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SuperCam : ces PME occitanes ont contribué à l'instrument qui s'apprête à décoller vers Mars

Par Fleur Olagnier, le 17 juillet 2020

"Perseverance", le nouveau rover d'exploration de la Nasa, doit s'envoler à destination de la planète Mars le 30 juillet. Un événement rendu possible par sept PME d'Occitanie qui ont contribué à la réalisation de SuperCam, l'un des instruments les plus fondamentaux de la mission Mars 2020. L'Isae-Supaero a de son côté fourni le micro qui permettra pour la première fois d'entendre le son à la surface de la planète rouge. 

L'instrument franco-américain SuperCam en cours de test à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse (Irap).
L'instrument franco-américain SuperCam est en cours de test à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse (Irap). — Photo : Cnes/Alexandre Ollier

La nouvelle mission d’exploration spatiale de la Nasa Mars 2020 s’inscrit dans la continuité du Mars Science Laboratory, dont l’astromobile Curiosity explore la surface de la planète rouge depuis août 2012. Un des principaux instruments de Curiosity, ChemCam, a été conçu et développé à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap) de Toulouse et a notamment contribué à prouver l’habitabilité passée de Mars via la présence d’eau douce liquide.

Le 30 juillet, c’est le rover Perseverance qui doit décoller vers la planète rouge en quête de molécules organiques - potentielles traces de vie - avec en parallèle un objectif de collecte d’échantillons. À son bord, SuperCam, successeur de ChemCam également fabriqué à l’Irap, a pour objectif de déterminer à distance depuis le mât du rover la composition chimique et minéralogique des roches grâce à un laser et plusieurs spectromètres. Sept PME occitanes ont participé au développement de cet instrument franco-américain : Comat, Microtec, Map, Steel Eletronique, Mecano ID, Hirex et GIT.

400 pièces mécaniques

À la suite d'un incident sur le premier modèle de vol, les PME occitanes ont dû refabriquer un SuperCam en moins de six mois, contre deux ans auparavant.
À la suite d'un incident sur le premier modèle de vol, les PME occitanes ont dû refabriquer un SuperCam en moins de six mois, contre deux ans auparavant. - Photo : Cnes/Gwenawen Le Bras

Le spécialiste des mécanismes pour le spatial Comat (105 salariés ; CA 2019 : 9,8 M€), basé à Flourens (Haute-Garonne), a réalisé la maîtrise d’œuvre mécanique de la caméra SuperCam. « Nous avons effectué l’industrialisation, c’est-à-dire l’optimisation de la conception des 400 pièces qui composent la caméra, la fabrication de ces pièces, ainsi que l’intégration et les tests, détaille Benoît Moulas, président du groupe Agora Industries (215 salariés ; CA 2019 : 20,3 M€) qui rassemble Comat et Microtec - assembleur de cartes électroniques qui a aussi fourni des éléments pour SuperCam. Nous avons relevé le défi de tout terminer dans les temps pour livrer l’instrument à la Nasa juste avant le confinement. »

Un incident survenu lors d’un test en décembre 2018 a conduit à la détérioration du premier modèle de vol de l’instrument. L’Irap et les différentes entreprises partenaires ont donc été contraints de refabriquer, en six mois, une deuxième version de SuperCam, qui avait nécessité pas moins de deux ans de travail la première fois.

Un revêtement noir spécifique

De son côté, Map (28 salariés ; CA non communiqué) a fourni un revêtement noir mat qui recouvre tout l’intérieur du boîtier de SuperCam. La PME de l'Ariège qui conçoit, fabrique et commercialise des revêtements pour satellites a traité cinquante pièces pour le modèle de qualification et cinquante autres pour le modèle de vol définitif. La couche déposée a la capacité de capter tous les rayons lumineux parasites et de transmettre l’infrarouge, rayonnement riche en informations.

Map a relevé le défi technique de déposer son revêtement noir sur des pièces avec une précision souvent inférieure à un millimètre.
Map a relevé le défi technique de déposer son revêtement noir sur des pièces avec une précision souvent inférieure à un millimètre. - Photo : Map

Par ailleurs, le revêtement que Map fabrique à partir de sa propre matière première polymère possède un très faible dégazage. Un atout considérable dans le vide où tout volatil éjecté peut aisément se condenser sur les optiques de l’instrument et obstruer le passage de la lumière. « Le défi technique était de déposer notre revêtement noir sur des pièces extrêmement petites, aux formes parfois circulaires, avec une précision souvent inférieure à un millimètre, explique Olivier Guillaumon, directeur général de Map. Pour cela, nous avons dû développer une technique d’application et de masquage spécifique ».

L’Isae-Supaero écoute le son sur Mars

Par ailleurs, Steel Electronique (50 salariés ; CA 2019 : 5 M€) collabore avec l’Irap depuis plus de 30 ans sur différentes missions d’exploration spatiale et, depuis 2015, sur Mars 2020. La société de Martres-Tolosane (Haute-Garonne) a développé et fabriqué les cartes électroniques qui pilotent le laser de SuperCam. L’entreprise a monté sur ses cartes les composants électroniques fabriqués et qualifiés par Hirex Engineering (49 salariés ; CA 2019 : 6,3 M€), basé à Ramonville-Sainte-Agne (Haute-Garonne). Le toulousain Mecano ID (82 salariés ; CA 2019 : 7,5 M€), qui planche également sur le projet depuis 2015, s’est chargé des analyses de dimensionnement mécaniques et thermiques de l’instrument. Après la modélisation, Mecano ID a réalisé les essais d’environnement mécanique (chocs et vibrations).

Mecano ID a réalisé tous les essais d'environnement mécanique de SuperCam : vibrations et chocs.
Mecano ID a réalisé tous les essais d'environnement mécanique de SuperCam : vibrations et chocs. - Photo : Cnes/Nicolas Tronquart

De son côté, l’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (Isae-Supaero) a développé le microphone rajouté à SuperCam qui permettra d’entendre les sons à la surface de la planète rouge. Une première mondiale. « Il y a eu plusieurs tentatives d’embarquer un microphone à bord d’une mission vers Mars, toutes infructueuses, et c’est la première fois que la Nasa en sélectionne un pour sa plus-value scientifique », souligne David Mimoun, responsable scientifique du microphone.

Une participation française de 40 millions d’euros

Une équipe de cinq chercheurs et ingénieurs de l’Isae-Supaero a donc planché pendant cinq ans sur le micro qui aura pour mission l’étude du son associé aux impacts du laser de SuperCam sur les roches martiennes, ce qui permettra de mieux connaître leurs propriétés mécaniques de surface. Le microphone apportera aussi une meilleure compréhension des phénomènes atmosphériques (turbulence du vent, tourbillons de poussière, interactions du vent avec le rover) et de la signature sonore des mouvements de l’astromobile.

Perseverance débarquera sur la planète rouge d’ici février 2021 après plus de 7 mois de voyage. Le coût total de la mission Mars 2020 s’élève à 2,14 milliards d’euros, dont 40 millions d’euros apportés par la France. La moitié de ce montant correspond à l’acquisition de fournitures auprès de l’industrie et l’autre moitié au travail des agents du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), du Centre national d’études spatiales (Cnes) et des autres institutions parties prenantes.

L'instrument franco-américain SuperCam en cours de test à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse (Irap).
L'instrument franco-américain SuperCam est en cours de test à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse (Irap). — Photo : Cnes/Alexandre Ollier

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