Chroniques martiennes

La chute de Beagle 2

Dimanche 13 juin 2004
L'atterrisseur britannique Beagle 2 (crédit photo : ESA)
Si la mise en orbite de la sonde Mars Express a été un accomplissement majeur de l’agence spatiale européenne (ESA), le bilan des événements qui se sont déroulés dans les premières heures de la nuit de Noël dernier est cependant en demi-teinte. La petite capsule britannique Beagle 2 qui accompagnait l’orbiteur a effectivement disparu sans laisser de traces, dans des circonstances qui rappellent étonnamment celles de la perte de Mars Polar Lander il y a 4 ans.

DCA martienne

Telle une bombe lancée par un bombardier en piqué, Beagle 2 s’était séparé de Mars Express le 19 décembre au matin, pour foncer tête baissée vers son site d’atterrissage, le vaste bassin d’impact d’Isidis Planitia. En admettant que Mars Express ait correctement visé la zone d’atterrissage, le module britannique a du commencer sa séquence d’atterrissage le 25 décembre 2003 à 03:40, pour toucher la surface à peine 5 minutes plus tard.

Mars est une planète extrêmement difficile à aborder. L’existence des martiens n’a jamais été prouvée, mais s’ils existent, une chose est sûre : ils ont une formidable défense aérienne. Moins d’un tiers des sondes lancées à destination de la belle rouge ont atteint leurs objectifs. Ce triste palmarès doit inciter les constructeurs de sondes à la plus grande vigilance, s’ils ne veulent pas voir le fruit de leur travail partir en fumée à la première occasion. Or, s’il convient de louer l'enthousiasme et la persévérance des concepteurs de Beagle 2, on peut leur reprocher un optimisme difficilement compatible avec un atterrissage sur Mars.

Le déroulement de la mission d’un atterrisseur martien ressemble à s’y méprendre à celle d'un avion de chasse : la tension du décollage, de très longs mois d’ennuis durant le voyage entre la Terre et Mars, et quelques minutes de pure terreur au moment de l’atterrissage. Idéalement, l’arrivée d’une sonde sur Mars devrait donner lieu à un branle bas de combat. Les communications avec l’engin devraient être établies plusieurs heures avant le début de la descente, et ne devraient jamais être interrompues avant que celui-ci ait rejoint sain et sauf le sol rouillé de la planète rouge. Même si la distance entre la Terre et Mars oblige la sonde à opérer en automatique, à partir d’instructions préalablement téléchargées sur son ordinateur de bord, chaque étape devrait donner lieu à une salve de données télémétriques rassurant les ingénieurs sur le bon déroulement des opérations.

Beagle 2 version NASA

La perte tragique de Mars Polar Lander le 3 décembre 1999 au-dessus du pôle sud martien avait fait comprendre à la NASA l’importance de conserver un contact avec une sonde pendant l’atterrissage. Non pas pour pouvoir influencer sur les événements, qui ne peuvent être altérés une fois la mécanique lancée, mais pour pouvoir tirer les leçons d’un échec. Ayant eu la chance d’assister aux dernières minutes de Mars Polar Lander depuis le Jet Propulsion Laboratory (JPL) à Pasadena en Californie le 3 décembre 1999, je me souviens avec une douleur aiguë de l’étrangeté de la situation. Les images de synthèse qui apparaissaient sur l’écran géant de l’auditorium Von Karman dévoilaient d’une manière spectaculaire les différentes étapes du plongeon vers la calotte antarctique martienne, tandis qu’un responsable scandait d’une voix pleine d’excitation le temps restant avant l’ultime contact. Combien de personnes ont réalisé à ce moment là que ce compte à rebours n’avait rien de réel ? Qu’il n’était qu’une vue idéalisée, un rêve fantasmé, des étapes qui devaient théoriquement se produire ? 20 minutes avant de rencontrer l’atmosphère martienne, Mars Polar Lander avait fait un demi-tour sur lui-même, coupant ainsi toutes communications avec la Terre. Sans aucune information télémétrique de la part de l’atterrisseur, les ingénieurs ne pouvaient plus espérer qu’une chose : que l’atterrissage se déroule comme les jolies images de synthèse qui dansaient gaiement sur les écrans de contrôle.

