JPL attendait des unités métriques (newton seconde). Cette stupide confusion a entraîné une erreur de trajectoire fatale, faisant plonger l’orbiteur trop bas dans l’atmosphère où il s’est désintégré.
Mars Polar Lander / Deep Space 2 (1999) : Le contact avec cet atterrisseur fut perdu le 3 décembre 1999, pendant sa descente vers le pôle sud martien. L’enquête a conclu que la cause la plus probable était l’arrêt prématuré des rétrofusées. Des signaux parasites, générés par le déploiement des pieds de l’atterrisseur, auraient pu être interprétés à tort par le logiciel de bord comme le signal de contact avec le sol, coupant les moteurs alors que la sonde était encore à une quarantaine de mètres d’altitude. Cette faille logicielle n’avait pas été détectée en raison de tests insuffisants. La mission transportait également deux petits pénétrateurs, Deep Space 2, qui devaient s’enfoncer dans le sol, mais aucun contact ne fut établi avec eux non plus.

Malgré les échecs, la fin des années 1990 et le début des années 2000 ont vu le déploiement de deux orbiteurs extrêmement performants qui ont jeté les bases de l’exploration martienne moderne.

Mars Global Surveyor (1996) : Lancé sur une fusée Delta II, MGS était en quelque sorte la rédemption de la mission Mars Observer, dont il reprenait la plupart des instruments.
Instruments et objectifs : Sa mission était de réaliser une cartographie globale et détaillée de Mars à l’aide de la caméra MOC (Mars Orbiter Camera), de l’altimètre laser MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter) et du spectromètre TES (Thermal Emission Spectrometer).
Découvertes majeures : MOLA a produit la première carte topographique 3D complète de Mars, confirmant la dichotomie fondamentale entre les basses plaines lisses du nord et les hauts plateaux cratérisés du sud.[85] Le magnétomètre a découvert des anomalies magnétiques localisées dans la croûte, vestiges d’un ancien champ magnétique global qui a depuis disparu.[89, 91] Les images à très haute résolution de la caméra MOC ont révélé des ravines sur les pentes de cratères, suggérant la possibilité d’écoulements d’eau liquide récents, ainsi qu’une croûte stratifiée témoignant d’une histoire géologique complexe.
2001 Mars Odyssey : Lancée sur une fusée Delta II, cette mission a été conçue en réponse directe aux échecs de 1999, avec un accent mis sur la robustesse et la collecte de données fondamentales.

Instruments et objectifs : Cartographier la composition chimique de la surface avec le spectromètre à rayons gamma (GRS) et l’imageur thermique THEMIS, et mesurer l’environnement radiatif avec l’instrument MARIE.
Découverte révolutionnaire : Le spectromètre GRS a fait une découverte qui a changé la donne : la détection de grandes quantités d’hydrogène juste sous la surface des régions polaires. Cet hydrogène est interprété comme la signature de vastes réservoirs de glace d’eau. Cette découverte a non seulement confirmé que l’eau n’avait pas entièrement disparu de Mars, mais elle a aussi profondément influencé la stratégie d’exploration future, en désignant les hautes latitudes comme des cibles privilégiées pour les atterrisseurs.
Devenue la sonde la plus longtemps en activité autour de Mars, Odyssey sert également de relais de communication indispensable pour les missions au sol.

L’âge d’or des rovers et des orbiteurs (depuis 2003)

L’exploration de Mars a connu une transformation radicale au XXIe siècle, passant d’une compétition nationaliste à une entreprise scientifique véritablement mondiale. Le nombre de missions actives menées par diverses agences spatiales (NASA, ESA, Roscosmos, ISRO, UAE, CNSA) a créé une synergie sans précédent. Les données d’une mission éclairent et améliorent directement les autres ; par exemple, l’orbiteur MRO a servi d’éclaireur pour identifier les sites d’atterrissage des rovers Curiosity et Perseverance, tandis que Mars Express a fonctionné comme relais pour le rover chinois Zhurong.[103, 104, 105] Ce réseau interconnecté d’orbiteurs et de rovers constitue une infrastructure scientifique mature à l’échelle planétaire, un contraste frappant avec les missions isolées et concurrentes de l’ère de la Guerre Froide. Ce modèle collaboratif, fondé sur le partage de données et d’infrastructures, accélère le rythme des découvertes bien au-delà de ce qu’une seule nation pourrait accomplir.

