La mission japonaise MMX vise les premiers échantillons d’une lune martienne, avec un retour sur Terre prévu en 2031

Cinq ans de voyage pour rapporter une poignée de Phobos

Le Japon prévoit de lancer sa sonde Martian Moons eXploration le 20 octobre 2026 depuis le centre spatial de Tanegashima, dans la préfecture de Kagoshima. Elle entamera alors une mission visant à rapporter sur Terre plus de 10 grammes de matière provenant de Phobos, une lune de Mars. La sonde devrait atteindre Mars en août 2027 et livrer sa capsule d’échantillons en Australie en 2031.

L’Agence japonaise d’exploration aérospatiale, la JAXA, tente de réaliser ce qu’aucune mission n’a accompli jusqu’ici : rapporter des échantillons du système martien. Cette petite collection de sable, de sol et de roche pourrait aider à déterminer si Phobos et sa compagne, Déimos, étaient autrefois des astéroïdes indépendants ou s’ils se sont formés à partir de débris projetés dans l’espace lors d’une gigantesque collision avec Mars.

Dans son annonce d’une conférence sur la mission du 8 octobre, la NASA indique une date de lancement au 19 octobre, heure de l’Est des États-Unis, ce qui correspond au 20 octobre au Japon. Les informations japonaises sur le lancement prévoient un départ vers 4 h 40, heure normale du Japon, à bord d’une fusée H3.

MMX associe une sonde d’observation, un atterrisseur, un petit rover et une capsule conçue pour résister à la traversée de l’atmosphère terrestre au retour. Son développement a débuté en 2016 et sa construction a coûté environ 55,3 milliards de yens. Le Japon s’appuie sur l’expérience acquise avec Hayabusa et Hayabusa2, qui ont rapporté des échantillons d’astéroïdes, tout en se lançant dans un voyage bien plus long vers Mars et retour.

Yasuhiro Kawakatsu, chef de projet à la JAXA, a décrit la sonde achevée comme la ligne de départ de l’équipe. Le lancement marquera le début des opérations les plus exigeantes de la mission : rejoindre Mars, choisir un site d’atterrissage sûr, prélever de la matière dans une gravité extrêmement faible et la rapporter sur Terre.

Quel est le calendrier du lancement ?

La NASA et l’Agence spatiale européenne indiquent toutes deux que le lancement est prévu le 20 octobre, heure japonaise. La présentation de la mission de la JAXA donne une échéance plus large : l’exercice budgétaire japonais 2026, qui s’étend d’avril 2026 à mars 2027.

Un calendrier antérieur prévoyait un départ en novembre ou décembre 2026 ; la date d’octobre figure dans l’annonce datée de la NASA et dans la fiche d’information de l’ESA. MMX est arrivée à Tanegashima le 31 mars 2026 pour les préparatifs du lancement. Son départ initialement prévu en 2024 avait été reporté en raison de problèmes liés à la fusée H3.

La H3 a connu une nouvelle défaillance en décembre 2025, attribuée à une anomalie lors de la séparation de la coiffe, l’enveloppe de protection entourant la sonde. Les fenêtres de lancement permettant un voyage efficace vers Mars se présentent environ tous les 26 mois, ce qui rend particulièrement importante la préparation de la sonde comme de la fusée.

Les principales étapes s’échelonnent sur cinq ans :

• 20 octobre 2026, heure japonaise : lancement prévu à bord d’une H3 depuis Tanegashima.
• Août 2027 : arrivée prévue à Mars, suivie d’observations de Phobos et Déimos.
• Pas avant décembre 2028 : première date possible pour le prélèvement sur Phobos, selon la NASA.
• Début 2029 : déploiement prévu du rover Idefix.
• 2030 : départ prévu de Mars.
• 2031 : arrivée attendue de la capsule d’échantillons en Australie.

La date de l’atterrissage et du prélèvement n’est pas encore arrêtée : la NASA indique que celui-ci ne pourrait avoir lieu avant décembre 2028, tandis que les informations sur la mission évoquent 2029 ou 2030. La JAXA précise que la durée des opérations à proximité de Phobos dépendra de la planification des observations.

Pourquoi l’origine des lunes est importante

Phobos mesure environ 20 à 30 kilomètres de diamètre et orbite à quelque 6 000 kilomètres au-dessus de la surface martienne. Malgré des décennies d’exploration de Mars par des sondes, ni Phobos ni Déimos n’ont fait l’objet des observations rapprochées et prolongées prévues par MMX.

