ASR :UNE MISSION DE RETOUR DECHANTILLONS ATMOSPHERIQUES DE MARS ETOU VENUS E' Chassefire, J'J' Berth

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ASR UNE MISSION DE RETOUR DECHANTILLONS
ATMOSPHERIQUES DE MARS (ET/OU VENUS)E.
Chassefière, J.-J. Berthelier, L. Duvet, A.
Jambon, F. Leblanc, J.-P. Torre (Pôle de
Planétologie/IPSL), V. Bourdin (LIMSI,
Orsay)Réunion du Groupe de Travail Système
Solaire (21-22 novembre 2002)
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OBJECTIFS SCIENTIFIQUES

• Processus daccrétion et dacquisition des
  volatils majeurs (CO2, H2O, N2).
• Histoire de léchappement (comparaison
  Terre/Mars) en utilisant les isotopes des gaz
  rares et les isotopes stables.
• Echanges manteau-surface au cours du temps, liés
  au régime convectif et thermique, en utilisant
  les isotopes radiogéniques.
• Evolution atmosphérique, devenir de leau et du
  CO2 sur Mars.
• Irradiation de la surface au cours du temps.
• Conditions environnementales actuelles de
  développement éventuel dactivité organique.
• Diagnostic définitif sur lorigine des
  météorites SNCs.

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EXEMPLE DE SCENARIO DEVOLUTION (CAS DE MARS)
Jakosky Jones (1997)
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MESURES EXISTANTES

• Mesures par télédétection, depuis la Terre ou
  lorbite martienne
• Majeurs, ozone.
• Isotopes stables (O et H dans H2O, H dans
  lexosphère).
• He dans lexosphère.

• Mesures à bord des atterrisseurs Viking
• Composition en majeurs (dont 40Ar).
• Isotopes stables (C, N, O) à 5-10 près.
• Argon 36 à 30 près.
• Ne, Kr, Xe à un facteur 3-5 près.

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PROPOSITION FAITE A LESA(AO MEXII)

• Contexte programme NASA/CNES dexploration de
  Mars, incluant un possible prélèvement
  datmosphère en aérocapture sur lorbiter 2007,
  mais difficultés techniques importantes.
• Idée prélever sans insertion en orbite, vers
  100 km daltitude, lors dun fly-by unique (ou
  deux fly-bys).

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ASR  an atmospheric sample return mission to Mars
Idea proposed in response to the Call for Ideas
for the Re-use of the Mars Express Platform
May 16, 2001
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RESULTATS DE L EVALUATION

• Intérêt scientifique fort, reconnu par le SSWG
  (proposition classée 2ème au SSWG après
  Vénus-Express sur des critères purement
  scientifiques).
• Proposition non retenue par lESA car trop
  complexe et coûteuse pour un développement dans
  lhypothèse dun lancement en 2005.
• Recommandation pour des développements
  technologiques préparatoires, dans le cadre du
  programme Aurora de l ESA (si approuvé).

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ALTITUDE DE LHOMOPAUSE

• Le niveau de référence correspondant à p1,26
  nbar est indiqué ci-dessous (Bougher et al,
  2000). Ce niveau est celui de lhomopause dans le
  modèle, qui reproduit les mesures de profils
  verticaux (N2, Ar, ) faites par les sondes de
  descente Viking.

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ALTITUDE DE LA COLLECTE

• Il faut prélever assez bas (lt 110 km) pour que
  latmosphère soit mélangée, notamment les
  éléments lourds (Xe).
• Il ne faut pas prélever trop bas car la couche
  limite de la sonde devient collisionnelle, et
  perturbe la mesure les conditions thermiques se
  dégradent.
• Compromis à trouver, probablement dans la zone
  90-110 km.

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CONCLUSIONS

• Coût global du système (système de
  collecte/transfert/stockage, instruments de
  contrôle jauges, spectromètre(s) de masse,
  capsule de retour) 30-40 Meuro.
• Champs dexpertise des laboratoires participants
  
• SA cryogénie
• CETP physique de la collecte, dimensionnement
  du système de collecte
• LIMSI géométrie et structure du piège,
  simulation en laboratoire de ladsorption du gaz
  sur le piège froid
• Contexte possible de réalisation sous-traitance
  industrielle (Alcatel Space -Cannes-), pilotée
  par l ESA et/ou le CNES et un groupe d expert.

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