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Table des Matières Avant-Propos.

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Chapitre Premier. Présentation de la planète Mars

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1.1.

La Planète Mars en "Abrégé"

5

1.2.

Qu'est-ce que l'altitude sur la Planète Mars ?

12

1.3.

Géographie physique de la planète Mars

16

1.4.

Notre fenêtre terrienne sur la Planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passées, en cours et futures sur la Planète Mars

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars

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3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? 3.2. Voyage au centre de la Terre et de Mars

43

3.2.1. Le manteau et le noyau terrestres.

43

3.2.2. Le manteau et le noyau martiens.

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission

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4.1. L'Atterrissage sur Elysium Planitia

51

4.2. L'essentiel de la mission

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Table des Matières (Suite) Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement.

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5.1. Présentation générale.

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5.2. Premier schéma des outils d'InSight (En anglais, mais traduit)

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5.3. Deuxième schéma des outils d'InSight (En anglais, mais traduit)

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5.4. Troisième schéma des outils d'Insight (En français)

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5.5. Le bras en mouvement.

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5.6. SEIS, HP3 et RISE, les trois autres principaux outils d'Insight

75

5.7. SEIS, le sismomètre.

77

5.8. HP3, sonde du flux de chaleur et Propriétés physiques)

97

5.9. RISE, nutation et nutation de Mars

114

5.10. Le Pont (The deck) d'InSight et sa diversité d'outils

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26/11/2018

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Chapitre sept. Petit Quizz en Français (ou Anglais) sur vos connaissances

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Annexe. Notions mathématiques sur la structure de Mars.

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Postface

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Biographie

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Avant-propos 1) InSight est la condensation des termes suivants : "Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport"; en français : "Exploration interne par les sondages sismiques, la géodésie et les flux thermiques"

2) Rappelons ce qu’est : Un Orbiteur : la partie d'un engin spatial destiné à rester en orbite autour d'un astre pour accomplir une mission Un Atterrisseur (Lander an anglais) : un engin spatial destiné à être posé sur le sol terrestre ou à la surface d'un astre. Les atterrisseurs sont équipés d’une instrumentation destinée à analyser locale- ment la géologie et fournir ainsi une vérité terrain pour calibrer les observations depuis l’orbite. Un Rover : un véhicule conçu pour explorer la surface d'une autre planète ou d'un corps céleste. Au cours de ses déplacements le rover mène des observations et des analyses de son environnement, souvent de façon quasi-autonome et guidé depuis le Terre 3) Les différents articles tirés des journaux et magazines conserveront le temps grammatical de leurs auteurs au moment où ceux-ci les ont rédigés.

4) Les schémas commentés en anglais feront l'objet d'une traduction immédiate sur la page suivante.

5) Le chapitre Six, intitulé " Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018" est un chapitre inachevé qui se complètera au fur et à mesure des événements vécus par l'atterrisseur InSight.

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars

1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.1. La Planète Mars en "Abrégé"

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.2. Qu'est-ce que l'altitude sur la planète Mars ?

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.2. Qu'est-ce que l'altitude sur la planète Mars ?

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.2. Qu'est-ce que l'altitude sur la planète Mars ?

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.2. Qu'est-ce que l'altitude sur la planète Mars ?

Après avoir décrit le parcours de Curiosity dans plusieurs ouvrages, et avoir utilisé la mappemonde de Mars, je reprends cette bonne habitude (m'a-t-on dit) pour l'atterrisseur InSight, bien qu'immobile, mais susceptible de nous fournir de précieuses données qui concernent toute la planète.

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars

1.1.

1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.3. Géographie physique de la planète Mars

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Chapitre Premier. Présentation de la Planète Mars 1.4. Notre fenêtre terrienne sur la Planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passÊes, en cours et futures sur la planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passÊes, en cours et futures sur la planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passÊes, en cours et futures sur la planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passées, en cours et futures sur la planète Mars

L'Alien montre le lieu d'atterrissage du Rover Curiosity (Aterri le 6 août 2012) et celui de l'atterrisseur InSight, (Atterri le 28 novembre 2018) Ces deux lieux d'atterrissage distants d'environ 600 Km) sont situés à la limite géologique matérialisant la dichotomie crustale martienne. Curiosity se trouve à 5,4° S et 137,7°E et InSight à 4,5° N et 135,9° E ELYSIUM PLANITIA : Planitia en Latin signifie "une surface plane", un plan géométrique, une planéité ou une plaine. Elysium vient du nom grec ancien du paradis de la vie après la mort, généralement appelé anglais Elysian Fields. Le site d'atterrissage se trouve dans la partie ouest d'Elysium Planitia, centré à environ 4,5 degrés de latitude nord et à 135,9 degrés de longitude est. C’est à seulement 600 kilomètres du site d’atterrissage de Curiosity, Gale Crater. L'ellipse d'atterrissage avait une longueur d'environ 130 km (généralement d'ouest en est) et une largeur d'environ 27 km (27 km) de large, couvrant la zone dans laquelle le satellite avait environ 99% de chance d'atterrir lorsqu'il ciblait le centre de l'ellipse. InSight prend des images panoramiques à 360 degrés dans toutes les directions sur ce site d'atterrissage. Les scientifiques s'attendaient à une surface plane, à l'absence de collines et à la vue de quelques gros rochers. Cela reposait sur des images haute résolution prises sur orbite dans le cadre d’évaluations approfondies pour la sélection du site.

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Chapitre Deux. Missions passÊes, en cours et futures sur la planète Mars

Francis Baldewyns

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Chapitre Deux. Missions passées, en cours et futures sur la planète Mars

Le point blanc situé à 4,5° N et 135,9° E Correspond à l'emplacement de l'atterrisseur InSight. Le cratère Gale où se trouve Curiosity est situé à environ 600 Km de Curiosity situé à 5,4° S et 137,7°E

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Chapitre Deux. Missions passÊes, en cours et futures sur la planète Mars

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Chapitre Deux. Missions passées, en cours et futures sur la planète Mars

Un quatrième site d'atterrissage candidat a été ajouté pour évaluation par les équipes d'ingénieurs et scientifiques participant à la mission de la sonde Mars 2020 de la NASA. Le site a été surnommé "Midway", car il se situe à peu près à mi-chemin entre deux autres sites d'atterrissage candidats - le delta du Jezero et le nord-est de Syrtis. Le troisième candidat identifié précédemment est la région de Columbia Hills de Gusev Crater, explorée par le rover Spirit (aujourd'hui disparu) après son atterrissage après son atterrissage en janvier 2004. Jezero, Northeast Syrtis et Columbia Hills ont été sélectionnés en tant que finalistes du troisième atelier sur les sites d'atterrissage des aéronefs à l'horizon 2020, qui s'est tenu en février 2017.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? Partons de la conclusion relative au noyau de Mars après la mission Pathfinder Le 8 octobre 1997, la conférence de presse sur la mission Mars Pathfinder conclut : « Si le noyau de Mars est solide, alors il ne peut être inférieur à environ 1 300 kilomètres de rayon, de rayon total de la planète de 3 400 kilomètres. Si le noyau est composé de quelque chose de moins dense que le fer, si c'est un mélange, disons, de fer et de sulfure, le noyau serait alors plus gros, mais il ne pourrait pas être plus grand qu'environ 2 000 kilomètres de rayon. » L'expérience radio-science Il s'agit d'une expérience basée sur la liaison radio entre l'orbiteur et la Terre nommée MaRS (pour Mars Radio-Science experiment). Elle permettra entre autre de mesurer le champ gravitationnel de Mars en faisant des mesures de portées et des mesures Doppler sur la ligne de visée. Les scientifiques pourront ainsi caractériser la distribution de masse à l'intérieur de la planète. A partir des mesures du champ gravitationnel global de Mars et de ses variations temporelles, il sera aussi possible de caractériser l'intérieur profond de Mars. L'expérience n'a pas d'instrumentation scientifique, elle se base sur le signal radio entre la sonde et la Terre, envoyé depuis la Terre et observé à l'aide de larges antennes comme celle de Perth (New Norcia, Australie), celle de Madrid (Espagne) ou encore celles du réseau américain DSN (Deep Space Network localisé à Goldstone (Californie), à Madrid (Espagne) et à Canberra (Australie). Ce réseau d'antennes permet de suivre les sondes spatiales en orbite autour des planètes du système solaire. Pour plus d'informations, consulter l'ouvrage suivant, intitulé "On Marchera sur Mars" du même auteur : https://fr.calameo.com/read/0010822003f92b776683e Expériences A partir de la masse totale, de la taille et du moment d'inertie de la planète Mars, on peut déterminer sa structure interne. En effet, le champ gravitationnel de tout corps proche de Mars dépend aussi de la répartition des masses à l'intérieur de la planète. Avant d’aborder ce chapitre de manière scientifique, voici une série d’expériences expliquées sur le site Espace Numérique des Savoirs Scientifiques à l'école de Toulouse :

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? Première expérience : Si l’on pose les 2 œufs sur un plat et qu’on les pousse, l’œuf dur roule facilement, l’œuf cru a tendance à freiner.

