MARCUS

Développer de nouvelles solutions d’ingénierie pour la manipulation, la conservation et la caractérisation d’échantillons inconnus sensibles sous confinement strict.

Christian MUSTINDocteur-Ingénieur, CNES Paris

Grégory NAVARRO, Ingénieur, chef de projet MARCUS, CNES Toulouse

Le projet MARCUS est conçu pour fournir à court terme des équipements clefs pour les analyses ou diagnostics préliminaires d’échantillons inconnus (extra-terrestres ou non), qui nécessitent des installations de conservation, des dispositifs de confinement, de surveillance, de manipulation ou de transport spécialisées. MARCUS vise également la détection agnostique de traces infimes d’activités énergétiques ou métaboliques de systèmes vivants dans des échantillons solides inconnus provenant de la Terre ou d’autres planètes ou satellites (Mars, Europe…). C’est un défi technique de la plus haute importance pour la prochaine décennie. 

MARCUS a pour objectif de développer les briques technologiques essentielles pour fournir à de futures infrastructures (i) des capacités de manipulation et d’analyse d’échantillons solides et gazeux sous confinement strict : atmosphère contrôlée (N2, Ar) et/ou BSL-3/4), (ii) un contrôle avancé de la contamination d’ambiance et de la protection des échantillons et  (iii) des conteneurs dédiés au conditionnement et au transport de matériaux sensibles ou dangereux vers des installations d’analyse spécifiques (plateformes, synchrotrons…) et des installations de conservation. Ce projet permettra de développer des instruments, des protocoles et des compétences indispensables à la réception, la conservation, la caractérisation d’échantillons provenant des principales missions spatiales abouties (Hayabusa 2, Chang’e5), en cours (MMX, MSR) et en perspective (comètes, satellites glacés…) 

Le projet s’appuie sur les réseaux de compétences existants en France et en Europe pour l’évaluation du risque biologique et la détection agnostique de traces d’activité biologique : ERINHA (réseau européen des laboratoires P4), l’Institut Pasteur. Une collaboration avec l’ESRF (Synchrotron européen, Grenoble) est également à l’étude pour le déploiement de systèmes MARCUS dans les très grands instruments (TGI), afin de faciliter l’accès et la manipulation sécurisée d’échantillons sensibles ou dangereux sur des lignes de lumières ou de neutrons à haute énergie. En parallèle, ce projet initie un cadre de discussion/coopération avec l’ESA et la NASA sur une contribution technique française au développement et le management d’infrastructures terrestres ou lunaires de réception/curation d’échantillons sensibles pouvant accueillir à terme des systèmes MARCUS.

Mots clefs : Enceinte confinée, quarantaine, curation, analyse non-destructive, monitoring en temps réel, mini-conteneur sécurisé, compatibilité BSL3/4

Faciliter la conservation, la gestion et la préparation d’échantillons gazeux et solides sensibles  Assurer le plus haut niveau de protection de ces échantillons critiques.

MARCUS-C
[Confinement & Curation]

Développer une enceinte de confinement sous atmosphère contrôlée compatible avec l’architecture usuelle des laboratoires de haute sécurité ou de curation


Améliorer l’analyse non-destructive d’échantillons sensibles  lors du confinement

MARCUS-C
[Confinement & Curation]

Développer des cylindres à gaz pour la pré-caractérisation d’échantillons avant leur sortie du confinement


Suivre en temps réel la contamination gazeuse ou organique d’une enceinte confinée.

MARCUS-S
[Spectroscopie]

Développer un nouveau détecteur optique (jetable ou stérilisable) intégrable dans les enceintes confinés


Abaisser la limite de détection de molécules  volatiles  simples et détecter des anomalies isotopiques, des traces de contaminations ou la présence de marqueurs d’activités biologiques

MARCUS-S
[Spectroscopie]

Développer d’un spectromètre ultra-sensible à cavité résonnante dans le domaine de fréquence des TeraHertz


Ne pas rompre la chaîne de confinement absolu lors de l’externalisation des activités d’analyse

MARCUS-Q
[Quarantaine & Transport]

Qualifier les enceintes de protection miniaturisées QESA et containers de transports versatiles


Qualifier les enceintes de protection miniaturisées QESA et containers de transports versatiles

MARCUS-AIT
[Assemblage, Intégration et Test]

Produire des analogues de référence pour l’identification d’activités biologiques et de contaminations


Vérifier l’intégration et l’interfaçage  des briques technologiques développées

MARCUS-AIT
[Assemblage, Intégration et Test]

Qualifier les équipements développés  sur des échantillons sensibles et présentant un risque biologique réel.


CNES, CNRS, MNHN, IPGP, Institut Pasteur et Ecole Normale Supérieure de Lyon


Des attendus scientifiques

Cette action technique est centrale pour le positionnement de la France et de sa communauté scientifique en vue de l’exploitation des missions spatiales de retour d’échantillons pour les décennies à venir. Elle intègre des briques technologiques (certaines d’ores et déjà en cours de développement dans le cadre de la R&T du CNES) ainsi que des capacités de diagnostic de risque biologique développés à l’institut Pasteur dans un cadre réglementaire de santé publique. Le retour sur investissement et la pérennité de MARCUS reposent sur le management sécurisé et la conservation sur le long terme en France, d’échantillons terrestres uniques ou en provenance de corps célestes : astéroïdes, comètes , la Lune ou, à plus long terme, Phobos, Mars, Encelade ou Europe.


Des impacts sociétaux

MARCUS est un stimulateur d’innovation pour des applications au-delà du spatial de l’exobiologie ou de la planétologie. La versatilité/adaptabilité des dispositifs MARCUS intéresse également d’autres domaines comme ceux de la santé intégrée et des risques NRBC pour la conduite d’expériences sur des matériaux terrestres inconnus. MARCUS est aussi une réponse technique aux procédures de quarantaine qui seront appliquées aux retours d’échantillons extra-terrestres. La gestion des risques potentiels pour la biosphère terrestre (biohazard) de la manipulation d’échantillons a priori inconnus est un sujet sensible pour la protection planétaire, les citoyens et les décideurs politiques.


Développement de compétences

Une communauté de 20 chercheurs, enseignants chercheurs et ingénieurs multi-disciplinaires  mobilisant : 

6 Post-doctorants ou ingénieurs contractuels et 1 assistance technique


Implantation du consortium

Paris (MNHN/CNRS/SU, IPGP, Institut Pasteur), Lyon (ENS-LGL), Rennes (Institut FOTON) et Grenoble (LIPhy, ISTerre)


Plus de projets

 Photonique
Photonique
L’optique du futur pour la détection directe des exoplanètes Aperçu Développer la prochaine génération de…
Voir plus