L’évolution des robots géologues

Spirit & Opportunity (Mars Exploration Rovers, 2003)

Lancés en 2003 sur des fusées Delta II, les rovers jumeaux Spirit et Opportunity, de la taille d’une voiturette de golf, ont inauguré une nouvelle ère de la géologie de terrain sur Mars. Leur objectif était de « suivre l’eau » en cherchant des preuves de son activité passée dans les roches et les sols. Leur charge utile comprenait des caméras panoramiques (Pancam), un imageur microscopique (MI), un bras robotique équipé de spectromètres (APXS, Mössbauer, Mini-TES) et un outil d’abrasion des roches (RAT) pour analyser l’intérieur des roches.

Opportunity, qui a atterri à Meridiani Planum, a frappé un grand coup dès son arrivée en découvrant de petites sphères riches en hématite, surnommées « myrtilles » (« blueberries »), et des roches sédimentaires stratifiées. Ces découvertes ont apporté la preuve définitive que la région avait été, dans un lointain passé, le lit d’une mer salée.
Spirit, dans le cratère Gusev, a d’abord trouvé des plaines volcaniques, mais après un long périple, il a découvert dans les collines Columbia des roches riches en silice et en carbonates, preuves d’un ancien système hydrothermal, un environnement de sources chaudes potentiellement propice à la vie.

Leur longévité a dépassé toutes les attentes : conçus pour une mission de 90 jours, Spirit a fonctionné plus de 6 ans et Opportunity plus de 14 ans, établissant des records de distance et redéfinissant les possibilités de l’exploration robotique.

Phoenix Lander (2007)

Reprenant la conception de l’atterrisseur malheureux Mars Polar Lander, Phoenix a été envoyé dans les plaines arctiques de Mars pour y étudier la glace. Équipé d’un bras robotisé capable de creuser, de caméras et d’un laboratoire d’analyse (TEGA et MECA), son objectif était d’étudier l’histoire de l’eau et l’habitabilité de la frontière glace / sol. La mission fut un énorme succès : Phoenix a directement observé et touché la glace d’eau juste sous la surface, en creusant des tranchées et en voyant les morceaux de glace brillants se sublimer (passer de l’état solide à gazeux) sur plusieurs jours.

Il a également fait la découverte surprenante de sels de perchlorate dans le sol, un composé chimique aux implications majeures pour l’astrobiologie et la toxicité du sol martien. Enfin, ses instruments météorologiques ont détecté des chutes de neige depuis des nuages d’altitude.

Curiosity (Mars Science Laboratory, 2011)

Avec Curiosity, la NASA a déployé un laboratoire mobile de la taille d’une voiture, alimenté par un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) lui conférant une grande autonomie. Lancé par une fusée Atlas V, il s’est posé dans le cratère Gale en 2012 grâce à une manœuvre audacieuse de « grue volante » (sky crane). Sa mission : évaluer l’habitabilité passée et présente de Mars. Sa suite d’instruments est la plus complexe jamais envoyée sur Mars, incluant la caméra laser ChemCam pour analyser la composition des roches à distance, et les laboratoires embarqués SAM et CheMin pour analyser des échantillons de roche forée, à la recherche de minéraux et de molécules organiques.

Curiosity a rapidement atteint son objectif principal en démontrant que le cratère Gale abritait autrefois un lac d’eau douce pérenne, possédant tous les ingrédients chimiques essentiels à la vie (carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, soufre). Le rover a depuis découvert des molécules organiques complexes préservées dans des argiles vieilles de plusieurs milliards d’années et a détecté de mystérieuses variations saisonnières de méthane dans l’atmosphère, un gaz qui, sur Terre, est principalement d’origine biologique.

Perseverance & Ingenuity (Mars 2020)

Le rover Perseverance, lancé en 2020 sur une fusée Atlas V, est une évolution de Curiosity avec deux objectifs révolutionnaires : chercher des signes de vie microbienne passée (biosignatures) et collecter d’échantillons de roches et de sol qui seront rapportés sur Terre par une future mission, le Mars Sample Return.

Ses instruments, comme SuperCam (une version améliorée de ChemCam), SHERLOC et PIXL, sont spécifiquement conçus pour la détection fine de minéraux et de matières organiques. La mission inclut également MOXIE, une expérience visant à produire de l’oxygène à partir de l’atmosphère martienne, une technologie clé pour de futures missions humaines.

La mission a également transporté Ingenuity, un petit hélicoptère expérimental. Le 19 avril 2021, Ingenuity a réalisé le premier vol motorisé et contrôlé sur une autre planète, un véritable « moment des frères Wright » pour l’exploration planétaire. Conçu pour seulement cinq vols, il en a effectué 72, servant d’éclaireur aérien pour Perseverance et ouvrant une nouvelle ère d’exploration. Perseverance a déjà commencé sa collecte, forant des carottes de roches ignées et sédimentaires dans le cratère Jezero, un ancien delta de rivière, qui attendent maintenant leur retour sur Terre pour une analyse détaillée.

