Lors d'une mission Mars Exploration Rover (MER) lancée en 2003, la NASA a envoyé deux robots Rovers sur Mars dont l'objectif était d'étudier la géologie de la planète Mars, et en particulier le rôle joué par l'eau dans l'histoire de la planète.
Chaque Rover, piloté par un opérateur depuis la Terre, a alors entamé un périple en utilisant une batterie d'instruments embarqués pour analyser les roches les plus intéressantes.
Chaque Rover pèse environ 185 kg et se déplace sur 6 roues grâce à l'énergie électrique fournie par des panneaux solaires. Il est équipé de trois paires de caméras utilisées pour la navigation et de plusieurs instruments scientifiques : une caméra panoramique située sur un mat à 1,5 mètres de hauteur, un outil pour abraser la surface des roches porté par un bras articulé sur lequel se trouvent également un spectromètre à rayons X, un spectromètre Mössbauer et une caméra microscope. Enfin un spectromètre infrarouge est utilisé pour l'analyse des roches et de l'atmosphère.
Un Rover explorant Mars
Les objectifs scientifiques du programme ont été remplis avec la découverte par les deux robots de plusieurs formations rocheuses qui résultent probablement de l'action de l'eau dans le passé : billes d'hématite grise et silicates. Les robots ont également permis d'étudier les phénomènes météorologiques, d'observer des nuages et de caractériser les propriétés des couches de l'atmosphère martienne. Les deux véhicules MER conçus et gérés par le Jet propulsion Laboratory ont largement dépassé les objectifs qui leurs était fixés : parcourir 600 mètres et rester opérationnel durant 90 jours martiens. Le Rover "Spirit", désormais bloqué par le sable, a pu parcourir 7,7 kilomètres et a transmis ses dernières données scientifiques le 22 mars 2010 tandis qu'"Opportunity", toujours opérationnel après avoir progressé en juin 2010 de plus de 21 kilomètres, se dirige vers le cratère Endeavour.
Le Rover est composé d'un boitier central qui contient son « cerveau », celui-ci correspondant à l'ordinateur. Il contient aussi la centrale à inertie, la partie électronique du spectromètre infrarouge du système de commande des moteurs des roues ainsi que les batteries.
Les Rovers MER disposent de leur propre système de communication. Les télécommunications jouent un rôle essentiel dans la mission MER. Comme toutes les sondes spatiales, la raison d'être des Rovers est le recueil de données scientifiques qui doivent être ensuite acheminées vers la Terre. D'autre part des échanges fréquents de photos et d'instructions sont nécessaires pour guider le Rover sur le terrain, même si celui-ci dispose d'une capacité à identifier et éviter les obstacles en toute autonomie. Le Rover peut utiliser deux méthodes pour transmettre des données : la transmission directe vers la Terre lorsque le Rover peut pointer ses antennes vers celle-ci ou l'émission vers les sondes en orbite qui servent de relais. Ce dernier moyen permet un débit plus important et est privilégié. Si le Rover veut communiquer directement avec la Terre, il doit prendre en compte la rotation de la planète Mars et doit attendre si nécessaire de faire face à la Terre. Sinon le Rover doit communiquer via des relais.
Photo de Mars prise par un Rover au cours d'une exploration
Les Rovers ont des fonctionnalités incluses dans le logiciel embarqué leur permettant de se déplacer de manière autonome vers leur objectifs. Lorsque le Rover circule de manière autonome, le logiciel de navigation du Rover comporte trois fonctions qui optimisent le déroulement et limitent le risque associé à ce mode :
-le système de détection des obstacles (Terrain Assessment) utilise les caméras Hazcam pour identifier les obstacles situés sur sa trajectoire.
-le système de sélection de trajectoire (Path Selection) permet au Rover de choisir sa trajectoire vers la cible, en tenant compte de sa position estimée à l'aide des capteurs et des données fournies par les deux autres fonctions si elles sont activées.
-le système d'odométrie visuelle (Visual Odometry) permet au Rover de déterminer avec précision sa position en comparant des photos prises à intervalles rapprochés. Cette fonction est utilisée notamment lorsque le Rover se trouve sur un terrain glissant (du fait de la nature du sol ou de la pente) qui entraîne des erreurs importantes sur la position calculée.
Un Rover à la recherche de nouvelles roches
Comme on peut le voir, les Rovers ont pu résister à des conditions extrêmes tels que les hivers martiens où l'homme n'aurait pas survécu. Ils ont su envoyer à la Terre les données et les photographies récoltées. Au fil des années d'expériences passées sur Mars et des mises à jour logicielles effectuées, un des Rovers devient de plus en plus autonome. En 2010, il est ainsi capable de contourner des obstacles sans aucune intervention des opérateurs sur Terre ou encore de sélectionner de lui-même des roches pour les analyser en fonction de critères précis comme la taille, la forme et la luminosité. Grâce aux différentes formes d'intelligence artificielle, le Rover a parcouru plus de 36 fois la distance prévue et a dépassé plus de 25 fois la durée nominale de la mission.
