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Thales : SuperCam, la haute technologie laser française en première ligne sur Mars

Thales : SuperCam, la haute technologie laser française en première ligne sur Mars
Thales : SuperCam, la haute technologie laser française en première ligne sur Mars
Crédit photo © Nasa - Thales

(Boursier.com) — Après un périple de 470 millions de km dans l'espace, le rover Perseverance, a atterri sans encombre sur Mars, au coeur du cratère Jezero, bassin d'impact de 45 kilomètres de diamètre. Cet atterrissage est étape cruciale dans la poursuite de l'étude de la planète rouge. Les équipes Lasers du Groupe Thales vont y contribuer grâce à SuperCam qui est le fruit d'une étroite collaboration entre le Los Alamos National Laboratory (LANL) aux Etats-Unis et l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP, CNRS/ CNES/ Université Toulouse III - Paul Sabatier) en France, avec des contributions de l'Université d'Hawaï et de l'Université de Valladolid (UVA) en Espagne.

La conception et la fabrication du Mast Unit, partie française de SuperCam située en haut du mât du rover, ont été réalisées par un consortium de laboratoires français rattachés au CNRS, à des universités et à des établissements sous la direction scientifique des équipes de l'IRAP et la responsabilité du CNES. Le laser fourni par Thales -qui a été conçu, fabriqué, assemblé et testé sur son site d'Elancourt- est logé dans le Mast Unit. Les équipes opérationnelles du FOCSE (French Operations Centre for Science and Exploration) au Centre Spatial de Toulouse ont reçu les premières données qui attestent de la bonne santé de l'instrument SuperCam.

La conception du laser SuperCam, dont le poids est de 500g, a constitué un véritable challenge pour les équipes Thales. Il a fallu loger, dans un volume identique à celui du laser ChemCam, la fonctionnalité LIBS et une fonctionnalité supplémentaire RAMAN. Au-delà du défi de l'encombrement, les équipes Thales ont également réussi à augmenter les capacités d'analyse de façon significative : le laser SuperCam peut enchainer des salves de tirs 10 fois plus longues, 1 000 tirs d'affilée contre 100 tirs maximum pour ChemCam, à une fréquence 3 fois supérieure (10 Hz). L'expérience acquise pour le laser ChemCam, et les compétences uniques de Thales en ingénierie de systèmes complexes, ont permis de mener l'ensemble du projet en moins de 3 ans.

Concevoir un laser martien, c'est répondre à un niveau de qualification très élevé pour relever quatre défis essentiels : celui de la miniaturisation, de la robustesse aux chocs et aux vibrations lors de l'atterrissage, de la résistance à l'environnement martien et notamment aux conditions thermiques extrêmes (de -50oC à +70oC), et celui de la fiabilité et de la durée de vie bien sûr. Nous souhaitons le même succès à Perseverance qu'à Curiosity, qui a effectué près de 900.000 tirs lasers sur Mars depuis 2012, explique Eric Durand, Responsable des lasers SuperCam (Perseverance) et ChemCam (Curiosity) chez Thales

SuperCam est doté de 5 instruments : 3 spectromètres (LIBS, RAMAN et VISIR), 1 micro-imageur capable de prendre des images couleur de haute résolution, 1 microphone capable d'enregistrer le son provoqué par l'impact laser du LIBS sur la roche jusqu'à 4 m. La formation du plasma s'accompagne d'un claquement dont l'enregistrement pourra donner des informations complémentaires sur la nature des roches : dureté, porosité... Le laser de Thales, capable de fonctionner selon les deux modes LIBS et RAMAN, est au coeur de deux spectromètres de l'instrument SuperCam.

Le faisceau laser infrarouge sert à analyser les roches par spectrométrie d'émission de plasma induit par laser (LIBS, pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy). Puissant et portant jusqu'à 7 mètres, le laser concentre son énergie (30 mJ) sur moins d'un millimètre carré pour évaporer la roche à environ 10.000 oC. L'analyse du spectre de la lumière émise par ce plasma permet de connaître la composition chimique des cibles. Le LIBS peut aussi être utilisé pour dépoussiérer les surfaces rocheuses afin de faciliter leurs analyses par d'autres instruments. En mode RAMAN, le laser émet une lumière verte (longueur d'onde 532 nm) jusqu'à 12 mètres pour analyser la minéralogie des roches sur Mars. En faisant vibrer les liaisons entre atomes, ce faisceau permet de déterminer la signature minérale de la matière, la manière dont les atomes sont organisés en molécules et les molécules liées entre elles. Avec cette technologie, il devient possible de caractériser la structure moléculaire des minéraux mais aussi de détecter des molécules organiques. Le laser vert sera aussi utilisé pour faire fluorescer certains composés minéraux et organiques et permettre aux scientifiques de mieux déterminer les composants en présence. Là où Curiosity a prouvé la possibilité d'émergence de la vie sur Mars, Perseverance va plus loin, à la recherche de traces de vie.

SuperCam est opéré en alternance depuis le LANL (Los Alamos National Laboratory aux Etats-Unis) et le centre des opérations scientifiques installé au CNES à Toulouse (FOCSE - French Operations Centre for Science and Exploration, Mars 2020). Un signal de commande met entre 5 et 20 min pour atteindre Mars.

©2021,

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