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Actualité

La recherche spatiale et les communications avec Mars Episode 2. La radio assistée par satellite des rovers qui font l’actualité

23/07/2021

Depuis quelques mois, la famille des engins martiens s’agrandit.

Perseverance s’est ainsi posé en février dernier sur la planète rouge, au terme d’un voyage d’un peu moins de 7 mois débuté le 30 juillet 2020. Un rover, Curiosity, s’y trouvait déjà depuis plus de 3 122 « sols » ou jours martiens (soit environ 24 h et 40 mn). Et, même si Persévérance a emmené avec lui Ingenuity, un petit hélicoptère, Curiosity restera hors d’atteinte : ces deux appareils sont distants d’environ 3 000 kilomètres !

La planète avait déjà accueilli un certain nombre de modules d’études de la NASA, dont Insight (consacré à la structure interne de Mars, doté d’un sismomètre), Pathfinder (démonstrateur d’atterrisseur) et son rover Sojourner.

Deux autres rovers dédiés à la géologie de la planète Mars, Spirit et Opportunity, étaient également sur place. Mais ils ont désormais cessé toute activité depuis respectivement mai 2011 et février 2019.

Figure 1 : position des différents modules (rovers ou plateformes) sur Mars (Crédit : NASA/JPL-Caltech)

Les deux rovers désormais en activité sur la planète Mars ont beaucoup fait parler d’eux, et ce sont leurs systèmes de communication qui leur ont permis de nous faire partager leurs aventures. Ils sont, en réalité, relativement simples et présentent la particularité d’être similaires sur les deux véhicules. En effet, les signaux peuvent être relayés par les différents satellites déjà en orbite autour de la planète ! Les rovers tirent ainsi astucieusement parti d’un véritable système de communication modulaire, grâce à leurs couples d’émetteurs-récepteurs utilisant des bandes de fréquences communes avec celles des orbiteurs de la NASA :

  1. une antenne UHF, principalement utilisée pour les communications avec les orbiteurs (MRO ou Odyssey) ; sa puissance est de l’ordre de 12 W ;
  2. une antenne à gain faible (LGA) en bande X avec un gain de l’ordre de 5 dBi ;
  3. et enfin, tout de même une antenne de fort gain (HGA) en bande X constituée par un réseau phasé d’environ 30 cm de diamètre avec un gain de l’ordre de 25 dBi. Cette antenne peut être utilisée pour des transmissions directes vers la Terre. Sa puissance d’émission est de l’ordre de 15 W.


Cette association LGA/HGA en bande X et liaison UHF vers les orbiteurs est devenue classique pour les rovers : on le retrouvait déjà dans les communications de Spirit et d’Opportunity. Perseverance dispose toutefois d’une antenne supplémentaire par le biais d’un radar (RIMFAX) opérant entre 150 et 1 200 MHz avec une puissance de 5 à 10 W et un gain s’étalant (selon la fréquence) de -1 à 8 dBi.

Figure 2 :

en haut à gauche, « Selfie » de Perseverance (Ingenuity en fond) (crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS) En haut au centre antenne HGA de Perseverance (Crédit : Airbus)

A droite, « Selfie » d’Opportunity qui permet de distinguer ces panneaux solaires (crédit : NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.)

En bas à gauche, photo d’Ingenuity par Perseverance (crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU)

En bas au centre, « Selfie » de Curiosity (crédit : NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Ces équipements de communication n’ont guère de risque de tomber prématurément en panne d’énergie : si la première génération de rovers (Spirit et Opportunity) fonctionnait grâce à des panneaux solaires, Curiosity et Perseverance disposent de petits réacteurs nucléaires qui leur procurent une autonomie constante.

Enfin, sur ces deux rovers veillent donc plusieurs satellites, équipés de systèmes de communication plus élaborés, capables de relayer certaines de leurs transmissions vers la Terre : nous vous les décrirons dans notre prochain numéro !

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