L’absence d’émetteur capable de transmettre des données télémétriques durant la descente vers la surface martienne est d’abord et avant tout le résultat des fortes contraintes de masse qui pesaient sur Beagle 2. Avec un poids de 68 kg (dont la moitié était déjà allouée aux systèmes intervenant durant l’atterrissage), la petite capsule ne pouvait tout simplement pas emporter à la fois un émetteur radio et les instruments scientifiques qui faisaient tout son intérêt.

Selon Colin Pillinger, le père de la mission, l’emport d’une balise radio permettant de suivre l’atterrissage n’aurait de toute façon servi à rien, pour la bonne et simple raison qu’aucun orbiteur n’aurait été présent pour recueillir les bip bip transmis par Beagle 2. Côté américain, Mars Odyssey n’a effectivement pu survoler Isidis Planitia que deux heures après l’atterrissage, et Mars Global Surveyor ne dispose pas d’équipements de télécommunication compatibles avec ceux de Beagle 2. Quant à la sonde Mars Express, il a fallu attendre plus de dix jours avant qu’elle ne soit placée dans une situation autorisant l’échange de signaux radios. Cette excuse n’en est cependant pas une, car avec un émetteur suffisamment puissant, Beagle 2 aurait parfaitement pu envoyer des signaux directement à la Terre, sans passer par un orbiteur martien, comme Pathfinder l’avait fait en 1997 …

Choix cornélien

A un moment ou un autre, les concepteurs de la mission se sont donc retrouvés devant un choix cornélien : amputer la charge utile pour pouvoir fixer une balise de descente, et réduire ainsi les capacités de la capsule, ou jouer le tout pour le tout en envoyant une sonde bourrée d’instruments, mais qui devrait réaliser un atterrissage en aveugle, avec tous les risques que cela comportait en cas d’avarie.

Quel était le meilleur choix ? Dans le cas actuel, il aurait bien entendu été préférable de choisir un Beagle 2 doté d’un émetteur radio fonctionnant durant la descente, et qui aurait ainsi transmis des informations essentielles permettant aux ingénieurs de comprendre les raisons de leur échec (il est même possible d’imaginer que cette antenne ait pu sauver Beagle 2 : la télémétrie aurait effectivement pu alerter les ingénieurs de l’existence d’un problème potentiel, qui aurait éventuellement pu être corrigé par une mise à jour logicielle). Mais si ce Beagle 2 limité avait réussi son atterrissage, les scientifiques auraient été frustrés de ne pouvoir actionner que quelques instruments, et se seraient mordus les doigts en contemplant sur leurs paillasses des appareils qui auraient du normalement se trouver sur Mars.

Colin Pillinger et son équipe ont donc choisi la prise de risque. Beagle 2 était bardé d’instruments, qui auraient pu fonctionner à plein régime à la surface de Mars si l’atterrissage avait réussi. L’histoire en a décidé autrement, et les britanniques ont tout perdu, leur laboratoire martien, la raison de sa disparition et peut-être même leur crédibilité …

Peut-être faut-il donc mieux limiter ses ambitions, et sacrifier une partie de la charge utile au profit des systèmes de bord (une autre option courageuse aurait été d’annuler la mission et de n’envoyer aucun atterrisseur, ce qui n’aurait pas été une mauvaise chose, à en croire ceux qui pensent que l’ESA a été éclaboussée par la perte de Beagle 2).

Une séparation et puis après ?

Mars Polar Lander n’a jamais repris le contact avec la Terre, et quatre années après ce drame, la NASA n’a toujours aucune certitude sur l’origine de cette tragédie. Tout au plus a t-elle pu identifier la cause d’échec la plus probable, un dysfonctionnement du système commandant l’allumage des rétrofusées.

