Le défi principal d’opérer des instruments ou des robots sur Mars est l’impossibilité technique de communiquer en temps réel avec eux, ou alors à débit extrêmement réduit, non compatible avec les besoins de la mission de rapatrier des données volumineuses comme des images ou des données sismiques. Impossible d’effectuer des visioconférences en temps réel comme dans le film « Seul sur Mars » par exemple. Pour permettre un débit suffisant, les ingénieurs sur Terre doivent communiquer avec les robots en surface en passant par des satellites relais en orbite autour de Mars, qui se comptent sur les doigts d’une main. Pour cela il est nécessaire que le satellite soit en visibilité, c’est-à-dire passe au-dessus du robot sur Mars, ce qui ne se produit que deux à trois fois par jour. Les communications sont donc asynchrones et cela complique fortement les opérations. Les équipes opérationnelles doivent se coordonner avec les équipes scientifiques pour établir un plan d’activité, hebdomadaire pour une mission comme InSight (depuis 2018), et quotidien pour une mission comme Curiosity (depuis 2012).

   En début de semaine ou de journée, le robot reçoit son programme pour toute la journée ou semaine à venir, et exécute les différentes tâches comprises dans son programme (pilotage d’instrument, prise d’image, déplacement, envoi de données vers la Terre). Il n’y a pas de joystick qui permet de piloter un rover ou un instrument en temps réel à distance depuis la Terre. Tout est au contraire simulé, répété, validé sur Terre en amont. Aucune commande qui n’ait été complètement validée sur Terre ne part vers Mars, et le processus de validation est très rigoureux, car les ingénieurs n’ont pas le droit à l’erreur. Tout cela dans un contexte de coopération internationale, avec de nombreux fuseaux horaires et langues différentes.

   Il peut arriver qu’un envoi de commande vers Mars échoue pour des raisons techniques ou autres. Il faut alors attendre la prochaine opportunité de communication, qui peut être quelques heures ou quelques jours plus tard. Un robot sur Mars ne se formalise pas de ne pas recevoir de commandes de la Terre. Mais qu'en est-il d’un astronaute à la surface de la planète rouge ? S’il s’attend à recevoir des instructions et qu’il ne voit rien venir à l’heure du rendez-vous, dans quel état d’esprit cela le plonge-t’il ? De même si aucune nouvelle d’un robot ou d’un futur astronaute n’est reçue sur Terre en temps voulu, qu’en conclure ? Un problème technique sur Terre, par exemple avec l’antenne de réception ? Un problème avec le satellite relais ? Un problème sur Mars ? Cette investigation peut prendre du temps et est également source de stress pour les opérateurs sur Terre. A-t'on mal reçu un message ou n’a-t’il simplement pas été envoyé ? 

   Ainsi on peut imaginer qu’une exploration humaine de Mars passera par une base en orbite habitée par des astronautes, afin de rajouter un maillon « humain » dans la chaîne de communication, et de limiter la solitude des explorateurs en surface. Les besoins en bande passante sont très importants pour une mission comme InSight, car le sismomètre SEIS génère environ 1Gbit de données sismiques par jour, alors que les satellites relais ne permettent d’en rapatrier que 20% en moyenne. Certaines données ne sont ainsi jamais reçues sur Terre. Mais il s’agit de données scientifiques. Il faudra dans le futur bien évaluer les priorités entre les données scientifiques et les données dédiées au bien-être des astronautes, comme les messages vidéo des familles ou autre, alors que cette limitation de débit est beaucoup moins présente actuellement pour les astronautes à bord de l’ISS.