MMX : la JAXA prélève 10 g sur Phobos pour lever le doute

Phobos pèse environ dix milliards de tonnes, tourne autour de Mars en sept heures et demie, et personne ne sait d'où il vient. Cinquante ans de spectroscopie, de modèles numériques et de photos haute résolution n'ont pas suffi. Deux hypothèses s'affrontent. La JAXA va aller chercher la réponse sur place.

Martian Moons eXploration (MMX) décolle de Tanegashima cet automne sur un lanceur H3. Arrivée à Mars un an plus tard. Orbite autour de Phobos pendant trois ans. Prélèvement d'au moins dix grammes de matériau. Retour sur Terre en 2031, capsule récupérée en Australie. En clair : c'est Hayabusa, mais pour une lune de Mars.

Astéroïde capturé ou morceau de Mars arraché par un impact géant ?#

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C'est le cœur du problème. Et la raison pour laquelle MMX existe.

L'hypothèse de la capture dit que Phobos est un astéroïde de type C ou D happé par la gravité martienne à une époque reculée du système solaire. Sauf que les orbites de Phobos et Deimos sont quasi-circulaires et proches du plan équatorial de Mars. Un objet capturé finit sur une orbite excentrique et inclinée. Ça ne colle pas. Les partisans de la capture invoquent des interactions de marée qui auraient circularisé l'orbite sur des centaines de millions d'années. Possible, mais c'est du bricolage orbital : personne n'a réussi à reproduire le scénario complet en simulation de manière convaincante.

L'hypothèse de l'impact géant est l'autre camp. Un gros corps percute Mars, éjecte un disque de débris, et Phobos et Deimos s'agglomèrent à partir de ce disque, un peu comme la Lune s'est formée après l'impact Théia sur la Terre. Les orbites quasi-circulaires et équatoriales tombent sous le sens dans ce scénario. Le problème, c'est la densité. Phobos affiche 1,87 g/cm3 avec une porosité entre 25 et 35 %. C'est plus léger que la croûte martienne et ça ressemble davantage à un astéroïde carboné qu'à un fragment de Mars.

Mon avis : l'impact géant tient mieux la route sur la dynamique orbitale. Mais la densité dérange. Il y a un scénario intermédiaire publié en 2024 (ScienceDirect), où un astéroïde perturbé par les effets de marée martiens se fragmente et forme un disque proto-satellite. Ça combinerait les avantages des deux modèles. C'est élégant. C'est aussi très récent et pas encore confirmé par des données de terrain.

Là, je suis honnête : je ne sais pas lequel de ces trois scénarios va gagner. Et c'est précisément pour ça que les dix grammes de Phobos comptent autant. La composition isotopique va trancher. Si les rapports oxygène-17 et chrome-54 collent avec la croûte martienne, c'est l'impact. S'ils collent avec les chondrites carbonées, c'est la capture. S'ils sont entre les deux, on aura un sacré casse-tête.

Comment la JAXA compte récupérer dix grammes sur un caillou à gravité quasi nulle#

La gravité de surface de Phobos oscille entre 0,003 et 0,007 m/s2. Pour donner une idée : le rover Idefix, qui pèse 23,47 kg sur Terre, pèsera l'équivalent de quinze grammes sur Phobos. Quinze grammes. Poser un engin là-dessus sans qu'il rebondisse dans le vide, c'est un problème d'ingénierie que la JAXA connaît bien après Hayabusa et Hayabusa2, mais l'échelle est différente.

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L'orbiteur va se placer en orbite quasi-satellite (QSO) autour de Phobos. Ce n'est pas une orbite classique : Phobos est trop petit pour que sa gravité domine. La sonde suit une trajectoire relative complexe, co-orbitale avec Phobos autour de Mars. Après environ dix-huit mois d'observation, l'orbiteur descend pour le prélèvement.

La JAXA a prévu deux méthodes d'échantillonnage complémentaires. Le Coring Sampler (C-SMP) fore à plus de deux centimètres de profondeur. Le Pneumatic Sampler (P-SMP) aspire du régolithe de surface. L'opération complète dure environ deux heures et demie. L'objectif : au moins dix grammes. Hayabusa2 avait ramené 5,4 grammes de Ryugu pour un objectif initial de 0,1 gramme, donc la JAXA a de la marge si la technologie fonctionne.

La capsule de retour (SRC) fait une soixantaine de centimètres de diamètre, avec bouclier thermique. Elle sera larguée vers la Terre et atterrira en Australie, à Woomera, comme celle de Hayabusa2 en décembre 2020. Le retour est prévu pour l'année fiscale japonaise 2031, après un départ de l'orbite martienne courant 2030.