La seule certitude que nous ayons sur le destin de Beagle 2, c’est qu’il s’est séparé de son vaisseau porteur. Tout le reste n’est que spéculation, tellement les étapes où la mission pouvait potentiellement échouer sont nombreuses : avarie lors de la séparation de Beagle 2 avec Mars Express, rencontre de l’atmosphère martienne avec un angle trop fort ou trop faible, défaillance du bouclier thermique lors de la traversée à grande vitesse de l’atmosphère martienne, mauvaise ouverture de l’un des deux parachutes, échec du largage du bouclier thermique, défaillance du radar commandant le gonflage des airbags, gonflage insuffisant des airbags, déchirement de ces coussins lors des rebonds, chute libre finale se terminant au-dessus d’un caillou, défaillance de l’arceau métallique reliant les deux valves, dysfonctionnement de l’horloge rythmant les évènements à bord, etc. D’autres explications peuvent encore être évoquées, comme une orientation particulière de la sonde à la surface de Mars qui aurait bloqué la visibilité avec Mars Odyssey, ou un décalage de la fréquence des signaux radios à cause du froid. La plupart des hypothèses mentionnées ci-dessus avaient déjà été évoquées lorsque la NASA tentait encore, le cœur plein espoir, de communiquer avec Mars Polar Lander en 1999, et cette liste est loin d’être exhaustive. Pour Beagle 2, la situation était d’autant plus critique qu’aucun système n’était redondé. En cas de défaillance de l’un d’eux, aucun dispositif de secours n’était donc présent pour prendre le relais …

Face à la liste vertigineuse des causes d’échec, la manière avec laquelle Beagle 2 a abordé son atterrissage apparaît quelque peu suicidaire. Après son désengagement de Mars Express, Beagle 2 a avalé le dernier million de kilomètres qui le séparait encore de sa cible dans un sommeil profond. C’est seulement à quelques heures de la rencontre avec l’atmosphère (qui marque le début de la séquence d’entrée, de descente et d’atterrissage) qu’une horloge a réveillé le petit atterrisseur, sans que les ingénieurs ne puissent à un moment ou un autre vérifier le statut de la petite capsule. Depuis la rupture de l’ombilic qui reliait Beagle 2 à Mars Express, aucune communication n’était plus possible avec la capsule britannique. Aucun moyen donc de savoir si Beagle 2 a bien réactivé ses systèmes de bord à l’approche de Mars, ni si ces derniers ont fonctionné comme prévu.

Recherche Beagle 2 désespérément

Malgré de nombreuses tentatives de communication, que ce soit à partir de la Terre ou depuis l’orbite martienne, Beagle 2 n’a jamais donné le moindre signe de vie. Ni l’antenne de 76 mètres du radiotélescope de Jodrell Bank près de Manchester, ni les récepteurs de Mars Express et de la sonde américaine Mars Odyssey venue prêter main forte, n’ont jamais capté le moindre signal.

Deux commissions spéciales ont été constituées (l’une par l’équipe de Beagle 2, l’autre par l’agence spatiale européenne) pour enquêter sur le sort de l’atterrisseur britannique. La commission d’enquête de l’ESA a été la première à rendre son rapport. Ce dernier a été placé sous le sceau du secret (une décision fortement critiquée dans la presse), et seule une liste de recommandations assez obscures (certaines très générales, d’autres très pointues) a été rendue publique. Si aucune défaillance n’a été identifiée, ce rapport fustige les conditions dans lesquelles la mission a été conduite. Apparemment éblouis par les capacités scientifiques de leur engin, les responsables auraient sous-estimé les risques d’une telle mission. Un planning très serré, des contraintes très fortes en matière de poids et un financement plus que réduit ont conduit les concepteurs à faire l’impasse sur de nombreux points. Le budget n’a en particulier jamais été en adéquation avec la mission, d’autant plus que Beagle 2 appartient à une famille de sondes martiennes très coûteuses. Destinées à rechercher des traces de vie, ces sondes à visée exobiologique doivent effectivement impérativement se plier à des stérilisations onéreuses visant à empêcher l’emport de germes terrestres vivants, qui pourraient non seulement fausser les instruments scientifiques, mais aussi contaminer la planète rouge.

Le fait que Beagle 2 ait été considérée, dès le début de la mission, non pas comme une sonde à part entière mais comme un instrument rattaché à Mars Express, a également joué en défaveur du petit atterrisseur britannique. Pour l’ESA, et au grand dam de Pillinger, la priorité était de placer Mars Express en orbite, et non de faire atterrir le module britannique.

