MMX a décollé pour tenter le premier atterrissage sur Phobos

La sonde japonaise MMX (pour Martian Moons eXploration, « exploration des lunes martiennes ») a décollé lundi 19 octobre à 21 h 41, heure de Paris (le 20 octobre à 4 h 41 au Japon), sur une fusée H3 partie du centre spatial de Tanegashima. Environ 71 minutes plus tard, elle s’est séparée du lanceur et a été placée sur l’orbite prévue, a annoncé l’agence spatiale japonaise, la JAXA. Sa cible, Phobos, mesure 27 kilomètres dans sa plus grande longueur et fait trois fois par jour le tour de Mars. Les astronomes connaissent ce caillou sombre et cabossé depuis 1877 et ignorent toujours d’où il vient. Aucun engin ne s’est jamais posé sur lui ni sur sa voisine Deimos : MMX doit être le premier.

Astéroïde capturé ou éclat de Mars ?

Deux scénarios s’affrontent depuis des décennies, que le Centre national d’études spatiales (CNES) résume sur sa page consacrée à la mission. Le premier : « De petites tailles, Phobos et Deimos pourraient être des astéroïdes capturés par le champ gravitationnel de Mars après une lente dérive hors de la ceinture principale d’astéroïdes. » Le second : « Alternativement, ces lunes pourraient être issues d’un impact géant avec la jeune planète Mars. »

La première idée a pour elle l’apparence des deux lunes. Elles semblent faites d’une roche comparable à celle des chondrites carbonées, une famille de météorites noirâtres riches en carbone, et la NASA, qui le relève, ajoute aussitôt que Phobos « est peut-être un astéroïde capturé, mais certains scientifiques présentent des éléments qui contredisent cette théorie ». Le principal obstacle tient aux orbites. Personne ne comprenait comment Mars aurait pu « capturer » ces corps et en faire des satellites aux orbites « presque circulaires et équatoriales », écrivait le CNRS en 2016, en présentant deux études menées par des équipes françaises, belges et japonaises, dont l’une publiée dans Nature Geoscience.

Ces travaux défendaient le second scénario. Mars aurait été percutée par un corps grand comme le tiers de sa taille, 100 à 800 millions d’années après le début de sa formation. Les débris auraient formé un vaste disque autour de la planète, où serait née une lune « mille fois plus grosse que Phobos », retombée sur Mars en cinq millions d’années environ, et dont Phobos et Deimos seraient les rescapées. Leur argument : la lumière que renvoient Phobos et Deimos est incompatible avec la matière primitive dont Mars s’est formée, mais s’explique si les lunes sont faites de grains très fins, plus petits qu’un micromètre (un millième de millimètre). De tels grains ne se forment qu’en se condensant à partir d’un gaz, ce qui se serait produit dans la partie externe du disque de débris.

Les observations plus récentes n’ont pas clos le débat. En 2023, Scientific American rapportait que les mesures de la sonde émiratie Hope donnaient à Deimos une composition plus proche de celle de Mars que de celle des astéroïdes jusque-là désignés comme sa matière première probable. « Nous ne pensons pas que [Deimos] soit un astéroïde », y déclarait Hessa Al Matroushi, responsable scientifique de la mission. Ces mesures prises à distance restent des interprétations ; le pari de MMX est de trancher en analysant la roche elle-même.

L’enjeu dépasse ces deux petits corps. La JAXA veut comprendre, à travers l’origine des lunes, les mécanismes qui ont transporté vers les planètes rocheuses l’eau et la matière organique nécessaires à l’apparition de la vie. « Comprendre comment les lunes se sont formées est vraiment fondamental pour comprendre la dynamique de notre système solaire », résumait Jemma Davidson, de l’université d’État de l’Arizona, dans le même article de Scientific American.

Cinq ans de mission, quelques heures au sol

Le décollage a eu lieu à l’heure fixée, 4 h 41 min 03 s au Japon, selon la JAXA, qui avait confirmé cet horaire deux jours plus tôt. La séparation est intervenue environ 1 h 11 min 13 s après le départ, et MMX a été injectée sur l’orbite prévue, précise le communiqué en japonais. Le 20 octobre au matin, l’agence n’avait encore rien annoncé des premières opérations à bord, comme le déploiement des panneaux solaires. « Nous avons confirmé que la sonde est dans un état stable », a déclaré Yasuhiro Kawakatsu, professeur à la JAXA et responsable de la mission, selon l’agence de presse Jiji. Makoto Arita, chef du projet H3, s’est dit « très heureux d’avoir pu ouvrir avec la H3 le premier acte de l’historique mission MMX ».

Ce succès compte pour le lanceur. En décembre 2025, son vol n° 8 avait échoué à cause d’une panne du deuxième étage, et le satellite qu’il emportait n’avait pas atteint son orbite. Après enquête, la fusée avait repris ses vols avec succès le 12 juin.

Le voyage vers Mars durera près d’un an, pour une mise en orbite prévue en août 2027. La sonde, formée de trois modules (propulsion, exploration et retour), passera ensuite environ trois ans dans le voisinage de la planète, à étudier Phobos de près et à observer Deimos, la plus petite des deux lunes.