Deuxième expérience :

Si l’on pose les deux œufs sur une table et qu’on les fait tourner comme une toupie, l’œuf dur tourne rapidement, l’œuf cru plus lentement.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide? (Suite) Troisième expérience Si l’on pose les deux œufs et qu’on les fait tourner comme une toupie, puis qu’on pose brièvement le doigt sur chaque œuf comme pour les arrêter, l’œuf dur arrête immédiatement de tourner alors que l’œuf cru reprend une rotation lente dès que l’on enlève le doigt. Explication L’œuf cuit est entièrement dur. Quand on le fait tourner, on entraîne l’ensemble (coquille, blanc et jaune) comme lorsqu’on fait tourner une toupie en bois, l’ensemble des éléments se met en mouvement et la rotation est parfaite. A l’inverse, pour l’œuf cru, la coquille est solide, mais le blanc et le jaune sont gélatineux et nous ne pouvons pas les mettre en mouvement directement. En fait, lorsque la coquille se met en mouvement, le blanc est toujours immobile. Le frottement de la coquille sur le blanc f init par entrainer ce dernier mais en même temps freine la rotation, ce qui explique que l’œuf tourne moins facilement. A l’inverse, une fois que les 2 œufs tournent et qu’on les arrête, l’œuf dur, d’un seul bloc, s’arrête définitivement. Mais q uand on arrête l’œuf cru on n’arrête en fait que la coquille, le blanc et le jaune continuent de tourner pendant quelques instants. Dès que l’on relâche la coquille, c’est cette fois le blanc qui va frotter contre celle-ci et l’inciter à reprendre sa rotation. L’œuf cru recommence donc à tourner un peu. Les résultats des deux premières expériences sont dus au même phénomène. L'observation de la position d'un satellite artificiel en orbite autour de Mars donne donc de l'information sur la masse, sa répartition (les moments d'inertie) à l'intérieur de Mars. L'étude de la rotation de Mars devrait donc compléter l'information sur l'intérieur de cette planète. De façon similaire à la Terre, la position de l'axe de rotation de Mars varie au cours du temps à cause de l'attraction gravitationnelle du Soleil, des satellites naturels Phobos et Deimos et des planètes environnantes.

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Chapitre Trois. Approche thĂŠorique de l'intĂŠrieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide? (Suite)

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? (Suite) A titre de comparaison, voici ce qui se passe pour la planète Terre. En fait, la Terre est une sphère légèrement aplatie aux pôles (la différence entre le rayon équatorial et le rayon polaire est égale à environ 21km. Les différences sont semblables pour la planète Mars : 3 396,2 ± 0,1 km (0,533 Terre) 3 376,2 ± 0,1 km (0,531 Terre) Pour la Terre, cette géométrie trouve son origine dans la rotation de la Terre qui tend à éloigner la matière de son axe de r otation et cela d'autant plus que cette matière est éloignée de celui-ci. Cela forme une sorte de "bourrelet" sur l'équateur terrestre. Les forces qui s'exercent sur le bourrelet équatorial par de gros corps comme la Lune et le Soleil sont inversement proportio nnelles au carré de la distance qui sépare ces gros corps et centre de gravité de la Terre. Par ailleurs, on sait que la véritable accélération gravitationnelle aux pôles est (gp=9,8323 m/s²) (5), et l'accélération gravitationnelle à l'équateur est (g e=9,7805 m/s²) (6) La force exercée est donc plus élevée via l’équateur polaire que via l’équateur céleste (perpendiculaire à l’axe de rotation terrestre) et elle produit l’obliquité. L'angle de 23°27' entre ces deux plans reste quasi-constant parce que la Terre, comme elle tourne, réagit à la manière d'une toupie.

5 Tiré de Pierre Kohler, Le Ciel: atlas guide de l'Univers , p.284 6 Tiré de Pierre Kohler, op. cit., p. 284.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? (Suite) De façon similaire à la Terre, la position de l'axe de rotation de Mars varie au cours du temps à cause de l'attraction gravitationnelle du Soleil, des satellites naturels Phobos et Deimos et des planètes environnantes. A cause de l'existence d'un bourrelet équatorial (comme la Terre, Mars est aplatie aux pôles), l'attraction du Soleil tend à faire basculer l'équateur dans le plan de l'orbite de Mars (écliptique). Mars étant en rotation sur elle-même (R sur le schéma ci-dessous), elle réagit à ce forçage à la manière d'une toupie et son axe de rotation décrit un large cône autour de la perpendiculaire au plan de l'écliptique : ce mouvement est appelé précession (P sur le schéma ci-dessous). La nutation s'ajoute à la précession (N sur le schéma ci-dessous). C’est un balancement périodique de l'axe de rotation autour de sa position moyenne. « On trouve pour Mars un moment d’inertie I = 0,376MR 2 alors que la valeur corrigée est de I = 0,365 MR 2. Cette dernière valeur tient compte de la composante liée à Tharsis. La valeur du moment d’inertie montre que la planète Mars est différenciée en un noyau riche en fer et un manteau de densité plus faible. La croûte mesure 7 km dans le Nord et 47 km dans le sud.7 » L'étude des terrains stratifiés des calottes polaires permettra aux géologues de décrypter l'histoire climatique de Mars, tout comme le passé climatique terrestre sur les derniers millions d'années est accessible d'après l'étude des carottes de glace prélevées en Arctique ou en Antarctique. La planète Terre et la planète Mars possèdent à peu près la même obliquité, comme le montre ce beau graphique de Calvin J. Hamilton. Contrairement à Mars, l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre a été stabilisée par la Lune. La planète rouge a effectivement connu au cours de son histoire des variations chaotiques et importantes de son obliquité, avec des conséquences parfois dramatiques. (Crédit photo : Calvin J. Hamilton).

7 Planétologie, Sot in, Grasset, Tobie pages 272 et 337 .

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? Impact climatologique des paramètres orbitaux et de leurs fluctuations (Extraits du "Mémo visuel de Géologie" de Yves Lagabrielle, René Maury et Maurice Renard (Dunod)

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? Impact climatologique des paramètres orbitaux et de leurs fluctuations (Extraits du "Mémo visuel de Géologie" de Yves Lagabrielle, René Maury et Maurice Renard (Dunod)

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.1. Noyau solide ou noyau liquide ? La mesure des variations de la vitesse de rotation de Mars permet de calculer le moment angulaire de la planète dont la variation nous permettra de connaître les quantités transférées. Information importante, car elle conditionne les variations de la vitesse de rotation et, par conséquent, la longueur du jour. Un quart de l'atmosphère martienne participe au phénomène de condensation/sublimation du CO2 au niveau des calottes polaires avec les saisons. C'est pourquoi, la connaissance de la variation de la longueur du jour permettra d'améliorer nos connaissances sur ce phénomène et par la même occasion celles sur la circulation et la dynamique de l'atmosphère martienne. Donc, la précession et la nutation seront étudiées pour améliorer nos connaissances sur l'intérieur de Mars tandis que la variation de la longueur de jour sera étudiée pour élucider nos questions sur l'atmosphère martienne.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2. Voyage au centre de la Terre et de Mars Puisque, c'est aussi le but de InSight, dans ce chapitre, nous nous intéresserons à ce qui se passe en profondeur, dans le manteau et le noyau de Mars et, à titre de comparaison aussi, nous commencerons par les données relatives à la Terre. 3.2.1. Le manteau et le noyau terrestres. 1. croûte continentale, 2. croûte océanique, 3. Manteau supérieur, 4. Manteau inférieur, 5. noyau externe, 6. noyau interne