Idefix : un rover de vingt-trois kilos qui roule à un millimètre par seconde#

Le rover franco-allemand Idefix (oui, comme le chien d'Astérix) est la contribution européenne à MMX. Construit par le CNES (caméras, avionique, énergie, communications) et le DLR (structure, locomotion, thermique), assemblé à Toulouse, expédié au Japon début 2024.

Idefix mesure 231 par 376 par 415 millimètres. Quatre panneaux solaires de 415 par 363 millimètres, pour une surface totale de 0,36 mètre carré. Production d'au moins 60 wattheures par jour phobien (environ sept heures). Quatre roues de 190 grammes chacune, neuf crampons par roue, topologie optimisée pour la micro-gravité. Vitesse : un millimètre par seconde. On ne sprinte pas sur Phobos.

Le rover embarque quatre instruments. RAX, un spectromètre Raman avec laser vert Nd:YAG, analyse des zones de 50 micromètres. MiniRAD, un radiomètre infrarouge avec six capteurs. Deux caméras de navigation (NavCams) à détecteurs CASPEX 2048 par 2048 pixels, équipées de LEDs blanches pour la nuit. Et deux micro-caméras orientées vers le sol (WheelCams), avec LEDs multispectrales à 590, 720 et 880 nanomètres, résolution d'environ 100 micromètres par pixel.

Le largage est prévu depuis une altitude de 40 à 100 mètres, avec une zone d'atterrissage d'environ 100 mètres de diamètre. Durée opérationnelle minimum : 100 jours. Communications : deux contacts par jour avec la Terre via relais MMX. Pilotage partagé entre Toulouse et Cologne.

J'aurais aimé que la JAXA publie un budget clair pour MMX. Ce n'est pas le cas. Le budget global de la JAXA (environ 215 milliards de yens pour l'année fiscale 2023, soit l'ensemble de l'agence) ne distingue pas MMX des autres programmes. Difficile de juger le rapport coût-efficacité sans ce chiffre.

Onze instruments pour cartographier Phobos sous toutes les longueurs d'onde#

L'orbiteur porte sept instruments principaux. TENGOO (caméra champ étroit, résolution d'environ 40 centimètres par pixel) et OROCHI (caméra grand angle multicolore) pour l'imagerie. MIRS, spectromètre proche infrarouge push-broom développé par le CNES et le LESIA de l'Observatoire de Paris, livré à la JAXA en avril 2024. MIRS remplace MacrOmega, un instrument à technologie AOTF initialement prévu. MEGANE (spectromètre gamma et neutrons, NASA/APL) pour la composition élémentaire. Un LIDAR pour la topographie. CMDM pour l'environnement de poussière circumartien. MSA pour l'environnement ionique. IREM pour les radiations interplanétaires. Et une caméra Super Hi-Vision 4K/8K développée avec la NHK, parce que les Japonais ne font pas les choses à moitié sur la captation vidéo.

En mars 2026, les tests thermiques sous vide sont terminés. Les tests vibrations et compatibilité électromagnétique sont en cours. Le hardware MEGANE est installé. Le chef de mission est Yasuhiro Kawakatsu. La masse totale au lancement tourne autour de 4 000 à 4 200 kg, dont environ 1 900 kg de propergol.

La réalité du terrain : MMX a déjà deux ans de retard. Le lancement était prévu en 2024. Il a été repoussé à 2026 (SpaceNews, 2023). Deux ans de glissement sur une mission interplanétaire, ça n'a rien d'inhabituel. Mais ça rappelle que les fenêtres de tir vers Mars ne se présentent que tous les vingt-six mois. Si l'automne 2026 saute, c'est 2028 minimum.

Les partenaires sont nombreux : JAXA en lead, NASA pour MEGANE, CNES pour MIRS et le rover, DLR pour le rover, ESA en soutien. C'est une coopération internationale à cinq acteurs sur une mission sample return vers une lune de Mars. Avec les travaux du télescope XRISM sur M82 et le retour de Vega-C avec la mission SMILE, la coopération JAXA-ESA entre dans une phase dense.

Si Phobos est un morceau de Mars, MMX ramènerait indirectement les premiers échantillons martiens sur Terre, avant même le programme MSR de la NASA (qui est dans un flou budgétaire complet). Si Phobos est un astéroïde capturé, les échantillons éclaireraient la chimie des petits corps primitifs du système solaire. Dans les deux cas, on apprend quelque chose. La JAXA a mis la mission dans la lignée de Hayabusa2, qui avait prouvé que le retour d'échantillons d'un petit corps fonctionne.

La question que je me pose : est-ce que dix grammes suffiront pour trancher entre les hypothèses ? Hayabusa2 a fait des découvertes majeures avec 5,4 grammes. Mais Phobos est plus hétérogène qu'un astéroïde monolithique. Si les deux sites de prélèvement tombent sur du régolithe remanié par les impacts, les signatures isotopiques pourraient être brouillées. C'est un risque. Il n'est pas rédhibitoire, mais il est réel.