La mission MMX
Le satellite MMX sera lancé en octobre 2026 vers le système martien pour ramener des échantillons de la surface de Phobos, effectuer des observations détaillées de Phobos et de Deimos et surveiller le climat de Mars. La mission effectuera un voyage aller-retour en cinq ans, avec retour sur Terre des échantillons de Phobos en juillet 2031. La sonde arrivera dans le système de Mars en août 2027. Elle restera trois ans sur des orbites quasi-satellitaires (QSO) autour de Phobos à différentes altitudes pour sélectionner les sites d’échantillonnage et d’atterrissage.
La sonde descendra pendant plusieurs heures sur la surface de Phobos pour collecter au moins 10 g du régolithe de Phobos à l’aide de deux mécanismes : un sur les pieds et une carotteuse à 2 cm de profondeur. MMX collectera des échantillons de Phobos sur deux sites différents.
Après le prélèvement des échantillons, la sonde quittera le système martien et ramènera les échantillons sur Terre, achevant le premier aller-retour vers le système de la planète rouge.
Les principaux objectifs de la mission sont :
- Comprendre l’origine des lunes martiennes par des observations rapprochées et par retour d’échantillons ;
- Contraindre les processus de formation planétaire et de transport de matériaux dans la région reliant le système solaire intérieur et extérieur ;
- Révéler les processus évolutifs du système martien dans les environnements circum-martiens.
La charge utile comprend les instruments scientifiques suivants :
- MIRS (MMX InfraRed Spectrometer)
- OROCHI (Optical RadiOmeter composed of Chromatic Imagers)
- TENGOO (Telescopic Nadir for GeOmOrphology)
- LIDAR (Light Detection And Ranging)
- MEGANE (Mars-moon Exploration with Gamma rays and Neutrons)
- CMDM (Circum-Martian Dust Monitor)
- MSA (Mass Spectrum Analyzer)
- C-SMP (Coring sampler)
- P-SMP (Pneumatic sampler)
- ROVER-IDEFIX (Moving vehicle)
- SRC (Sample return capsule)
- SHV (Super Hi Vision Cameras)
- IREM (Interplanetary Radiation Enviroments Monitor)
Le petit rover IDEFIX (poids total inférieur à 30 kg) développé par le CNES et le DLR, sera largué sur la surface de Phobos. La charge utile du rover comprend quatre instruments scientifiques :
- un radiomètre infrarouge thermique (miniRAD),
- un spectromètre Raman (RAX),
- une paire de caméras stéréo tournées vers l’avant (NavCAM),
- deux caméras qui observent l’interface roues-surface (WheelCAM) pour étudier les propriétés mécaniques du régolithe de Phobos.
L’ESA participera à la mission contribuant aux communications avec les antennes de son réseau d’espace profond.
MIRS
MIRS est un spectromètre imageur dans la bande spectrale 0,9 - 3,6 microns avec une résolution spectrale meilleure que 20 nm. L’IFOV (champ de vue d’un pixel) est de 0,35 milli-radians et le champ de vue total de +/- 1,65 degrés. Le rapport signal sur bruit est supérieur à 100 jusqu’à 3,2 µm dans un temps d’intégration inférieur à 2 s. Le détecteur a une dimension de 256 x 250 pixels avec une taille de pixel de 30 microns. La masse totale de 10,2 kg. Le volume de l’instrument est d’environ 165 x 155 x 65 mm3 pour le boitier électronique EBOX, et 320 x 150 x 505 mm3 pour le boitier optique OBOX.
L’instrument MIRS est sous la maîtrise d’œuvre du LESIA (devenu LIRA) en collaboration avec cinq autres laboratoires français et le CNES : le Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB), le Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS), l’Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM), et l’Institut de Recherche en Astrophysique et en Planétologie (IRAP). L’instrument MIRS est sous la maîtrise d’ouvrage du CNES.
Le modèle de vol de l’instrument MIRS a été livré à la JAXA fin mars 2024, puis intégré en deux temps sur le Module d’Exploration du satellite MMX en juillet 2024 pour l’EBOX, puis septembre 2024 pour l’OBOX. La campagne de tests sol est actuellement en cours chez MELCO (Kamakura, Jp) avant le transport vers le site de lancement à Tanegashima (Japon), pour un tir prévu avec le lanceur H3 en octobre 2026.