A, B et C sont 3 discontinuités : A : Discontinuité de Mohorovicic, B : Discontinuité de Gutenberg, C : Discontinuité de Lehmann Le manteau terrestre supérieur est divisé en deux parties : un manteau rigide (densité 3,4) et un manteau moins rigide, mais non liquide, capable de fluer (densité 3,4 à 4) Ce manteau moins rigide porte le nom d’asthénosphère, du grec asthenos, sans résistance. C’est la partie ductile du manteau terrestre, directement située sous la lithosphère rigide. Ce concept apparaît à la fin des années 1960 avec la révolution de la tectonique des plaques en même temps que le concept de mésosphère1. L'asthénosphère est comprise entre la lithosphère et la mésosphère. La profondeur de l'asthénosphère dépend donc directement de l'épaisseur de la lithosphère. Elle varie entre environ 100 km sous les océans (quelques kilomètres au niveau des rifts océaniques) et environ 170 km sous les continents Le manteau terrestre inférieur est rigide et densité variant de 4,6 à 6. Le noyau externe liquide a une densité de 9,8 à 12 tandis que le noyau interne dur (la graine) a une densité supérieure à 12. 43


Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.1. Le manteau et le noyau terrestres (Suite).

Les discontinuités dans la Terre sont définies par la sismique et leur interprétation est donnée par la physique des minéraux 8. On appelle LVZ (L ow Ve lo c ity Z one ), la zone entre -100 et -200 km de profondeur, dans laquelle on note une diminution de la vitesse des ondes sismiques (par rapport au zones situées au-dessus). On appelle a s th éno sp hère la zone située entre 5-100 et 670 km : il s'agit du manteau supérieur non lithosphérique (cette définition ne fait pas l'unanimité, certains arrêtant cette zone à la base de la LVZ, d'autres à 410 km...) 8 L e s d is c o ntin uité s da n s le m a nte a u te rre stre : F ré d é ric C h am b at, J ea n M ata s e t P ie rre T h om a s , EN S Lyon, 15/03/2002 44


Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.1.Le manteau et le noyau terrestres (Suite). On appelle manteau supérieur la zone comprise entre 5km (base de la croûte océanique) ou 50km (base de la croûte continentale ) et 670 km de profondeur. Enfin, la zone de transition, située entre 410 et 670 km est une zone bordée par deux transitions de phase majeures de l'olivine. LA LIMITE MANTEAU SUPERIEUR-MANTEAU INFERIEUR Il y a un saut de vitesse sismique assez brusque vers 670 km de profondeur, saut qui correspond à un changement de phase de l 'olivine, avec passage de minéraux silicatés à structure tétraédrique (olivine gamma de formule générale (Fe,Mg)2SiO4 ou Mg2SiO4 pour le pôle magnésien qui est dominant d ans le manteau) à un mélange de 2 minéraux silicatés sans structure tétraédrique : la pérovskite (Pv, MgSiO3) et la magné- siowustite (Mw, MgO), soit : Mg2SiO4⇄ MgSiO3 + MgO Au-dessus de cette limite de 670 km, c'est le manteau supérieur ; en dessous, c'est le manteau inférieur. DISCONTINUITES DU MANTEAU SUPERIEUR ET ZONE DE TRANSITION Dans le manteau supérieur, il y a deux autres changements de phase pour l'olivine : au-dessus de 410 km, c'est l'olivine dite alpha (Mg2SiO4), qui correspond à l'olivine banale présente dans toutes les collections de péridotites, basaltes .... A 410 km, cette olivine change de structure cristalline et devient olivine béta (de même formule), qui a son tour change encore de structure à 520 km et devient olivine gamma (même formule). Ces 3 olivines sont formées de tétraèdres silicatés, contrairement à la pérovskite. La zone comprise entre 410 et 670 km est souvent appelée « zone de transition ». Mg2SiO4 se présente avec la structure olivine dans la croûte terrestre et jusqu’à la partie supérieure de la zone de transition du manteau. Au milieu de la zone de transition, aux alentours de 520 km de profondeur, l’olivine se transforme en wadsleyite ou β-Mg2SiO4 à structure spinelle modifiée, contenant des groupes Si2O7.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.1.Le manteau et le noyau terrestres (Suite). À des profondeurs plus importantes, à la base de la zone de transition du manteau, c’est la ringwoodite ou γ-Mg2SiO4, à structure spinelle, qui devient stable. La figure suivante présente le profil de vitesse des ondes sismiques dans le manteau terrestre.

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.2. Le manteau et le noyau martiens. On peut déduire des données géophysiques, champ magnétique et champ de gravité, que Mars est constituée de trois enveloppes : un noyau liquide riche en fer avec peut-être une graine solide comme sur la Terre, un manteau et une croûte (Schéma tiré de Planétologie pages 265 et 266) (10) La lithosphère comporte la croûte et la partie supérieure du manteau. A l’intérieur de cette enveloppe la chaleur est transportée par c o n d u c tion . Sous la lithosphère, se trouve le manteau qui est suffisamment chaud pour être animé de mouvements de c o n v e c tio n à l’échelle des temps géologiques La planète rouge devrait posséder, comme la Terre, un noyau (1300 à 2000 km de rayon), un manteau (1100 à 1800 km) et une croûte (40 à 50 km). Quant au noyau, de 2000°C, il est composé d'un alliage métallique fait principalement de fer et de nickel. Le manteau est principalement composé d'olivine et de pyroxènes, des minéraux riches en fer et en magnésium. En fonction de la profondeur, la température et la pression modifient les minéraux, qui changent alors de phase. Le manteau de la planète Mars présente donc une structure en couches. On distingue deux transitions de phase. La première, qui correspond au passage de l'olivine en ß-spinelle, se produit entre 1000 et 1150 km. La deuxième se situe entre 1350 et 1650 km, lorsque la ß-

-spinelle (Crédit photo : Philippe Labrot).

D’autre part, la croûte martienne est trois fois plus épaisse que la croûte terrestre et empêcherait toute activité tectonique (sujet controversé). Elle est généralement composée de roches cristallines riches en quartz (ou silice) et de feldspaths (des minéraux contenant de la silice et de l'aluminium). Le modèle courant de l'intérieur de Mars suggère une croûte mince similaire à celle de la Terre, un manteau et un noyau.11 La croûte fait environ 80 km d'épaisseur dans l'hémisphère sud et seulement 35 km dans l'hémisphère nord. L'intérieur de Mars est connu seulement par déduction des données sur la surface et d'autres valeurs. 1 0 Pla n éto lo gie , G é o lo g ie de s pla n ète s et d e s s ate llite s, C .S o tin , O .G ra s s et, G .T o bie (D u no d , Paris, 2009) 47


Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.2. Le manteau et le noyau martiens (Suite). En utilisant comme paramètres, la taille du noyau et sa masse alors, la taille du manteau et sa masse peuvent être déduits. Cependant, seulement 3 des 4 sont connus et incluent la masse totale et la taille de Mars ainsi que le moment d'inertie. Masse et taille furent déterminées précisément à partir des résultats des missions. Le moment d'inertie fut déterminé à partir des données des Viking et Pathfinder en mesurant le taux de précession de Mars. Ce ci a pu être réalisé par le tracking Doppler, puisque la présence d'un noyau liquide peut être discernable par son effet sur le nutation (oscillation de l'axe de rotation). Or, l'absence d'un champ magnétique global indique que le noyau de Mars serait probablement solide, mais tout le monde n'est pas d'accord. La détermination du moment d'inertie est une contrainte importante sur les modèles possibles des profondeurs martiennes. Si le noyau est très dense (c.-à-d. complètement en fer) et le manteau similaire au manteau terrestre (ou similaire aux météorites SNC originaires de Mars § 4), alors le rayon minimum est d'environ 1 300 km. Mais la densité relativement faible de Mars, comparée aux autres planètes telluriques, indique que son noyau contient probablement une mixture relativement grande de soufre et de fer avec du nickel. Cela conduit à un noyau de 2 000 km de rayon. Une des choses les plus importantes pour tout savoir sur les planètes est la nature de leurs entrailles parce qu'une grande partie de l'histoire de leur formation et de leur évolution géologique est enregistrée dans la composition chimique et les minéraux à l'intérieur des planètes telluriques. Des évaluations de la composition chimique de l'intérieur de Mars ont été faites sur la base des compositions des météorites martiennes SNC, de raisonnement sur la chimie et d'hypothèses judicieuses. Cependant, jusque récemment, les minéraux à différentes profondeurs pouvaient seulement être devinés parce qu'aucune expérience complète n'avait été entreprise à haute pression et aux températures appropriées à l'intérieur de Mars. Ces expériences ont maintenant été réalisées par les Drs. Constance M. Bertka et Yingwei Fei du Geophysical Laboratory of the Carnegie Institution à Washington. , de raisonnement sur la chimie et d'hypothèses judicieuses. Cependant, jusque récemment, les minéraux à différentes profondeurs pouvaient seulement être devinés parce qu'aucune

expérience

complète n'avait été entreprise à haute pression et aux températures appropriées à l'intérieur de Mars. Ces expériences ont maintenant été réalisées par les Drs. Constance M. Bertka and Yingwei Fei du Laboratoire Géophysique de l'Institut Carnegie de Washington. 11 http://www. psrd.hawaii.edu/Aug97/InsideMars.htm l 48


Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.2. Le manteau et le noyau martiens (Suite). M. Bertka et Yingwei Fei du Geophysical Laboratory of the Carnegie Institution à Washington. Bien que l'application de leurs expériences à Mars exige toujours quelques hypothèses sur la façon dont la température change avec la profondeur et la composition et la taille du noyau métallique à son centre, Bertka et Fei suggèrent que le manteau martien à deux couches principales une s'étendant sur une largeur de 50 km jusqu'à environ 1 100 km et la seconde de 1 100 km jusqu'à environ 1 800 km et une troisième couche occupant une zone de 100 à 200 km au-dessus du noyau. Les expériences de Bertka et de Fei nous donnent une image possible de l'intérieur de Mars. Dans cette image, le manteau le plus élevé se compose d'olivine (voir ci-dessus) et de pyroxène, avec un peu de grenat (un silicate comme l’émeraude ou la topaze) (vert). Ce sont les minéraux assez communs sur Terre, les autres planètes, la Lune, et des astéroïdes. Cependant, à une profondeur de 1100 km l'olivine commence à se convertir en une form e plus dense appelée olivine gamma (gamma-spinel) (Fe,Mg)2SiO4, sans changer de composition chimique. La conversion est complète à 1 300 km. Avec la conversion de l'olivine en structure cristalline, le grenat et le pyroxène sont convertis en un minéral appelé majorite, qui possède une structure cristalline comme le grenat, mais est proche du pyroxène par sa composition chimique (jaune). A plus hautes pressions, par conséquent plus profond, il y a une tran sition relativement brusque à 1 850 km (noir) en une mixture de pérovskite (lui-même une mixture chimique de MgSiO 3 et FeSiO3) et magnésiowustite (une mixture de FeO et de MgO) (olivine pérovskite + magnésiowustite). Le noyau métallique (gris) débute vers 2 000 km et va jusqu'au centre à 3 390 km. Une difficulté pour obtenir le schéma ci-dessus est une grande incertitude dans le taux auquel la température augmente avec la pression interne. Bertka et Fei ont employé un profil de température qui suppose que le noyau est encore fondu. Différents profils ont été supposés par d'autres scientifiques, qui peuvent conduire à de légères différences dans les profondeurs impliquées auxquelles les changements minéralogiques principaux interviennent. De toutes les structures dans le schéma de Bertka et de Fei, la présence de la couche mince la plus basse du manteau est la plus incertaine. Si le noyau est plus froid que Bertka et Fei le supposent, alors la couche peut ne pas exister. C'est sa présence qui peut affecter la fo rmation des zones éruptives du manteau qui pourraient avoir créé le volcanisme répandu sur Mars. La dynamique de la formation des éruptions dépend de la nature du manteau infé rieur, ainsi c'est une interrogation importante à résoudre. http://www.psrd.hawaii.edu/Aug97/InsideMars.html

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Chapitre Trois. Approche théorique de l'intérieur de la Terre et de Mars 3.2.2. Le manteau et le noyau martiens (Suite).

EARTH : Terre MARS : Mars MOON : Lune Continental Crust : Croûte continentale Oceanic Crust : Croute océanique Basaltic crust : Croûte basaltique Upper Mantle : Manteau supérieur Lower Mantle : Manteau inférieur Core ; Noyau Core/Mantle Boundary : Frontière Noyau/Manteau Fluid Outer Core : Noyau extérieur fluide Solid Inner Core : Noyau intérieur solide 50

Partial Melt : Fusion partielle


Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (Ă 600 Km au Nord Ouest de Curiosity) )

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (Ă 600 Km au Nord Ouest de Curiosity) (Suite)


Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (à 600 Km au Nord Ouest de Curiosity) (Suite)

Un atterrissage délicat (Résumé du site suivant : https://www.liberation.fr/sciences/2018/11/26/InSight-un-atterrissage-soustension-et-deux-ans-pour-ecouter-battre-le-coeur-de-mars_1694331) 360 kilos de métal, des millions de dollars et des années de travail doivent se poser au sol le plus délicatement possible. Sur Terre, ça serait un jeu d’enfant. Mais l’atmosphère martienne est en comparaison très ténue, et on ne peut donc pas compter sur les frottements de l’air pour ralentir suffisamment la sonde spatiale dans sa chute. Sept minutes avant la rentrée atmosphérique, il est temps pour InSight d’abandonner son étage de croisière – la partie du vaisseau qui s’est chargée du voyage vers Mars pendant six mois, alimentée par ses deux panneaux solaires. Elle se détache pour laisser l’atterrisseur tomber seul vers la surface. L’atmosphère est fine, mais les frottements des gaz sur le métal vont tout de même le chauffer à 1 500° C. InSight est donc protégé par un bouclier thermique, une coque résistante qu’il place vers l’avant de sa trajectoire en ajustant son orientation. À ce moment, InSight fonce à 5,5 km/seconde. Cette première phase de freinage violent se termine après 3 minutes et 38 secondes, à 13 kilomètres d’altitude et à une vitesse de 446 mètres par seconde. C’est l’heure de déployer le grand parachute (presque 12 mètres de diamètre), qui impose un coup de freinage brutal. L’atterrisseur peut se débarrasser de son bouclier thermique, qui tombe au sol, puis déploie son train d’atterrissage et active son radar pour surveiller l’approche du sol. InSight descend sous parachute durant 3 minutes environ, jusqu’à l’altitude de 1 200 mètres. Puis il le largue, avec son bouclier thermique arrière, et continue sa descente à 60 mètres par seconde (200 km/h). Mais c’est encore beaucoup trop. À 50 mètres au-dessus du sol, la dernière phase consiste à allumer douze rétrofusées pour adoucir la chute. InSight finit par se stabiliser à 2,4 mètres par seconde (8,6 km/h) et touche le sol trente secondes plus tard. Il faut attendre quinze minutes pour que retombe la poussière soulevée par les moteurs-fusées, avant qu’InSight puisse prendre les premières photos de son environnement et les envoyer sur Terre, aux radiotélescopes qui ont surveillé les signaux de la sonde durant toute la séquence d’atterrissage. Une demi-heure après l’atterrissage, enfin, InSight ouvre ses panneaux solaires et commence à travailler. Sa mission durera deux ans (terrestres). 53


Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (à 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite Le moment le plus difficile se situe entre l'entrée dans l'atmosphère et l'atterrissage. Pendant ces "7 minutes de la

terreur", les équipes terrestres ne reçoivent plus de communication de la part de la sonde à cause des frottements dus à la résistance de l'atmosphère et la vitesse de la sonde. Pendant ces 7 minutes, InSight doit accomplir cinq étapes, automatisées, sans délai car le moindre retard compromet la procédure. À titre de comparaison, pour un atterrissage lunaire, il n'existe que deux étapes.