Les scientifiques étudient deux principales hypothèses sur leur formation. Selon celle de la capture, les lunes étaient à l’origine des astéroïdes que la gravité de Mars a attirés. Selon celle de l’impact, un gros objet a percuté la jeune Mars, projetant des débris qui se sont ensuite assemblés pour former les lunes.

Les roches conservent des indices sur leur lieu de formation. Leur composition chimique et leurs assemblages de minéraux peuvent révéler si elles ressemblent à des matériaux provenant de Mars ou à d’anciens astéroïdes. MMX combinera les mesures effectuées sur les deux lunes avec l’analyse en laboratoire des matériaux prélevés sur Phobos.

Kiyoshi Kuramoto, professeur à l’université d’Hokkaido et scientifique du projet MMX, a expliqué lors d’une conférence en septembre pourquoi, selon lui, les échantillons permettront de départager les deux hypothèses. S’exprimant en japonais, il a déclaré :

Les compositions chimiques et les assemblages de minéraux attendus pour ces deux processus sont complètement différents ; l’examen des échantillons permettra donc de trancher définitivement.

La JAXA souhaite également comprendre comment le système martien a évolué au fil du temps. Si les lunes se sont formées à la suite d’une collision, leurs matériaux pourraient conserver des traces des conditions qui régnaient sur la jeune Mars. Si elles sont des astéroïdes capturés, elles pourraient révéler comment des substances comme l’eau ont voyagé dans le Système solaire.

Comment Phobos pourrait préserver des fragments de Mars

Phobos pourrait receler un autre trésor scientifique : des grains arrachés à Mars par des impacts, puis déposés sur la lune. Des calculs fondés sur de grands cratères martiens suggèrent qu’environ 0,1 % des matériaux prélevés par MMX pourraient provenir de Mars.

Pour un prélèvement de 10 grammes, cette proportion représenterait environ 0,01 gramme, soit 10 milligrammes, de matière martienne. Il s’agit d’une estimation du contenu des échantillons ; les scientifiques en détermineront la composition réelle après le retour de la capsule.

Kanako Seki, professeure à l’université de Tokyo qui étudie l’environnement spatial autour de Mars, a expliqué que les matériaux arrivés sur Phobos pourraient compléter les échantillons prélevés directement sur la planète. Un rover recueille des roches en des endroits précis. Les matériaux projetés dans l’espace par des impacts pourraient contenir des indices provenant d’un éventail plus large de régions martiennes.

La recherche d’échantillons évolue également ailleurs. En janvier 2026, il a été rapporté que le gouvernement américain avait annulé le projet de retour d’échantillons martiens de la NASA et de l’ESA à la suite de la hausse des coûts. La Chine prévoit de lancer Tianwen-3 vers 2028 et de rapporter vers 2031 des matériaux prélevés sur Mars.

MMX prélèvera ses propres échantillons sur Phobos. L’intérêt scientifique de la mission tient à l’étude de l’origine de cette lune et, éventuellement, à l’examen de grains martiens épars dans les matériaux de sa surface. Ces deux questions justifient à elles seules de rapporter jusqu’aux laboratoires terrestres une collection, même modeste.

Une grande sonde composée de trois modules

MMX mesure environ cinq mètres de haut et neuf mètres de large, panneaux solaires déployés, ce qui en fait l’une des plus grandes sondes de la JAXA. La fiche d’information MMX de l’ESA indique une masse d’environ 4 200 kilogrammes, carburant compris ; les informations japonaises sur le lancement donnent 4 480 kilogrammes et précisent qu’environ les deux tiers de cette masse correspondent au carburant.

La sonde comprend trois modules, chacun ayant une fonction distincte. Le module de propulsion fournit le moteur et le carburant nécessaires au voyage aller. Le module d’exploration embarque les pieds d’atterrissage, les instruments scientifiques et le matériel de prélèvement. Le module de retour contient les équipements nécessaires pour ramener la capsule sur Terre.

MMX larguera ses modules par étapes, une fois leur rôle achevé. En transportant moins de masse, la sonde aura besoin de moins de carburant pour ses manœuvres ultérieures. Le module de retour possède son propre système de propulsion, une alimentation solaire et une grande antenne pour communiquer avec la Terre.