Une flotte internationale en orbite

Parallèlement aux exploits des rovers, une flotte d’orbiteurs internationaux a fourni une perspective globale indispensable.

Mars Express (ESA, 2003) : Première mission européenne vers Mars, cet orbiteur a été un succès durable malgré l’échec de son atterrisseur, Beagle 2. Ses instruments, comme la caméra stéréo HRSC et le radar MARSIS, ont cartographié la surface en 3D, découvert des minéraux hydratés, des traces de glaciers récents et ont sondé les calottes polaires, confirmant la présence de grandes quantités de glace d’eau.
Mars Reconnaissance Orbiter (NASA, 2005) : MRO est un orbiteur surpuissant, dont la caméra HiRISE est la plus performante jamais envoyée vers une autre planète, capable de discerner des objets de la taille d’une table. Ses images ont révélé une planète dynamique, avec des avalanches, de nouveaux cratères d’impact et des écoulements saisonniers sombres (RSL) qui pourraient être liés à des saumures. Son spectromètre CRISM a créé des cartes minéralogiques détaillées qui ont été cruciales pour la sélection des sites d’atterrissage des missions suivantes.
MAVEN (NASA, 2013) : Cette mission est entièrement dédiée à l’étude de la haute atmosphère martienne. Son but est de comprendre comment Mars a perdu la majeure partie de son atmosphère et de son eau au cours du temps. MAVEN a mesuré précisément le taux d’érosion atmosphérique par le vent solaire, montrant que ce processus s’accélère considérablement lors des tempêtes solaires, ce qui explique en grande partie la transformation de Mars en un monde froid et sec.
Mangalyaan (ISRO, 2013) : La première mission interplanétaire de l’Inde a fait de l’ISRO la quatrième agence spatiale à atteindre Mars. Principalement une démonstration technologique, la sonde Mars Orbiter Mission a également mené des études sur l’atmosphère et la surface de la planète.
ExoMars Trace Gas Orbiter (ESA/Roscosmos, 2016) : TGO a été conçu pour réaliser l’inventaire le plus précis des gaz à l’état de traces dans l’atmosphère martienne, en particulier le méthane. Contre toute attente, ses instruments ultrasensibles n’ont détecté quasiment aucune trace de méthane, contredisant les détections sporadiques faites depuis le sol par Curiosity et depuis l’orbite par Mars Express. Cette « non détection » a approfondi le mystère du méthane martien, suggérant soit des mécanismes de destruction très rapides et inconnus, soit que les détections précédentes étaient erronées.

Les nouvelles puissances martiennes

La dernière décennie a vu l’arrivée de nouveaux acteurs, confirmant le statut de Mars comme destination scientifique mondiale.

InSight Lander (NASA, 2018) : Cette mission est une station géophysique fixe conçue pour sonder l’intérieur de Mars.
- Instruments et Objectifs : Son sismomètre français SEIS écoute les « tremblements de Mars », sa sonde de flux de chaleur allemande HP³ devait mesurer la température interne, et son expérience radio RISE suit les oscillations de la planète.
- Découvertes : SEIS a détecté des centaines de séismes, confirmant que Mars est une planète sismiquement active. Ces données ont permis d’établir le premier modèle détaillé de la structure interne de Mars, révélant l’épaisseur de sa croûte, la structure de son manteau et la taille de son grand noyau liquide. La sonde HP³, surnommée « la taupe », n’a malheureusement pas réussi à s’enfouir dans le sol aux propriétés inattendues.
Hope (Émirats Arabes Unis, 2020) : Première mission interplanétaire du monde arabe, la sonde Hope (Al-Amal), lancée par une fusée japonaise H-2A, a pour objectif de fournir une image complète de la dynamique de l’atmosphère martienne, en étudiant les cycles journaliers et saisonniers et les liens entre les couches atmosphériques basses et hautes.[31, 81, 177, 178, 179]
Tianwen-1 & Zhurong Rover (Chine, 2020) : La première mission martienne indépendante de la Chine est une démonstration de force technologique, combinant un orbiteur, un atterrisseur et un rover, lancés par une fusée Longue Marche 5.
- Objectifs et Instruments : L’orbiteur cartographie la planète, tandis que le rover Zhurong étudie la géologie de sa zone d’atterrissage dans la vaste plaine d’Utopia Planitia, notamment en utilisant un radar pour sonder le sous-sol à la recherche de glace d’eau.
- Découvertes : Zhurong a exploré avec succès la plaine, analysant la composition du sol et détectant des couches souterraines qui témoignent d’anciennes inondations. Des analyses récentes de ses données suggèrent même que le rover aurait pu parcourir le littoral d’un ancien et vaste océan qui recouvrait les plaines du nord.