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (à 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite

Cette image créée par ordinateur montre la sonde InSight en train de se poser sur le sol de la planète Mars. (© NASA/JPL-Caltech) En savoir plus https://www.1jour1actu.com/science/la-sonde-InSight-a-atteint-la-planete-mars-64169/

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (Ă 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission

4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (à 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite

« La 2e image ci-dessous, réalisée par MRO en 2014 mais en noir et blanc cette fois-ci, montre 3 points rouges qui indiquent les lieux d’impact du bouclier arrière avec le parachute ("Back Shell & Parachute" en anglais), du bouclier thermique ("Heat Shield" en anglais) et de l’atterrisseur ("Lander" en anglais) » explique Philipe Laudet. On constate ici que l’atterrisseur s’est posé dans une zone relativement plane et que le bouclier thermique, éjecté 3 min avant le contact avec le sol martien, est retombé à environ 750 m de là. Le parachute, accroché au bouclier arrière est, quant à lui, retombé à un peu plus de 500 m du site d’atterrissage, l’ensemble ayant été éjecté 1 min avant le contact de l'atterrisseur. Lien : https://spacegate.cnes.fr/fr/InSight-les1eres-images-satellite-de-latterrissage 57


Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (à 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite

https://www.seis-InSight.eu/fr/public/la-mission-InSight/le-site-d-atterrissage Contrairement aux précédentes sondes martiennes qui se sont posées sur Mars, depuis les sondes Viking en 1976 jusqu'au rover Curiosity en 2012, la sélection d 'un site d'atterrissage pour InSight a été relativement simple. La principale raison tient au fait que cet atterrisseur est une station de mesures géophysiques, et que les scientifiques sont bien plus intéressés par ce qui se passe en profondeur, que par ce qui va se dérouler en surface.

Vue du site d'atterrissage d'InSight dans la plaine d'Elysium par la caméra HiRISE de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter (zone centrale de l'ellipse d'incertitude). Le secteur d'Elysium est l'un des endroi ts les plus plats et les plus sûrs de la planète rouge. Cependant, les reliefs ne sont pas totalement absents. L'image ci -dessus montre un groupe de cratères d'impacts, dont certains pourraient être des retombées secondaires issus du cratère Corinto, situé au nord à environ 1000 kilomètres de là (© NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona) 58


Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.1. L'atterrissage sur Elysium Planitia (Ă 600 Km au Nord Ouest de Curiosity)- Suite

L'explosion de joie Ă la Nasa lors de l'atterrissage de la sonde InSight sur Mars le 26 novembre 2018

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Chapitre Quatre. InSight, son atterrissage et sa mission 4.2. L'essentiel de la mission COMBIEN DE TEMPS DURERA LA MISSION ? Prévision :708 jours martiens, soit pratiquement deux ans. Mais dans les faits, rien n’interdira à la NASA et à ses partenaires de la prolonger si les conditions le permettent. Selon l’agence spatiale américaine, pour que la recherche donne son plein potentiel, il faudra en fait près de 10 semaines pour placer tous les instruments, et 7 de plus pour enfoncer la sonde thermique dans le sol. Ce n’est donc qu’en 2019 que tout sera fin prêt. QUELS INSTRUMENTS SCIENTIFIQUES ? InSight est un véritable observatoire géophysique. Le sismomètre SEIS est l'instrument le plus important, mais on compte aussi la station météo APSS. Celle-ci fait appel à plusieurs capteurs pour prendre la température ambiante et évaluer les vents martiens. DES ONDES SISMIQUES SUR MARS ? Les scientifiques considèrent que Mars a, comme la Terre, des tremblements de terre. Mais à la différence des séismes terrestres, qui sont principalement causés par les plaques tectoniques qui se déplacent, les secousses martiennes pourraient être causées par d’autres types d’activité tectonique, comme le volcanisme et les fissures qui se forment dans la croûte terrestre, envisage la NASA. « Les météorites qui frappent la surface, le magma qui se déplace à de grandes profondeurs ou qui se déplace le long d’une faille peuvent causer des ondes sismiques sur Mars », élabore l’agence spatiale américaine. En enregistrant les ondes qui traversent la planète, puis en les étudiant, les scientifiques pourraient non seulement en déterminer la cause, mais connaître la composition interne de Mars. COMMENT MARCHE LE SISMOMÈTRE SEIS ? Trois pendules se trouvent au cœur du sismomètre, détaille l’Institut de physique du globe de Paris. C’est à eux que revient la tâche de détecter le moindre mouvement à la surface de Mars. COMMENT SUIVRE L’ACTUALITÉ D’INSIGHT ? Du côté de la NASA, il existe une rubrique dédiée à la mission sur son portail. L’institut de physique du globe de Paris a mis en effet en place un compte Twitter relayant l’actualité de l'atterrisseur (@InSight_IPGP) et imaginé un mot-clé adapté, #SEIS. Il a aussi conçu un site en français qui permet d’en apprendre davantage sur la technologie qui est embarquée dans la mission.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.1. Présentation générale. Les schémas commentés en anglais feront l'objet d'une traduction sur la page qui suit le schéma concerné.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.2. Premier schéma des outils d'Insight. Les schémas commentés en anglais feront l'objet d'une traduction sur la page qui suit le schéma concerné.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.2. Premier schéma des outils d'Insight. GLOSSAIRE RELATIF AU SCHEMA PRECEDENT.

Solar Arrays

Panneaux solaires

Temperature and wind sensor

Capteur de Température et du vent

(One of two) Medium gain X-band antenna

Antenne bande X à gain moyen

(One of two) UHF Antenna

Antenne UHF (Ultra High Frequency)

Instrument Deployment Arm

Le Bras de déploiement

Instrument Deployment Camera

La Caméra du bras de déploiement

Instrument Context Camera

Caméra instrumentale de Contexte (montée en dessous du pont)

Wind and Thermal Schield

Bouclier thermique et éolien

(covering seismometer) Heat Flow and Physical Properties Probe

Sonde flux de chaleur et propriétés physiques 63


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.3. Deuxième schéma des outils d'Insight.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.3. Deuxième schéma des outils d'Insight.

APSS ( APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite)

Station météorologique

Pressure Inlet TWINS1 (Temperature and Wind sensor 1)

Capteurs thermique et de mesure de vent (Ouest du pont)

boom 1 TWINS 2 (Temperature and Wind sensor 2)

Capteurs thermique et de mesure de vent (Est du pont)

boom 2 IDS ARM

Bras de déploiement avec caméra

With IDC Camera

ICC Camera (Instrument Context Camera)

Caméra instrumentale de Contexte (montée en dessous du pont)

SEIS Tether & Tether Box

Boîte à courroie et courroie du sismomètre

IDS Grapple

Grappin du bras de déploiement

HP3 Support Structure & Mole

Structure du support HP3 et taupe

SEIS Wind & Thermal Schield

Bouclier anti-chaleur et vent du Sismomètre 65


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.4. Troisième schéma des outils d'Insight.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement

5.5. Le bras en mouvement Le(Suite) bras d'InSight mesure presque deux mètres de long et sa fonction principale sera, dans quelques semaines, de déposer les deux instruments de la station au sol. Il est également muni d'une caméra de déploiement qui sert dès à présent à scruter l'environnement de l'engin afin que les scientifiques sur Terre puissent décider de la meilleure zone pour y déposer leurs précieux outils d'investigations. Cette ph ase conditionnant tout le reste de la mission, elle pourrait durer jusqu'à deux ou trois mois. En attendant, les instruments sont activés et effectuent certaines mesures, comme cet enregistrement sonore diffusé vendredi 7 décembre 2018. L'équipe en charge d'InSight affronte également les premiers contretemps liés à des dysfonctionnements : l'envoi d'images a ainsi été stoppé pour une raison encore inconnue. Il ne s'agit toutefois pas de panne mais de "défaillances" selon le jargon de la Nasa. Elles peuvent être provoquées par beaucoup d'évènements extérieurs ou même liés au fonctionnement d'InSight. Dans la très grande majorité des cas, elles n'ont pas de conséquences à part des retards, qui sont déjà intégrés dans le planning prévisionnel de la mission qui doit durer au moins deux années terrestres. U n b r a s r o b ot i q u e de d e u x m è t r e s d e l on g u e u r La sonde InSight dispose d'un bras robotique sophistiqué qui a été conçu avec un seul objectif : pouvoir déployer avec le maximum de précision et de sécurité les deux instruments principaux de la mission, le sismomètre SEIS et le capteur de flux thermique HP 3 . Représentation graphique en 3D du bras robotiq ue IDA en train de soulever le sismomètre SEIS (© NASA) Contrairement à ce que l'on pourrait penser, même une fois solidement posée sur ses trois pieds, la sonde InSight n'en a pas encore fini avec la phase d'atterrissage. Ses deux instruments majeurs, le sismomètre SEIS et le capteur de flux thermique HP3 sont encore à environ un mètre de la surface martienne, qu'ils doivent impérativement rejoindre pour pouvoir commencer à accumuler des mesures.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (Suite)

