MMX, Idefix® et des caméras pour comprendre la lune de Mars

MMX, pour Martian Moon eXploration, est une mission de l’agence spatiale japonaise, la JAXA, dont le lancement vers le système martien est prévu pour fin 2026. Cette mission offre une occasion unique d’étudier les propriétés de la surface des lunes de Mars (Phobos et Deimos), mais aussi la dynamique du régolithe sur les petits corps.

Pour y parvenir, la sonde MMX déploiera un rover à la surface de Phobos après au moins 18 mois d’observation de la lune, un temps nécessaire pour déterminer le meilleur lieu d’atterrissage. Idefix®, du nom du célèbre compagnon de route de deux non moins célèbres Gaulois, est un rover conçu par le CNES et l’agence spatiale allemande (DLR) en un temps record.

Caméras sur roues

Envoyé en éclaireur, ce petit robot sera le premier du genre à tenter de se déplacer sur une surface à faible gravité à l’aide de roues. Il sera entre autres équipé de deux caméras de roues (WheelCams) montées sous sa carrosserie et dont les images permettront de comprendre certaines des propriétés de la surface de Phobos. Comment ? « En déterminant, par exemple, l’enfoncement de la roue, la traction de la roue et la morphologie de la tranchée », explique Naomi Murdoch, planétologue à l’ISAE-SUPAERO. « Ces informations seront précieuses pour comprendre l’histoire géologique de Phobos ainsi que les processus de surface, en plus d’être très importantes pour les opérations d’atterrissage de la sonde principale MMX sur Phobos. »

Une étape importante du projet consistait à vérifier la qualité des images fournies par les WheelCams, sur un sol représentatif de Phobos, « avec seulement quelques LEDs sur le ventre du rover pour éclairer la scène », explique la planétologue. « Comprendre le sol de Phobos à l’aide de cet instrument scientifique permettra de définir une meilleure stratégie d’atterrissage pour la sonde. Les WheelCams diminuent donc les risques associés à l’atterrissage. » Sans images de qualité pour étudier le sol de Phobos, l’atterrissage de la sonde chargée de récolter et de ramener les échantillons serait en effet plus complexe.

« Phobos est l’un des corps les plus sombres du système solaire. Nous avions alors besoin de nous assurer que les LEDs qui éclairent la scène seraient bien suffisantes pour faire des images pendant que le rover roule. Les simulations nous donnaient des estimations assez pessimistes, mais c’est le genre de cas où rien ne remplace une expérience bien réalisée », explique Julien Baroukh responsable système du projet Rover MMX au CNES.

Test en conditions réelles

Pour répondre à cette question, un test en conditions réelles avec un modèle de qualification de la caméra est imaginé par les équipes du CNES et de l’ISAE-SUPAERO.

Ce modèle de qualification est une reproduction exacte d’une WheelCam de vol. Il a été monté sur le banc d’essai de l’ISAE-SUPAERO conçu et construit pour les besoins de la mission en 2021 par deux étudiants du Master of Aerospace Engineering sous la supervision de l’équipe du département Électronique, Optronique et Signal. Cet équipement de recherche recrée les conditions que le rover MMX observera avec les WheelCams pendant la mission. (cliquez ici pour en savoir + sur le banc d’essai).

⇾ Explication de l’image : en haut, la caméra de qualification WheelCam (CNES) montée sur le banc du rover MMX à l’ISAE-SUPAERO. En bas à gauche, l’image prise avec le modèle de qualification de la WheelCam ‘Avant’. En bas à droite, l’image prise avec une caméra du banc ISAE-SUPAERO représentatif de la WheelCam ‘Arrière’ du rover.

« Les essais avec la WheelCam ont été réalisés au sein de l’ISAE-SUPAERO, dans le Département Electronique, Optronique et Signal de l’école (DEOS/SSPA), sous la supervision de Naomi Murdoch et en étroite collaboration avec Valérian Lalucaa, le responsable de l’instrument côté CNES. » explique Alice Amsili, ingénieure en traitement d’images à l’ISAE-SUPAERO. « Elles nous ont permis de démontrer la performance des caméras qui seront embarquées lors de la mission MMX. »

La prochaine étape consiste désormais à développer les outils pour analyser et interpréter les images WheelCam.

Une nouvelle étape pour les chercheurs de l’école dans cette aventure scientifique hors norme.

⇾ Explication de l’image : exemple de la reconstruction 3D de la tranchée derrière le rover (en bas) à partir des images représentatives des WheelCams (en haut).