Le rêve martien face à la réalité scientifique

La vision de la colonisation de Mars, portée par des personnalités comme Elon Musk, se concentre principalement sur un paradigme d’ingénierie et de logistique : résoudre le problème du transport. Cependant, une analyse approfondie de la littérature scientifique en médecine spatiale et en planétologie révèle que les défis les plus redoutables sont d’ordre biomédical et environnemental. Ces défis sont profondément interconnectés, créant une cascade de risques où une défaillance dans un domaine (par exemple, le support de vie) est exacerbée par les autres (radiations, faible gravité, distance). L’état actuel de la technologie pour atténuer ces risques biologiques est en retard de plusieurs décennies par rapport aux avancées de la fuséologie, une déconnexion critique souvent négligée dans le discours public.

La vision d’Elon Musk et de SpaceX

L’ambition d’Elon Musk, à travers sa société SpaceX, est de faire de l’humanité une espèce multi planétaire en établissant une ville auto-suffisante sur Mars.

Le Plan : Le projet repose sur une flotte de milliers de lanceurs super-lourds entièrement réutilisables, le système Starship, pour transporter jusqu’à un million de personnes et des millions de tonnes de fret.
L’architecture de mission : Le concept implique l’utilisation du lanceur Starship/Super Heavy. Les lancements se feraient lors des fenêtres de transfert vers Mars, qui s’ouvrent tous les 26 mois. Une fois en orbite terrestre, les vaisseaux Starship seraient ravitaillés en carburant par d’autres Starship « citernes » pour maximiser leur charge utile vers Mars. Chaque vaisseau pourrait livrer une centaine de tonnes de fret à la surface. Un élément clé de la stratégie est l’utilisation des ressources in situ (ISRU) : produire le carburant pour le voyage de retour (méthane et oxygène) directement sur Mars, en utilisant le dioxyde de carbone de l’atmosphère et la glace d’eau du sous-sol via la réaction de Sabatier.
Le calendrier : Le calendrier de SpaceX est extrêmement ambitieux, prévoyant des premières missions cargo dès la fin des années 2020 et des missions habitées au début des années 2030, avec pour objectif à long terme une colonie d’un million de personnes.

Les obstacles fondamentaux à la colonisation

Si la vision de SpaceX est impressionnante sur le plan de l’ingénierie, elle se heurte à des réalités scientifiques et médicales qui rendent sa réalisation à court ou moyen terme hautement improbable. Les programmes de recherche de la NASA, comme le Human Research Program, ont identifié cinq dangers majeurs pour les vols habités de longue durée.

1. Le rayonnement cosmique

C’est sans doute l’obstacle le plus redoutable. Mars ne possède ni champ magnétique global pour dévier les particules chargées, ni atmosphère épaisse pour les absorber. Les astronautes seraient donc exposés en permanence à un double bombardement : les rayons cosmiques galactiques (GCR), des particules de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, et les événements à particules solaires (SPE), des éruptions intenses mais sporadiques du Soleil. Cette exposition augmente drastiquement le risque de cancer au cours de la vie et peut causer des dommages au système nerveux central, des cataractes et des maladies cardiovasculaires. Le blindage est une solution complexe : s’il est efficace contre les SPE, il l’est beaucoup moins contre les GCR de haute énergie. Pire, l’interaction des GCR avec un blindage passif peut créer une cascade de radiations secondaires encore plus dangereuses. Un blindage actif, créant une « bulle » magnétique, reste du domaine de la science-fiction.

2. La gravité modifiée

Le corps humain est le produit de milliards d’années d’évolution sous une gravité de 1 g. Un voyage de 6 à 9 mois en microgravité, suivi d’une vie sous la gravité martienne de 0,38 g, aurait des conséquences physiologiques sévères. Les astronautes subissent une perte de densité osseuse (ostéoporose) et une atrophie musculaire, un déconditionnement du système cardiovasculaire, et des troubles de l’équilibre. Le syndrome neuro-oculaire associé aux vols spatiaux (SANS), qui affecte la vision, est également une préoccupation majeure. Les effets à long terme de la vie en gravité partielle, notamment sur la reproduction et le développement fœtal, sont totalement inconnus et potentiellement rédhibitoires.