Grâce à deux caméras, les ingénieurs vont donc devoir choisir un site d'atterrissage po ur les deux appareils HP3 et SEIS), avant déposer ces derniers par l'intermédiaire d'un bras robotique. Baptisé IDA (Instrument Deployment Arm), le bras robotique d'InSight n'est autre que celui qui avait été construit pour la mission Mars Surveyor 2001, annulée suite à la disparition inexpliquée de l'atterrisseur Mars Polar Lander au-dessus du pôle sud de Mars en décembre 1999. Ce bras était lui-même dérivé de celui embarqué sur Mars Polar Lander. Le bras robotique de Mars Surveyor 2001 avait été conçu pour déposer à la surface de Mars non pas un instrument, mais Marie Curie, une copie conforme du petit rover Sojourner de la sonde Pathfinder qui avait roulé sur la planète rouge en 1997. Stocké dès lors dans un container en attendant une éventuelle réutilisation pendant plus d'une décennie, le bras robotique de Mars Surveyor 2001 fut finalement tiré de son long sommeil pour la mission InSight. Une fois sorti de son container, le bras a été vérifié et testé de façon scrupuleuse par les ingénieurs, avant d'être presque totalement désassemblé pour permettre le remplacement de certaines parties, a vant le réassemblage. D'une manière générale, l'état du bras fut jugé excellent par les ingénieurs, malgré les treize années de stockage. Dimensions en mètre du bras robotique IDA de la sonde InSight (©NASA) Fixé sur le pont de l'atterrisseur, le bras IDA est identique dans sa structure à un bras humain : il comporte un bras supérieur, relié à un avant-bras par un coude motorisé. L'avant -bras se termine par un poignet mobile, auquel est fixé un astucieux dispositif de préhension. L'ensemble dispose de quat re degrés de liberté, caractérisé chacun par la présence d'un moteur : deux pour la jonction entre le bras supérieur et le pont de l'atterrisseur (l'épaule), un pour le coude et un dernier pour le poignet.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (Suite)

Les deux segments tubulaires du bras ont été fabriqués dans un matériau composite à base de fibres de carbone, associé à de l'aluminium et du titane. Le bras supérieur mesure un mètre de longueur, contre 80 centimètres de longueur pour l'avant -bras. Étiré au maximum, le bras peut atteindre une zone située à une distance de 1,9 mètre de l'atterrisseur. Les moteurs employés ont un long héritage dans l'histoire de l'exploration martienne, et ils ont été en particulier mis en oeuvre dès la mission Pathfinder sur le petit robot Sojourner (1997), puis u tilisés sur les rovers Spirit et Opportunity (2004), et enfin employés pour la sonde polaire Phoenix (2008). Les moteurs disposent notamment d'éléments chauffants pour pouvoir résister aux rigueurs du climat martien. Le bras robotique de la sonde InSight est capable de soulever sans problème le sismomètre SEIS (29 kg), le bouclier thermique et éolien

WTS (9,5 kg) et le pénétrateur HP 3 (3 kg). Chacun des dispositifs devant être déposés au sol est équipé d'une poignée composée d'une tige rigide terminée par une sphère. Celle-ci est conçue pour pouvoir être saisie de manière optimale par le grappin qui équipe le bras robotique IDA.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (Suite) Détail du grappin du bras robotique d'InSight (© NASA) Le grappin est fixé à l'extrémité de l'avant -bras du bras robotique, par l'intermédiaire d'un ombilic de 20 centimètres de longueur. Dans un premier temps, les ingénieurs du JPL avaient envisagé l'utilisation d'un grappin magnétique. L'aimantation était fournie par l'intermédiaire d'un aimant permanent en terres rares (bor ure de néodyme). Les charges à saisir étaient elle équipés d'un palet magnétique. Une fois à proximité des objets à déposer au sol, le grappin se serait aligné automatiquement avec les palets métalliques fixés sur ces derniers. Pour sécuriser la dépose, un système électromagnétique redondant permettait de supprimer le champ magnétique, rendant ainsi possible la libération de la charge transportée. La séparation entre le grappin et sa charge nécessitait obligatoirement le passage d'un courant électrique. Ainsi, il n'y avait aucune chance que le bras lâche par mégarde sa précieuse cargaison si une panne électrique survenait soudain durant les opérations de déploiement. Le grappin magnétique fut cependant remplacé ultérieurement par un dispositif plus conventio nnel, une pince à cinq doigts préhenseurs, en raison de son manque de fiabilité. L'environnement martien est effectivement caractérisé par la présence continuelle de poussière, qui se dépose sur toutes les surfaces. Riche en oxydes de fer, cette poussière est par nature très attirée par les surfaces magnétiques. L'incapacité à pouvoir garder le grappin propre à la surface de Mars, et les risques encourus par les interférences liées à la dépose de la poussière a donc conduit les ingénieurs à abandonner la so lution initiale, en faveur d'un grappin plus classique et plus fiable. Insensible à l'environnement martien, le grappin mécanique actuel ne peut de plus pas relâcher la charge qu'il transporte de lui -même. L'instruction commandant la séparation ne peut pro venir que du centre de contrôle de mission sur Terre, ce qui protège donc d'un lâcher intempestif des instruments par le bras.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (La camĂŠra)

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (Suite) Outre son grappin, le bras robotique d'InSight dispose également d'un godet d'une capacité moyenne de 500 gr ammes de sol. Ce dernier n'est cependant pas destiné à des travaux massifs d'excavation. Son rôle principal est de pouvoir préparer du mieu x possible le terrain avant la dépose des instruments. Il offre aux ingénieurs la capacité de repousser un caillou gênant, d'aplanir une petite butte située dans un secteur optimal de déploiement, ou plus simplement de vérifier la nature du sol.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (InSight déverrouille son bras robotique)

Sur cette photo prise lors du sol 1 (Premier jour martien) InSight déverrouille son bras robotique. A gauche, le grappin est fixé; à droite, libéré. La surface noire correspond au godet. Visible dynamiquement sur le lien suivant : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/InSight-vabien-decouvrez-premieres-images-mars-73832/ Copyright Nasa, JPL-Caltech

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.5. Le bras en mouvement (InSight dĂŠverrouille son bras robotique)

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.6. SEIS, HP3 et RISE, les trois autres principaux outils d'InSight Ma traduction de What are InSight's Science Tools? (Quels sont les principaux outils d'InSight ?) Source : https://mars.nasa.gov/InSight/spacecraft/instruments/summary/ Les trois principaux instruments d'InSight Lander, SEIS, HP3 et RISE, abordent pour la première fois en profondeur «l'espace intérieur» de la planète. Ce trio étudiera les empreintes digitales du processus de formation de la planète, enfouies au plus profond de l'intérieur martien. . Leurs mesures ont permis de mieux comprendre la chaleur et la géologie de Mars et de fournir des indices essentiels sur son évolution et celle de toutes les planètes terrestres. Deux de ces outils communiquent avec l'atterrisseur via un lien ombilical. SEIS – Mesure des pulsations de Mars Philippe Lognonné, Principal Investigator Institute of Earth Physics of Paris (Institut de Physique du Globe de Paris, ou IPGP)

Le sismomètre SEIS mesure les vibrations causées par l'activité interne de Mars afin d'éclairer les propriétés de la croûte, du manteau et du noyau. Sur le schéma précédent, ce sismomètre se trouve sous le bouclier protecteur WTS (Wind and Thermal Shield) HP3 – Prise de la température de Mars Tilman Spohn, Principal Investigator German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, ou DLR), Berlin Le mesureur du flux de chaleur et des propriétés physiques; HP3, prend la température de Mars pour révéler la quantité de chaleur qui s'échappe de l'intérieur profond de la planète. Sur le schéma précédent, HP3 dénommé (Heat Flow and Physical Properties Probe – Sonde du flux de chaleur et des propriétés physiques)

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.6. SEIS, HP3 et RISE, les trois autres principaux outils d'InSight Le troisième outil (RISE) fait partie du pont de l'atterrisseur. RISE - Testing Mars' Reflexes William Folkner, Principal Investigator NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL), Pasadena, California RISE est un instrument de radio-science, qui mesure l'oscillation du pôle Nord de Mars sur son axe, fournissant ainsi des indices sur la taille et la composition du noyau métallique de Mars.