So british

L’excentricité du principal responsable de la sonde a également fait grincer de nombreuses dents. En guise d’introduction à la conférence qu’il a donné le 7 juin 2004 à l’ambassade de Grande Bretagne à Paris, Colin Pillinger a présenté un petit film résumant les principales étapes de la mission. Avec une musique tonitruante et des situations cocasses, ce dernier ressemblait plus au clip d’un groupe de rock qu’à un exposé narrant le déroulement d’une entreprise aussi sérieuse et réfléchie que la construction d’une sonde spatiale. Les applaudissements polis qui ont suivi la projection cachaient difficilement l’effarement de certains auditeurs.

Au cours de sa présentation, et à défaut de pouvoir présenter des données scientifiques, Colin Pillinger s’est rabattu sur des chiffres prouvant l’incroyable succès médiatique de la mission. Que ce soit le nombre de hits sur le site officiel de la mission, ou la quantité de coupures de presse, il faut reconnaître que la couverture médiatique a été phénoménale, à tel point que selon son concepteur, le nom de la petite sonde serait désormais passé dans le langage courant, du moins en Angleterre. L’énergie dépensée par Colin Pillinger pour populariser la mission n’a cependant pas eu que des bons côtés. En étant sous les feux de la rampe, Beagle 2 a fait involontairement de l’ombre à son vaisseau porteur, la sonde Mars Express, et pour beaucoup trop de personnes, la première mission martienne de l’agence spatiale européenne se résume à l’échec de Beagle 2, et non au succès de Mars Express.

Sale temps pour une sonde martienne

Colin Pillinger a ensuite évoqué les causes probables de l’échec, sans pouvoir se prononcer sur l’identité du coupable. Les facéties de la météorologie martienne avaient été les premières à être montrées du doigt, suite aux données recueillies durant l’atterrissage de Spirit le 4 janvier 2004 (données qui avaient conduit les ingénieurs à avancer légèrement l’ouverture du parachute de son compagnon Opportunity) et aux observations d’un instrument de Mars Express (le spectromètre SPICAM). Au moment de l’arrivée de Beagle 2, la pression atmosphérique martienne aurait été plus faible que prévue, ce qui aurait empêché le parachute de freiner suffisamment la petite capsule.

S’il est assez rassurant de blâmer le temps, la perte du petit atterrisseur britannique pourrait aussi être due à une avarie lors de la manœuvre de séparation du 19 janvier 2004. Sur une image transmise par Mars Express 27 secondes après la séparation, il est effectivement possible d’apercevoir un petit point brillant aux côtés de Beagle 2. Est-ce un simple artefact, ou bien un fragment métallique qui se serait détaché de la capsule, et sur lequel a miroité pendant un bref instant la lumière du soleil ? Le système d’éjection (SUEM) a-t-il pu provoquer des dommages irrémédiables sur la capsule au moment de son déclenchement ?

A la recherche de Beagle 2

Si la commission d’enquête interne doit toujours rendre son rapport (qui devrait, contrairement à celui de l’ESA, être rendu public), il est peu probable que de nouveaux éléments y figurent. Certes, il reste un espoir que les orbiteurs retrouvent des traces de Beagle 2 à la surface de Mars. La caméra MOC qui équipe Mars Global Surveyor aurait ainsi aperçu sur une image des pixels brillants qui pourraient correspondre à la capsule, à ses airbags, à son bouclier thermique ou à son parachute. Si cette caméra n’est pas assez puissante pour repérer d’anciens atterrisseurs recouverts d’une fine couche de poussière (et qui se confondent alors avec les paysages environnants), Mars Global Surveyor a renvoyé des images époustouflantes des deux rovers américains Spirit et Opportunity. Cette prouesse n’a cependant été possible que grâce à la connaissance précise du site d’atterrissage des deux robots, et la recherche d’une sonde sur la région ou elle doit potentiellement atterrir (l’ellipse d’incertitude, à opposer au lieu précis ou la sonde a effectivement atterri) est une autre paire de manches. D’ailleurs, malgré une observation intensive des terrains compris dans l’ellipse d’atterrissage de Mars Polar Lander, Mars Global Surveyor n’a jamais retrouvé la moindre trace de l’atterrisseur. La cartographie complète de l’ellipse d’atterrissage de Beagle 2 (qui mesure, d’après les derniers calculs, 57 kilomètres de longueur pour 7,6 kilomètres de largeur) va donc demander du temps, d’autant plus que semaine après semaine, la sonde (ou ce qu'il en reste) se camoufle peu à peu sous une couche de poussière martienne.