Une lune aussi petite, si proche de Mars, ne permet pas d’orbite classique autour d’elle, explique le CNES, qui apporte à la mission son expertise en calcul de trajectoires. MMX se placera donc sur une orbite « quasi-satellite » : en réalité, la sonde tournera autour de Mars sur une trajectoire voisine de celle de Phobos, de sorte que, vue depuis la lune, elle semblera lui tourner autour.

Vient ensuite le moment clé. La sonde doit se poser « plusieurs heures à la surface, sur deux sites différents, pour creuser avec un tube évidé à environ 2 cm sous la surface, et d’emmagasiner au moins 10 grammes de matière avant de redécoller vers l’orbite », détaille le CNES. Un second préleveur, pneumatique (actionné par du gaz), est fourni par la NASA et construit par Honeybee Robotics, filiale de Blue Origin. L’agence américaine ne prévoit pas de premier prélèvement avant décembre 2028.

MMX quittera le système martien en 2030. La capsule, d’environ 60 cm de diamètre et protégée par un bouclier thermique, sera larguée à l’approche de la Terre en juillet 2031 et doit se poser dans le désert australien, avant d’être rapatriée à Sagamihara, au Japon, où seront étudiés les premiers échantillons du système martien.

Idefix, 25 kilos qui n’en pèseront que 15 grammes

Avant de risquer la sonde à la surface, il faut savoir où elle se posera. C’est le rôle d’Idefix, petit robot à roues (un « rover ») conçu par le CNES et son homologue allemand, le DLR. Déployé en premier, il étudiera la surface et contribuera à un atterrissage stable de la sonde. Lors d’une répétition de la descente, à environ 50 mètres du sol, il s’éjectera pour une mission d’une durée nominale de 100 jours. Le DLR prévoit qu’il se pose au début de 2029.

Le défi est de rouler presque sans poids. Sur Phobos, la gravité sera « environ 1 800 fois moindre que sur Terre », souligne le CNES : les 25 kilos du rover n’y pèseront que l’équivalent de 15 grammes. Le DLR, qui a conçu ses roues pour qu’elles accrochent le sol tout en restant très légères, le présente comme « le premier robot » à se déplacer dans une gravité aussi faible. Le CNES, qui avait choisi les sites d’atterrissage de Philae (Rosetta) et de Mascot (Hayabusa2), sélectionnera ensemble ceux de la sonde et du rover.

Idefix emporte quatre instruments : des caméras de navigation, des caméras qui filment ses roues pour étudier le comportement du sol, un spectromètre Raman baptisé RAX et un radiomètre, miniRAD. Le spectromètre Raman éclaire la roche avec un laser et analyse la lumière renvoyée pour identifier les minéraux qui la composent ; ce n’est que le troisième instrument de ce type envoyé hors de la Terre, selon le DLR. Le radiomètre mesure le rayonnement de la surface pour en déduire sa température et ses propriétés thermiques, c’est-à-dire la façon dont le sol emmagasine et restitue la chaleur.

Ce que dix grammes peuvent raconter

Pourquoi tant d’efforts pour quelques grammes ? Parce qu’un échantillon rapporté se prête à des analyses impossibles à embarquer : instruments de laboratoire lourds, mesures répétées pendant des décennies. La JAXA s’appuie sur l’expérience de Hayabusa2, qui a rapporté sur Terre des échantillons d’astéroïde en 2020.

Les échantillons de Phobos pourraient aussi contenir un bonus, signalé en 2023 par Scientific American : la surface de la lune serait recouverte en partie de matière éjectée de Mars par des impacts, puis retombée sur Phobos. MMX pourrait ainsi rapporter, sans s’être posée sur la planète, des fragments de Mars. « Nous espérons pouvoir les capturer dans le mécanisme de prélèvement », y déclarait Patrick Michel, de l’Observatoire de la Côte d’Azur, membre du conseil scientifique de la mission, pour qui la cible de MMX reste « la matière la plus intacte de Phobos ».

La France y aura accès : une part des échantillons lui sera confiée pour être analysée par la communauté scientifique, et un centre de conservation sera aménagé au Muséum national d’histoire naturelle pour les recevoir, prévoit le CNES.

Une mission japonaise, des instruments européens et américains

La sonde étudiera aussi les deux lunes à distance. Parmi ses instruments, le spectromètre infrarouge MIRS, qui identifie les minéraux d’après la lumière qu’ils réfléchissent, a été développé par le CNES avec le LIRA, un laboratoire de l’Observatoire de Paris. L’Agence spatiale européenne (ESA) fournit l’équipement de communication avec la Terre (un transpondeur et un amplificateur) et ses antennes au sol.

Côté américain, outre le préleveur pneumatique, la NASA fournit MEGANE, un spectromètre à rayons gamma et à neutrons construit par le laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins. En mesurant l’énergie des neutrons et des rayons gamma émis par la surface, il doit révéler les éléments chimiques qui la composent et aider à cerner l’origine de la lune. L’agence américaine apporte aussi l’appui de son réseau d’antennes de l’espace lointain (Deep Space Network) et finance la participation de chercheurs américains.

Phobos, elle, n’a pas l’éternité devant elle. Elle se rapproche de Mars d’environ 1,8 mètre par siècle et, à ce rythme, s’écrasera sur la planète dans 50 millions d’années ou se brisera en un anneau, estime la NASA.

Les citations en anglais et en japonais sont traduites par la rédaction.