(MER) est une mission double de la NASA lancée en 2003 et composée de deux robots mobiles ayant pour objectif d'étudier la géologie de la planète Mars, en particulier le rôle joué par l'eau dans l'histoire de la planète. Les deux astromobiles ont été lancés au début de l'été 2003 et se sont posés en sur deux sites martiens susceptibles d'avoir conservé des traces de l'action de l'eau dans leur sol. Chaque astromobile, 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 : MER-A, rebaptisé , a atterri le dans le cratère Gusev, une dépression de de diamètre qui a peut-être accueilli un lac ; MER-B, renommé , s'est posé le sur Meridiani Planum.

Chaque pèse environ et se déplace sur six roues mues par 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 mât à de hauteur, un outil pour abraser la surface des roches porté par un bras articulé sur lequel se trouvent également un spectromètre à , un spectromètre Mössbauer et une caméra microscope. Enfin, un spectromètre infrarouge est utilisé pour l'analyse des roches et de l'atmosphère.

La mission MER fait partie du programme d'exploration de Mars de la NASA et prend la suite de deux missions américaines sur le sol martien aux capacités scientifiques beaucoup plus limitées : le programme Viking de 1976 et de 1997. Les objectifs scientifiques du programme ont été remplis, marqués par 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 des phénomènes météorologiques de la planète, d'observer des nuages et de caractériser les propriétés des couches de l'atmosphère martienne. Les deux véhicules MER conçus et gérés par le ont largement dépassé les objectifs qui leur étaient fixés : parcourir et rester opérationnel durant . , désormais bloqué par le sable, a pu parcourir et a transmis ses dernières données scientifiques le . , après une tempête de sable qui a recouvert ses panneaux solaires, est devenu injoignable et sa mission s'est officiellement terminée le .

Historique Sondes martiennes américaines des années 1990

La NASA lance en 1992 la mission alors qu'il s'est écoulé dix-sept ans depuis le programme américain et sa dernière mission . Mais trois jours avant la date prévue pour l'insertion sur son orbite martienne, le contact est perdu. est la sonde la plus coûteuse lancée par la NASA et elle est perdue avant d'avoir accompli sa mission ( de dollars de l'époque). Cet échec entraîne une révision de la stratégie d'exploration planétaire américaine : celle-ci doit désormais permettre d'envoyer davantage de sondes à budget serré de manière à ne pas tout perdre en cas d'échec, suivant la devise du nouveau programme . Dans le cadre de ce programme, à chaque conjonction favorable de Mars et de la Terre (soit environ tous les deux ans), la NASA prévoit d'envoyer à la fois une sonde spatiale de type orbiteur, qui doit effectuer ses observations depuis l'orbite martienne, et une autre de type atterrisseur, chargée de se poser sur le sol martien pour y recueillir des données scientifiques. Les deux premières sondes sont lancées en 1996 et remplissent leur mission avec succès : l'atterrisseur se pose sur Mars et libère le premier robot mobile extraplanétaire, Sojourner, qui explore les environs durant quelques semaines ; l'orbiteur renvoie durant neuf ans une quantité inégalée de données sur l'atmosphère, la surface et la structure interne de Mars. Conformément à ses plans, la NASA lance fin 1998/début 1999 deux nouvelles sondes lorsque Mars se trouve dans une position favorable, mais et sont toutes deux victimes de défaillances avant d'avoir commencé leur mission. La NASA décide d'annuler le lancement des deux sondes de : l'atterrisseur devait comporter un , baptisé Athena aux capacités très proches des MER. L'échec entraîne également la remise en question du principe du et l'arrêt des lancements doubles de sondes construites selon ce principe.

Changement de stratégie Au début des années 2000, alors que la NASA achève le développement de la sonde , l'agence spatiale américaine décide de revoir sa stratégie d'exploration de la planète Mars. La sonde a envoyé des données qui confirment que la planète a eu une histoire climatique complexe et intéressante au cours de laquelle de grandes masses d'eau ont coulé sur le sol martien. Mais le déroulement de ces événements et la manière dont l'eau a interagi avec l'atmosphère et la surface martienne n'ont pu être reconstitués, .. Compte tenu de ce nouvel éclairage sur le passé martien, beaucoup de scientifiques souhaitent l'envoi d'une mission spatiale capable de ramener un échantillon du sol martien sur Terre qui pourrait apporter des réponses décisives à certaines de ces interrogations. Mais, la réussite de cette mission très complexe nécessite que de nombreuses conditions soient remplies : identifier un site d'atterrissage susceptible d'abriter des traces de vie, effectuer un atterrissage d'une très grande précision et disposer d'un robot capable d'atteindre le site visé pour récupérer un échantillon intéressant si nécessaire en forant. Or, seule la caméra à très haute définition de , dont le lancement est prévu en 2006, peut éventuellement identifier un site favorable. De plus, le risque est grand de ramener un échantillon ne fournissant aucune donnée exploitable. La NASA n'a pas à cette période de budget suffisant pour une mission aussi coûteuse.