RISE mesure le moindre changement d'emplacement de l'atterrisseur pour révéler le mouvement de Mars sur son orbite. Ces mesures fournissent des informations sur la nature du noyau interne profond de Mars. Celles-ci révèlent la profondeur à laquelle le noyau de Mars se solidifie et quels autres minéraux, outre le fer, peuvent être présents.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Le sismomètre se chargera d’écouter le pouls de Mars, c’est-à-dire d’enregistrer les vibrations du sol causées par l’activité intérieure de la planète. Il y aura des ondes sismiques provoquées par les tremblements de terre martiens, et sans doute des chocs de météorites. SEIS (pour Seismic Experiment for Interior Structure), surveillera aussi la météo martienne avec des capteurs de vent, de pression de température pour savoir différencier les vibrations venues du sol de celles causées en surface par une tempête de sable, par exemple. Le sismomètre SEIS d'InSight utilise un capteur capacitif extrêmemen t sensible.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

SEIS listens to seismic waves to

SEIS écoute les ondes sismiques pour enquêter sur

Investigate the interior of Mars

l'intérieur de Mars

- Marsquakes

– Tremblements de Mars

- Meteorites striking the surface

- Météorites frappant la surface

- So sensitive, it can detect movements smaller than

- Si sensible, il peut détecter des mouvements plus petits

a hydrogen atom!

qu'un atome d'hydrogène!

SEIS sphere (shown) is covered by the

La sphère SEIS (représentée) est couverte par le bouclier

additional thermal shield prior to launch

thermique supplémentaire avant le lancement

WTS is placed over SEIS after landing to protect it from the wind and environment

WTS (Wind and thermal schield - Le bouclier thermique et éolien) est placé sur SEIS après l'atterrissage pour le protéger du vent et de l'environnement

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. N o m b r e d' a x e s Les mouvements du sol pouvant se produire dans les trois dime nsions de l'espace (une verticale et deux horizontales), leur enregistrement nécessite de trois pendules distincts. C'est la seule manière de pouvoir documenter un événement sismique dans sa globalité.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

Pour être à l’abri de toutes les perturbations extérieures, SEIS doit s’isoler. L'enceinte thermique de protection sera posée avant le lancement.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Extrait de https://reves-d-espace.com/seis-sur-mars-la-cloche-de-protection-est-en-place/ Le dispositif de protection éolien et thermique du sismomètre (WTS) est composé d'un couvercle d'aluminium alvéolé à la forme aérodynamique, au bord duquel a été fixée une jupe thermique dorée. L'ensemble repose sur trois pieds, qui se déploieront automatiquement dès que la cloche, placée sur la plateforme de l'atterrisseur, sera sou levée par le bras robotique pour être amenée au-dessus du sismomètre (déployé précédemment sur le sol), puis lentement descendue. La jupe extensible est bordée sur son pourtour inférieur par une sorte de bande de cotte de maille, similaire à celle qui équipait les armures des chevaliers médiévaux. Par son simple poids, elle va permettre à la jupe de s'étendre. Sa structure en écaille offre également un second avantage : celui de pouvoir recouvrir efficacement tout obstacle comme des cailloux, en épousant la surface de ces derniers et en réalisant ainsi un contact étanche. La cloche mesure 69 centimètres de diamètre (pour 35 cm de hauteur) et pèse 9,5 kilogrammes, soit un poids plus important que le sismomètre qu'elle protège. Elle devra idéalement recouvrir le plus symétriquement possible le sismomètre, qui mesure 36 centimètres dans son plus grand axe, sans le toucher. Un espace d'au moins six centimètres devra exister entre l'instrument et le bouclier thermique et éolien. Malgré le soin apporté à sa conception, il n'est pas impossible que de violentes rafales de vent, ou le passage d'un tourbillon de poussière (dust devil) parvienne à déloger, soulever ou même faire s'envoler la cloche. Le bouclier a été développé pour pouvoir résister à des bourrasques de 60 m/s, et devrait même pouvoir survivre à des vents de 100 m/s. La partie dorée est une jupe thermique extensible qui tombera sur le sol sous l’effet de la gravité. Le pourtour inférieur de la jupe est fait en cotte de mailles qui permettra à la jupe de recouvrir des éventuels cailloux en épousant leurs surfaces et en créant une enceinte intérieure étanche. Cette zone écailleuse est issue des « lorica squamata« , les protections de l’armée romaine entre les Ier et Ve siècles ! 84


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

Le bras reviendra ensuite agripper une cloche externe blanche sur la plateforme d’InSight et la posera par-dessus SEIS, en prenant garde de ne surtout pas le toucher. Ce bouclier lui servira d’abri contre les variations thermiques et contre le vent et la poussière. Sur la photo suivante, les ingénieurs s'exercent au déploiement d'instruments InSight dans un laboratoire du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. Plusieurs d'entre eux portent des lunettes de soleil pour bloquer les lumières jaune vif dans l'espace de test, qui imitent la lumière du soleil telle qu'elle apparaît sur Mars. Les lumières jaunes permettent de tester les caméras identiques à celles utilisées par InSight sur Mars. L’espace laboratoire au centre de l’image a été conçu pour imiter le terrain situé devant l’atterrisseur sur Mars, créant ainsi des conditions de test plus fiables. La zone au centre de l'image est "l'espace de travail" où les instruments de l'atterrisseur peuvent être déposés; des blocs de bois ont été posés pour délimiter le périmètre de ces zones. Les roches ont été choisies en fonction de la taille, de la forme et de l'emplacement de celles situées devant InSight sur Mars. Au centre de l'image se trouve un modèle du sismomètre couleur cuivre de l'atterrisseur; en bas à droite se trouve un deuxième modèle de sismomètre utilisé pour un type de test différent. 85utilisé dans ce laboratoire pour simuler le sable martien. Dans le coin inférieur gauche de l'image se trouve un sac de grenat broyé,


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Test au JPL en Californie avant le déploiement réel du WTS sur Mars. La lumière jaune permet de recréer la lumière sur Mars (credit NASA/JPL-Caltech/IPGP)

A titre d'information personnelle, voici un visiteur posant devant le banc d'essai lors du test de déploiement du bouclier de protection thermique et éolien.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Opérations effectuées par le bras d'InSight et de son grappin pour déposer le sismomètre sur le sol martien puis le protéger par le bouclier

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Le bras d'InSight vient de s'agripper à la première cloche protectrice qui a été posée sur le sismomètre dès le lancement. Le bouclier est à côté

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Recouvrement du sismomètre par le bouclier protecteur

