MicroLIBS : un petit instrument français avec de grandes ambitions pour l’exploration de Mars
Après le succès des contributions françaises aux rovers martiens de la NASA, le CNES et l’IRAP développent une version miniaturisée de ces instruments pour de futures missions martiennes et lunaires.
Si vous suivez l’épopée de l’exploration martienne, les noms de ChemCam et SuperCam ne vous sont sans doute pas étrangers ! Respectivement embarqués à bord des rovers Curiosity (sur Mars depuis 2012) et Perseverance (depuis 2021), ces deux instruments laser franco-américains sont toujours en train de progresser dans Gale Crater et Jezero Crater et d’analyser de nouvelles roches.
Le CNES et l’IRAP, avec un fort soutien de l’Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), du Los Alamos National Laboratory (LANL), et du Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), sont aujourd’hui en train de développer leur héritier : un nouvel instrument bien plus petit, mais aux performances tout aussi remarquables. Son nom ? MicroLIBS. Comme ses aînés, il permettra d’analyser une grande diversité géologique de roches en surface grâce à la technique LIBS.
Le LIBS, une technique permettant de révéler la composition des roches
La spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS, pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique de mesure permettant d’analyser la composition chimique des roches à distance. Elle permet de quantifier l’abondance des éléments majeurs des planètes rocheuses (silicium, fer, magnésium, aluminium, calcium, potassium, sodium, titane) en plus des éléments volatils, ainsi que d’autres éléments légers et/ou mineurs comme le lithium, le bore, l’hydrogène et le carbone, difficiles à mesurer par d’autres techniques.
Cartographier les roches à micro-échelle
Ses objectifs sont toutefois quelque peu différents. En couvrant une zone de 1 cm² pour chaque roche cible avec presque un millier de points de mesure d’une échelle d’environ 100 microns (soit le diamètre d’un cheveu), MicroLIBS permettra de caractériser finement les composantes de la surface. Des données indispensables pour comprendre l’origine et l’évolution de bon nombre de roches, qu’elles soient magmatiques ou sédimentaires. C’est dire si MicroLIBS est très attendu par la communauté scientifique !
L’une des mesures ultimes qui permette de comprendre l’origine des roches en surface est la cartographie de ses éléments à micro-échelle. En associant la composition chimique aux composantes fines d’une roche (assemblages de cristaux, remplissages de micro-fractures, grains sédimentaires, concrétions et ciments), une telle cartographie permet de reconstruire les environnements qui les ont produites. MicroLIBS produira ce type de mesure tout en étant assez petit pour être embarqué sur de futures missions d’exploration, bien plus légères et mobiles. William Rapin, Responsable scientifique MicroLIBS à l’IRAP.
En cours d’intégration au CNES
MicroLIBS est conçu et développé depuis 2022 par le CNES avec les laboratoires de l’IRAP et de l’OMP (France) et du LANL (Los Alamos National Laboratory, États-Unis), partenaires historiques de ChemCam et SuperCam. La phase de design, qui a duré deux ans, a permis de consolider l’architecture technique de l’instrument pour de nouvelles plateformes légères de type drone, et de réfléchir en parallèle aux adaptations nécessaires pour un futur rover lunaire ou martien. La légèreté de MicroLIBS est ainsi compatible avec un drone ou un hexacopter (un type de drone à six hélices) martien. Un tel attelage ouvrirait des perspectives révolutionnaires pour la géologie de Mars en permettant d’accéder à des terrains inaccessibles aux rovers !
Le défi technique est double : développer un système de visée autonome, car MicroLIBS ne bénéficiera pas du système de pointage que comportent les mâts des rovers, et concevoir un laser de puissance impulsionnel pesant moins de 150 g, le tout dans une structure de la taille d’une petite boîte à chaussures, qui inclue des électroniques associées, une caméra, deux spectromètres et un petit télescope. L’instrument complet devra rester sous les 1,5 kg pour être compatible avec un emport sur un hexacopter martien. Charles Yana, Chef de projet MicroLIBS au CNES
La phase d’intégration du prototype de MicroLIBS a débuté au CNES avec l’assemblage et le test successif des différents sous-systèmes. Le premier tir laser a eu lieu à la toute fin septembre 2025. L’objectif est désormais d’avoir un instrument complet et fonctionnel d’ici la fin d’année 2025.
Contact IRAP
- William Rapin, william.rapin@irap.omp.eu