Mitsubishi Electric a développé la sonde avec la JAXA et constitué une équipe dédiée sous la direction de son centre de Kamakura. L’entreprise a également travaillé sur l’atterrisseur lunaire japonais SLIM et sur un véhicule cargo destiné à la Station spatiale internationale.

Akitsune Uehara, chef de projet chez Mitsubishi Electric, a cité le développement parallèle des trois modules et les essais des pieds d’atterrissage en gravité faible simulée parmi les principaux défis techniques. Les modules devaient fonctionner indépendamment, mais aussi ensemble en tant que sonde unique durant les étapes du voyage où ils restent assemblés.

Atterrir sur une lune où un rover ne pèsera presque rien

La gravité de Phobos ne représente qu’environ un deux-millième de celle de la Terre. Cela change les contraintes de l’atterrissage : la sonde doit toucher le sol avec suffisamment de douceur pour ne pas rebondir et repartir dans l’espace. Quatre pieds d’atterrissage sont conçus pour amortir le choc et stabiliser MMX.

Le rover Idefix, qui pèse 25 kilogrammes, permet de mieux se représenter cette différence. Selon l’ESA, il exercera sur Phobos un poids équivalent à celui d’un objet de 15 grammes sur Terre. Sa masse reste de 25 kilogrammes, mais la faible gravité de la lune l’attire beaucoup moins fortement vers le sol.

Le Centre national d’études spatiales français (CNES) et le Centre aérospatial allemand (DLR) ont développé Idefix conjointement. Le rover rejoindra la surface avant l’atterrissage de la sonde principale afin de recueillir des informations sur le terrain et les matériaux de surface, qui aideront à préparer l’atterrissage.

Idefix est équipé de caméras, d’un radiomètre et d’un spectromètre Raman. Ses caméras examinent le sol et facilitent la navigation. Le radiomètre mesure le rayonnement thermique, tandis que le spectromètre utilise la lumière pour identifier les minéraux. Le DLR a fourni du matériel d’essai, dont une tour de chute et un simulateur de très faible gravité.

Avant l’atterrissage, MMX observera Phobos depuis une orbite quasi satellite. En termes simples, la sonde suivra une trajectoire autour de Mars qui la maintiendra à proximité de Phobos et lui permettra de multiplier les observations. L’ESA prévoit environ trois ans d’opérations près de la lune, notamment pour la cartographier, déployer le rover et prélever des échantillons.

Deux méthodes pour recueillir un petit échantillon précieux

MMX est équipée de deux systèmes de prélèvement. Un carottier recueillera de la matière à environ deux centimètres de profondeur. Un dispositif pneumatique utilisera du gaz sous pression pour soulever les matériaux meubles de la surface et les recueillir dans un contenant.

La JAXA vise un prélèvement de plus de 10 grammes ; l’ESA indique un objectif d’au moins 10 grammes. Les deux systèmes permettront de recueillir des matériaux sous la surface immédiate ainsi que les grains meubles qui la recouvrent.

Honeybee Robotics, filiale de Blue Origin, a mis au point le dispositif pneumatique dans le cadre de la contribution de la NASA. Le prélèvement en faible gravité nécessite de contrôler à la fois le contact de la sonde avec le sol et le déplacement des grains vers le dispositif.

Elliot Sefton-Nash, scientifique du projet MMX à l’ESA, a expliqué l’intérêt de rapporter des échantillons : certains des instruments de laboratoire les plus précis sont trop volumineux et trop sensibles pour être envoyés dans l’espace. Sur Terre, les scientifiques peuvent examiner les grains à l’aide d’équipements qu’une sonde ne pourrait pas embarquer.

Le Japon a déjà démontré l’intérêt scientifique de cette approche. Hayabusa a rapporté des matériaux de l’astéroïde Itokawa et Hayabusa2 a ramené des échantillons de Ryugu en décembre 2020. MMX étend cette expérience à une lune d’une autre planète, avec la difficulté supplémentaire d’un voyage aller-retour à travers le système martien.

Ce que les instruments mesureront avant l’atterrissage

L’instrument MEGANE de la NASA étudiera la composition élémentaire de Phobos en mesurant l’énergie des neutrons et des rayons gamma émis par sa surface. Chaque élément produit des signatures différentes dans ces mesures, ce qui aidera les scientifiques à déterminer la composition de la lune.