Si la super caméra HiRISE de la sonde MRO (dont le lancement est prévu pour 2005) aura une puissance suffisante pour identifier des amas de ferraille d’origine terrestre à la surface de Mars, le mystère de Beagle 2 ne pourra sans doute être résolu qu’avec l’arrivée de l’homme sur Mars. Un jour peut-être, au cours d’une mission de reconnaissance, des astronautes dégageront, à moitié enfouie dans la poussière d’Isidis Planitia, une étrange carcasse métallique en forme de coquillage. Deux valves à peine entrouvertes, à la surface noircie et égratignée, et laissant dépasser le lambeau tordu d’un panneau solaire. Ce jour là, nous pourrons alors reconstituer les dernières minutes de la vie de Beagle 2. En attendant, il ne nous reste que l'image blafarde d’un petit cône reflétant dans un éclat presque aveuglant la lumière du soleil, et s’éloignant dans le noir de l’espace à la rencontre de la surface martienne.

Beagle 3

Si l’équipe de Beagle 2 a été très affectée par la perte brutale de leur sonde, Colin Pillinger n’a rien perdu de son optimiste. Il souhaite désormais profiter de l’expérience acquise avec Beagle 2 pour lancer en 2007 une, ou mieux plusieurs, copies de l’atterrisseur vers la planète rouge. Les faiblesses du système d’atterrissage ont d’ores et déjà été prises en compte, et le nouveau Beagle 2 devrait notamment être doté d’une antenne dont le déploiement ne sera plus dépendant de l’ouverture du module, ainsi que d’une balise radio qui permettra à la Terre de garder le contact avec la capsule durant l’atterrissage.

Des technologies d’avant garde plus discutables pourraient aussi être employées, comme des panneaux solaires gonflables pouvant s'ouvrir indépendamment les uns des autres. Avec le design actuel, le déploiement du premier panneau conditionnait l’ouverture des panneaux additionnels : il suffisait qu’un obstacle empêche le premier panneau de se déplier pour que la sonde soit coupée de sa seule source d’énergie. Des airbags capables de stopper net la sonde au sol sans la faire rebondir ont également été proposés. Si ces idées peuvent sembler brillantes sur le papier, elles nécessiteront un long cycle de développement. Or, dans le contexte actuel, plutôt que de réinventer la roue, il serait sans doute plus sage et plus sûr de ranger son ego au placard et de copier des systèmes à l’efficacité prouvée, comme le système d’atterrissage de Pathfinder. L’avenir nous dira si l’ESA est prêt à faire de la place à un atterrisseur de type Beagle au sein de son programme Aurora, ou si l’agence spatiale continuera à accorder sa confiance à l’équipe de Colin Pillinger …

Un mystère de plus

Si l’échec de Beagle 2, avec le recul, n’est guère surprenant, il est difficile de se résoudre à taxer les britanniques de négligence ou d’inconscience. Car il ne faut pas s’y tromper : la réalisation, l’acheminement par Mars Express puis le largage de Beagle 2 dans la banlieue martienne le 19 décembre 2003 sont déjà bel et bien un exploit en soi. Quant à l’immense intérêt suscité au sein du public par Colin Pillinger, il aura vraisemblablement fait naître de nombreuses vocations pour la science ou la technologie. Derrière certains des ingénieurs et des scientifiques qui conduiront l’Homme sur Mars, rien ne dit qu’il n’y aura pas la silhouette évanescente d’une petite capsule britannique.

L’histoire de Beagle 2, qui s’était fixé la tâche monumentale de reprendre aux sondes Viking le flambeau de la recherche d’une vie sur Mars, va donc vraisemblablement se terminer sur un gigantesque point d’interrogation. L’étude par Beagle 2 d’un organisme martien, fossile ou vivant, restera du domaine de la science-fiction, et il faudra vous reporter à la nouvelle «un automne martien» de Stephen Baxter si vous voulez voir le petit atterrisseur britannique à l’œuvre à la surface de Mars. Au mystère de l’existence d’une vie martienne qu’il était sensé résoudre, Beagle 2 aura ajouté une autre énigme, celle de sa disparition un soir de Noël, au-dessus des paysages cuivrés de la planète rouge.

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