3. L’atmosphère et l’environnement de surface

L’atmosphère martienne est irrespirable, composée à 96 % de dioxyde de carbone. Sa pression est inférieure à 1 % de celle de la Terre, bien en deçà de la « limite d’Armstrong », au-delà de laquelle les liquides corporels d’une personne non protégée se mettraient à bouillir. La survie dépendra d’habitats et de scaphandres parfaitement étanches et fiables. Les températures sont extrêmes, avec des variations de plus de 100°C entre le jour et la nuit, oscillant entre +20°C et -143°C.

4. La toxicité du sol martien

Le régolithe martien n’est pas une simple poussière inerte. Les missions Phoenix et Curiosity ont montré qu’il est riche en sels de perchlorate, des composés qui, même à faible dose, sont toxiques pour la glande thyroïde humaine. La poussière fine, omniprésente et abrasive, contient probablement d’autres composés dangereux comme des silicates (risque de silicose, une maladie pulmonaire incurable) et du chrome hexavalent. La gestion de cette poussière toxique, qui s’infiltrera partout, sera un défi constant et vital pour la santé des colons.

5. L’isolement et la distance

Une mission vers Mars durerait de deux à trois ans. Le délai de communication, pouvant atteindre 24 minutes pour un aller simple, rend toute conversation en temps réel impossible et complique dramatiquement la gestion des urgences médicales ou techniques. La pression psychologique d’un confinement extrême, de l’isolement et de la conscience qu’aucun secours ni retour rapide n’est possible, représente un défi sans précédent pour la santé mentale des équipages.

Pourquoi Mars n’est pas une planète B

La juxtaposition de l’optimisme technologique de SpaceX et des dures réalités biomédicales révèle un décalage fondamental. Construire le système de transport, bien qu’étant un exploit monumental, n’est que la première étape, et peut-être la plus simple. Les étapes suivantes – assurer la survie à long terme d’organismes terrestres dans un environnement qui les agresse au niveau cellulaire – sont d’un ordre de complexité bien supérieur. Elles exigent des percées scientifiques et médicales que nous ne possédons pas encore. Mars n’est pas une « Terre à rénover » ; c’est un monde fondamentalement étranger, pour lequel la vie terrestre est profondément inadaptée. Les défis ne sont pas simplement des problèmes d’ingénierie à résoudre, mais des barrières biologiques fondamentales.

Notre avenir avec mars

L’exploration de Mars nous place à un carrefour fascinant de l’histoire humaine. Il serait réducteur de voir l’avenir comme un choix binaire entre une colonisation immédiate et l’abandon de nos ambitions martiennes. La voie la plus sage et la plus productive se situe entre ces deux extrêmes.

Le succès éclatant de plus de soixante ans d’exploration robotique nous a appris une leçon essentielle : nos émissaires de métal et de silicium sont nos yeux, nos mains et nos laboratoires sur Mars. Ils sont les pionniers indispensables qui préparent le terrain pour toute aventure humaine future. Le véritable secret pour « déverrouiller » Mars dans un avenir proche ne réside pas dans la construction de milliers de fusées, mais dans la poursuite d’un programme d’exploration robotique méthodique et international.

La prochaine étape logique et cruciale est la mission de retour d’échantillons martiens (Mars Sample Return), une entreprise déjà en cours grâce au rover Perseverance. Rapporter sur Terre des échantillons de sol et de roche martiens nous permettra de les analyser avec toute la puissance de nos laboratoires terrestres. C’est seulement en étudiant en détail la géochimie, la minéralogie et, surtout, la toxicologie et le potentiel biologique de ces matériaux que nous pourrons évaluer rigoureusement les risques et concevoir des stratégies de protection efficaces.

Ce n’est qu’en comprenant profondément la planète rouge, grâce à nos robots ambassadeurs, que nous pourrons planifier de manière responsable et sûre l’arrivée éventuelle d’explorateurs humains. Non pas comme des colons fuyant une Terre en péril, mais comme des scientifiques embarqués dans la plus grande expédition de l’histoire de l’humanité, une quête de connaissance qui, en nous révélant les secrets d’un autre monde, nous en apprendra sans doute beaucoup plus sur le nôtre.

Tableau chronologique des missions martiennes

Le tableau suivant synthétise l’ensemble des missions lancées vers Mars, de la première tentative en 1960 aux missions actuelles et futures. Il met en évidence les tendances historiques : le taux d’échec élevé des débuts, la transition vers des orbiteurs plus fiables, l’avènement des rovers et l’internationalisation croissante de l’exploration martienne.

crédit images : Gemini

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