Mission MER vignette|Les sites d'atterrissages des sondes MER. L'agence spatiale se rabat donc sur une mission reposant sur un géologue qui doit explorer, analyser sur place à l'aide de ses instruments scientifiques embarqués et transmettre les résultats de ses mesures. La NASA écarte l'utilisation d'un dérivé de car son autonomie trop limitée ne permettrait pas de prospecter suffisamment le sol martien. Le JPL propose de développer un , baptisé (MER), avec des dimensions nettement supérieures, doté d'une plus grande autonomie et suffisamment léger pour permettre l'utilisation de coussins gonflables (« ») utilisés avec succès pour l'atterrissage de la sonde . Pour limiter les risques de la mission, la NASA décide en d'envoyer deux engins similaires, comme cela se pratiquait couramment au début de l'ère spatiale : l'agence argumente que le coût de la construction d'un deuxième exemplaire est faible par rapport à celui du développement du MER et que par contre si les deux réussissent leur mission, les gains scientifiques seront fortement accrus. L'agence spatiale renonce à sa politique des sondes bon marché : l'ensemble de la mission va coûter de dollars. La NASA planifie le lancement pour la prochaine fenêtre de tir en direction de Mars qui doit s'ouvrir durant l'été 2003. Chaque MER est équipé de six instruments scientifiques et est conçu pour parcourir au moins durant martiens.

Objectifs scientifiques de la mission La NASA assigne sept objectifs scientifiques à la mission. : rechercher des roches et des sols témoignant de l'action passée de l'eau et déterminer leurs caractéristiques. Cette recherche porte en particulier sur les minéraux déposés par les processus liés à la présence d'eau tels que les précipitations, l'évaporation, la sédimentation et l'activité hydrothermale ; déterminer la distribution et la composition des minéraux, rochers et sols qui entourent les sites d'atterrissage ; déterminer les processus géologiques à l'origine de la formation des sols avoisinants et qui ont influencé leur chimie. Ces processus peuvent inclure l'érosion par l'action du vent ou par l'eau, l'activité hydrothermale, le volcanisme et l'impact de météorites ; valider les données collectées par les sondes en orbite en les confrontant aux observations au sol. Ces vérifications doivent permettre de déterminer la précision et le bon fonctionnement des différents instruments qui effectuent des observations géologiques depuis l'orbite ; rechercher des minéraux contenant du fer, identifier et quantifier les différents types de minéraux qui contiennent de l'eau ou ont été formés dans l'eau tels que les carbonates de fer ; déterminer les caractéristiques des minéraux ainsi que les textures des roches et des sols et spécifier les processus qui les ont créés ; rechercher des indices géologiques de la période où l'eau était présente sous forme liquide. Déterminer si ces environnements pouvaient être propices à la vie.

Architecture technique fortement inspirée des missions précédentes La conception des sondes MER repose en grande partie sur des développements réalisés pour des missions antérieures. L'architecture utilisée pour la mission de 1996 est reprise pour l'étage de croisière chargé de propulser les sondes entre la Terre et Mars et le véhicule de rentrée et le module d'atterrissage. Ceux-ci sont toutefois redimensionnés : le parachute est 40 % plus grand et les fusées chargées de ralentir la sonde avant l'atterrissage sont 90 % plus puissantes. Les instruments scientifiques sont un héritage du Athena qui devait constituer la charge utile de l'atterrisseur de la mission Mars 2001 annulée..

Principaux composants de la sonde MER vignette|Diagramme d'une sonde MER. de croisière : moyen gain, avec le lanceur, faible gain, 4 panneaux solaires (en transparence), solaire, carburant, stellaire, détecteur solaire, de l'étage de croisière, de moteurs, ; thermique ; d'atterrissage (sous le bouclier thermique) : de freinage (RAD).

vignette|La sonde MER : l'étage de croisière en bas est surmonté par le véhicule de rentrée en forme de cône très aplati dans lequel sont encapsulés le module d'atterrissage et le .

Les deux sondes MER sont identiques. Une fois sur le sol martien, le est complètement autonome, mais pour parvenir à destination, il doit franchir les de kilomètres qui séparent Mars de la Terre puis effectuer une rentrée atmosphérique violente dans l'atmosphère martienne avant de se poser à faible vitesse. Le , d'une masse de , ne représente qu'une fraction de la masse totale de la sonde MER () qui comporte plusieurs éléments chargés de l'amener à bon port :

Étage de croisière L'étage de croisière, d'une masse de , a la forme d'une galette peu épaisse de de diamètre. Il doit permettre à la sonde MER de franchir l'espace entre la Terre et Mars. À cet effet, il est chargé de corriger la trajectoire grâce à deux grappes de petits propulseurs fonctionnant à l'hydrazine dont la sonde emporte . Il dispose de cinq détecteurs solaires et d'un suiveur stellaire pour déterminer la position de la sonde. Deux antennes de communication, à petit et moyen gain, transmettent en les télémesures qui permettent à l'équipe sur Terre de contrôler le fonctionnement de la sonde et reçoivent en retour des instructions. L'étage de croisière dispose de ses propres panneaux solaires d'une superficie de qui fournissent d'énergie électrique ( près de Mars) car ceux du , encapsulé, ne sont pas utilisables. Par contre, l'ordinateur du constitue le cerveau de la sonde durant ce trajet. Enfin, l'étage de croisière est équipé de radiateurs pour évacuer la chaleur produite par l'électronique à bord...

Véhicule de rentrée