Objectifs scientifiques de MIRS
MIRS devra caractériser les surfaces de Phobos et de Deimos et la composition atmosphérique de Mars, en identifiant les signatures spectrales caractéristiques dans le proche infrarouge. MIRS doit répondre aux exigences de la mission, en particulier :
1) Étudier la distribution de surface des matériaux constitutifs de Phobos. Les minéraux hydratés et autres minéraux doivent être identifiés en relation avec la topographie et caractérisés dans un point de vue spectroscopique à une résolution au sol de 20 m sur la quasi-totalité de la surface du satellite, et à une résolution spatiale de 1 m, dans un rayon de 50 m autour du point de prélèvement. MIRS devra mesurer sur toute la surface la teneur en eau (glace) (bande d’absorption à 3,0-3,2 μm), les minéraux silicatés hydratés (bandes d’absorption caractéristiques à 2,7-2,8 μm), et la matière organique (3,3-3,5 μm).
2) Étudier la distribution des matériaux constitutifs de Deimos, à partir des informations spectroscopiques ; déterminer en relation avec la topographie dans des zones caractéristiques de la surface de la lune, la distribution des minéraux hydratés, et d’autres minéraux, avec une résolution spatiale horizontale de 100 m ou mieux.
3) Contraindre les processus de transport de poussière et d’eau près de la surface martienne : des observations continues des tempêtes de poussière, de nuages de glace et de vapeur d’eau seront menées pour les latitudes moyennes et basses à partir de l’orbite équatoriale de haute altitude au cours de différentes saisons avec une résolution temporelle de 1 heure.
Les observations de MIRS permettront de déterminer la distribution de la quantité de vapeur d’eau dans des colonnes atmosphériques avec une résolution spatiale de 10 km, une précision radiométrique spectrale absolue de 10%, une précision relative radiométrique spectrale de 1%, et avec une résolution temporelle inférieure à 1 heure dans des zones sélectionnées à basse latitude. Ces observations seront effectuées sur plusieurs jours successifs dans différentes saisons.
MIRS permettra d’étudier la composition de Phobos, Deimos et de caractériser les variations temporelles dans l’atmosphère de Mars. Il sera également un instrument fondamental pour contribuer à la sélection des deux sites de collecte des échantillons sur la surface de Phobos.
Pour aller plus loin
- Site web du projet MIRS : https://sites.lesia.obspm.fr/mirs-public/
- Film de présentation de MIRS et de la mission MMX : https://www.youtube.com/watch?v=ibFYY9D4gm8
- Site web MIRS (CNES) : https://cnes.fr/projets/mmx
Personnels du LIRA impliqués sur le projet
- Antonella BARUCCI (PI)
- Pernelle BERNARDI (responsable système instrument et cheffe de projet 2025 - )
- Marion BONAFOUS (AIT)
- Tristan BUEY (expert détecteur)
- Frédéric CHAPRON (architecte mécanique)
- Alain DORESSOUNDIRAM (deputy PI)
- Sonia FORNASIER (Instrument Scientist)
- Marcello FULCHIGNONI (associated scientist)
- Sophie JACQUINOD (responsable pipeline de données)
- Vincent LAMANDE (CDD analyses mécaniques)
- Cédric LEYRAT (co-I )
- Christophe MATHÉ (pipeline de données)
- Frédéric MERLIN (co-I)
- Napoléon NGUYEN-TUONG (architecte thermique)
- Patricia NIBERT (administration)
- Jérôme PARISOT (responsable AIT)
- Giovanni POGGIALI (post-doctorant)
- Jean-Michel REESS (chef de projet 2020-2024, chef de projet adjoint)
- Robin SULTANA (post-doctorant)
- Tanguy BERTRAND (associated scientist)
- Koki YUMOTO (post-doctorant)
- Antonin WARGNIER (doctorant)
- Didier ZÉGANADIN (AP/AQ)
Ont également contribué au développement :
- Vartan ARSLANYAN (fabrication mécanique)
- Eve BAGOLIN (AIT électronique)
- Bruno BORGO (conception mécanique)
- Aurélien BOUR (conception optique)
- Léa DARTIGUES (AQI)
- Gaël DAVID (post doc)
- Julie DEVILLE (AQI)
- Corentin GABIER (CDD analyses thermiques)
- Leandro GASPARINI (AIT opérateur instrument)
- Karim HUSSEIN (AIT optique)
- Dieudonné KITEZE (CDD analyses mécaniques)
- Ludovic LE NOC (CDD conception mécanique)
- Sophia MARZOUQ (AIT)
- Odile MBEUMOU (AP-AQ)
- Didier PERION (responsable AIT adjoint)
- Arthur STIBBE (AIT mécanique)