La page de la mission MMX de la NASA indique que le laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins, dans le Maryland, a développé MEGANE en collaboration avec le Laboratoire national Lawrence Livermore, en Californie. Ces mesures aideront à mettre en relation la chimie de la surface de la lune et la question de son origine.

Le spectromètre infrarouge français MIRS étudiera la composition de la surface grâce à la lumière infrarouge. Il est développé au LESIA, à l’Observatoire de Paris, avec quatre autres laboratoires français et le CNES. Des caméras et un instrument de télémétrie laser contribueront également à la cartographie et au choix des zones d’atterrissage.

L’Institut Fraunhofer d’optique appliquée et d’ingénierie de précision, à Iéna, en Allemagne, fournit un système laser miniaturisé. La sonde transporte également des instruments destinés à mesurer les poussières, les radiations et les particules chargées dans l’environnement martien.

La JAXA et NHK ont développé conjointement des caméras capables d’enregistrer des images en résolution 4K et 8K. En complément des mesures scientifiques, elles offriront une vue détaillée de l’environnement de la mission. Kawakatsu a déclaré qu’il était impatient de découvrir les images qu’elles captureront.

MMX observera également l’atmosphère martienne et l’environnement spatial alentour. La JAXA souhaite suivre la circulation de matière atmosphérique et son échappement dans l’espace, afin de mieux comprendre l’évolution de Mars sur de longues périodes.

Le retour de la capsule mobilisera une équipe internationale

La JAXA dirige la mission MMX avec la NASA, le CNES, le DLR et l’ESA comme partenaires. L’ESA a fourni un transpondeur et un amplificateur de puissance pour les communications. Son réseau terrestre Estrack transmettra les commandes et recevra les informations d’état de la sonde ainsi que les données scientifiques.

Le Deep Space Network de la NASA assurera les communications et contribuera à la navigation. La NASA finance également des membres américains de l’équipe scientifique par l’intermédiaire de son programme Discovery, géré par le Centre spatial Marshall. L’agence a programmé une conférence sur ses contributions le 15 octobre à 16 heures, heure de l’Est des États-Unis.

L’Institut des sciences spatiales et astronautiques de la JAXA cite l’amélioration des communications grâce à une nouvelle station terrestre pour l’espace lointain parmi les objectifs technologiques de la mission dans sa présentation du projet MMX. Les autres objectifs consistent à effectuer le trajet aller-retour vers Mars et à améliorer les techniques de prélèvement sur les corps célestes.

Le voyage de retour devrait durer environ un an. À l’approche de la Terre, MMX larguera une capsule d’échantillons d’environ 60 centimètres de diamètre. Un bouclier thermique la protégera lors de son entrée dans l’atmosphère, avant son atterrissage prévu dans le désert australien.

La capsule récupérée sera ensuite transportée à l’Institut des sciences spatiales et astronautiques de la JAXA, à Sagamihara, près de Tokyo. Le personnel l’ouvrira dans un laboratoire spécialisé, en extraira les matériaux, les répertoriera et mettra des échantillons à la disposition de la communauté scientifique.

Les tentatives précédentes d’exploration de Phobos montrent à quel point cette destination est difficile à atteindre. Les sondes soviétiques Phobos 1 et Phobos 2, lancées en 1988, ont perdu le contact avant d’achever leur programme. La mission russe Phobos-Grunt n’a pas réussi à quitter l’orbite terrestre en 2011.

MMX vise à accomplir toute la chaîne : observations prolongées, exploration de la surface, prélèvement et retour des échantillons. Une réussite fournirait aux scientifiques des matériaux physiques du système martien et permettrait au Japon d’acquérir une expérience concrète des voyages aller-retour vers Mars.

Points clés

• Le lancement de MMX à bord d’une fusée H3 depuis Tanegashima est prévu le 20 octobre 2026, heure japonaise.
• La sonde devrait atteindre Mars en août 2027 et rapporter des échantillons sur Terre en 2031.
• La JAXA vise un prélèvement de plus de 10 grammes sur Phobos à l’aide d’un carottier et d’un dispositif pneumatique.
• Le rover Idefix explorera la surface avant l’atterrissage de la sonde principale.
• Les scientifiques chercheront à déterminer si les lunes martiennes sont issues de débris d’impact ou s’il s’agit d’astéroïdes capturés.
• Les échantillons pourraient contenir de petites quantités de matériaux arrachés à Mars.
• La capsule de retour atterrira en Australie avant d’être transférée au laboratoire de la JAXA à Sagamihara.