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

https://www.seis-InSight.eu/fr/public/l-instrument-seis/cordon Schéma montrant la connexion du cordon ombilical du sismomètre SEIS, avec notamment la boucle de service et le dispositif d'ouverture LSA (© NASA/JPL-Caltech). Une fois posé au sol, le sismomètre SEIS continuera d'être en relation avec l'atterrisseur InSight par l'intermédiaire d'un cordon ombilical sophistiqué ayant la forme d'un câble plat semi-rigide. Ce cordon, confiné dans un dévidoir (TSB, Tether Storage Box), se déroulera automatiquement lorsque le sismomètre sera pris en charge par le bras robotique. D'une longueur de 3 mètres et de 4,5 centimètres de largeur, le câble relie l'instrument SEIS avec la

boîte

électronique (eBOX) placée à l'intérieur de l'atterrisseur dans un compartiment thermique. Il assure à la fois l'alimentation électrique du sismomètre, ainsi que la circulation des signaux électriques, des mesures obtenues par l'instrument et des instructions de commandes. Pour éviter que le cordon ne transmette au sismomètr e des vibrations en provenance de l'atterrisseur (provoquées par exemple par les mouvements des panneaux solaires sous l'effet des vents), des dispositifs d'amortissements ont été mis en place.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. L'un des plus importants est une boucle de relaxation (appelée aussi boucle de service). Une pièce mécanique fixée sur le sismomètre force le câble à effectuer une boucle, ce qui complique fortement la propagation d'éventuelles vibrations en p rovenance de la sonde. Cette astuce est couramment utilisée sur Terre, lorsque les géophysiciens déploient des sismomètres. Une fois l'instrument posé au sol, il est généralement recommandé de prendre le câble servant à l'acheminement de l'électricité et d es données, et de lui faire faire un tour complet autour du capot de protection du sismomètre. Le dérouleur

du cordon ombilical du

sismomètre SEIS

NASA/JPL-Caltech/Lockheed Martin). D'autres améliorations subtiles ont été apportées au fur et à mesure des réflexions des ingénieurs. C'est ainsi que le cordon est équipé d'une tige terminée par une petite sphère, qui permet sa préhension par le grappin du bras robotique. Si la situation l'exige, il sera donc possible d'attraper le câble au sol pour modifier sa position. Une plaque métallique de 300 grammes environ munie de picots (tether prong mass) est également fixée sur la partie inférieure du câble : elle va servir à améliorer le contact avec le sol et à prévenir d'éventuels micro-déplacements.

Le cordon et ses différents accessoires ont été développés par le Jet Propulsion Laboratory (JPL). D e r n i è r e m i s e à j o ur : 2 5 o c t o br e 2 0 1 6

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Plusieurs m issions attribuées au sismomètre La dernière étape que devra suivre le sismomètre français est d’être revêtu d’un bouclier spécial, fabriqué en vue de le protéger contre les alizés martiens et le grand froid, très présent sur Mars la nuit. Cette opération est prévue au mois de janvier. Au final, il faudra attendre plusieurs semaines avant de voir SEIS mener ses missions. Dès que tout sera Ok, la sonde thermique HP3 viendra se poser sur le sol, et ira s’enfouir jusqu’à cinq mètres dans la terre martienne. L’objectif est de prendre la température interne de Mars.

D e l ' i m p o r t a n c e d ' un e b o n n e i n st a l l a t i o n

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. Appareils par définition extrêmement sensibles, les sismomètres enregistrent effectivement tout ce qui se passe autour d'eux, que ces événements soient ou non de nature sismique. Les géophysiciens accordent donc une grande impo rtance à l'installation des sismomètres. Un appareil, aussi sensible soit -il, ne donnera pas de bons résultats s'il a été installé à la légère. Les sismomètres sont donc généralement installés sur des surfaces très dures, comme des dalles de granite ou de béton. La surface doit être la plus plate et la plus horizontale possible. Dans l'idéal, le lieu d'installation doit aussi être très silencieux. La température est également un facteur très important. Cette dernière doit être aussi stable que possible. To ute variation de température risque effectivement d'avoir un effet sur la mécanique des sismomètres, et en particulier sur la force générée par le ressort sur la masse mobile. Sur Terre, les sismomètres sont donc dans la mesure du possible installés dans des galeries ou des puits d'anciennes mines, à des centaines de mètres sous la surface. Dans ces endroits privilégiés, ces instruments trouvent des conditions idéales de fonctionnement. Le site le plus calme d'Europe se trouve en forêt noire, dans une ancienne galerie de mine. A cet endroit, la température ne varie que de quelques millièmes de degrés par an ! Lorsqu'il est bien positionné, un sismomètre peut ressentir et suivre n'importe quelle onde sismique, que cette dernière soit très brève, ou qu'elle se déroule au contraire sur des intervalles de temps importants (minutes ou heures).

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre.

Le régolithe, ou régolite est en pédologie la partie du sol recouvrant la roche-mère, qui peut contenir du matériel meuble, comme de la poussière ou de la terre, et des roches saines. Il désigne sur les planètes sans atmosphère ou les satellites la couche de poussière produite par l'impact des météorites à la surface. Wikipédia 95


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.7. SEIS, le sismomètre. S o n d a g e p a s s i f e t ac t i f Quand l'étude d'une région particulière du sous -sol est nécessaire, par exemple pour des besoins de prospection pétrolière, l'homme ne peut pas toujours compter sur un tremblement de terre qui arriverait au bon moment. Les séismes ne se produisent effectivement pas à la demande. Deux solutions existent alors : soit écouter pendant de longues périodes, en espérant que quelques séismes surviennent pour générer des ondes sismiques et alimenter les sismomètres (c'est la solution retenue par la mission InSight, dont la durée est de deux années terrestres), soit provoquer ses propres secousses. La première est une technique d'écoute passive, alors que la seconde est qualifiée d'actives. Sur Terre, les prospecteurs génèrent régulièrement des ondes sismiques artificielles grâce à différents moyens ou dispositifs , depuis des explosions de dynamite jusqu'à la mise à feu de canon à air comprimé, en passant par des camions équipés de lourdes plaques vibrantes. Cette technique fut aussi utilisée sur la Lune, et des charges explosives furent ainsi activées, créant des ondes sismiques enregistrées par plusieurs géophones installés à la surface par les astronautes des missions Apollo 14, 16 et 17. Dans le domaine spatial, les géophysiciens disposent de moyens encore plus amusants de faire du bruit : ils peuvent effectivement volontairement envoyer sur une trajectoire de collision l'étage supérieur d'une fusée, une fois que cette dernière a joué son rôle, ou, dans le même ordre d'idée, provoquer le crash d'une sonde devenue obsolète à la surface d'une planète. Sur Mars, ces techniques un peu brutales ne sont cependant pas utilisables, les scientifiques ayant effectivement le souci d'éviter toute contamination de la surface par des objets n'ayant pas été au préalable stérilisés. InSight et son sismomètre SEIS n'auront donc pas d'autre choix que de compter sur une certaine chance, même si le pénétrateur de l’expérience HP 3 permettra de réaliser une petite expérience de sismologie active, pas assez puissante toutefois pour pouvoir sonder le sol au -delà de quelques dizaines de mètres de profondeur.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

Source : https://mars.nasa.gov/InSight/spacecraft/instruments/hp3/ Voir traduction du schéma page 97


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

U n p é n é t r a t e ur p o ur m e s ur e r l e f l u x t h e r m i q u e L'expérimentation HP 3 (prononcer HP cube) a pour objectif de mesurer le flux de chaleur qui s'échappe aujourd'hui de l'intérieur de la planète Mars. Il consiste à pénétrer le sol martien sur une profondeur de 5 mètres grâce à une taupe mécanique autopropulsée, température

et avec

à

mesurer la

les

profondeur.

variations

de

Comme

le

sismomètre SEIS, HP 3 sera déposé au sol par le bras robotique IDA de l'atterrisseur InSight.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

Un e p l a n è t e q u i s e r ef r oid it Les éruptions volcaniques et les tremblements de terre, la planète Terre a gardé une grande vigueur géologique. Née au même moment, il y a 4,5 milliar d d'années, Mars a connu un destin bien différent. Sur la planète rouge, le mécanisme de tectonique de plaques, qui découpe la croûte rocheuse en plaques mobiles, ne semble pas s'être initié. Si les impressionnants cônes volcaniques que l'on peut observer à la surface de la planète rouge sont la preuve d'un passé agité, aucune bouche n'est active aujourd'hui Enfin, le champ magnétique, autrefois global, n'est plus que l'ombre de lui même. Il aurait disparu depuis au moins 3 milliards d'années, et seules d es traces de son existence subsistent encore dans la croûte la plus ancienne de la planète. Contrairement à la Terre, Mars semble avoir perdu une grande partie de sa chaleur interne. La planète n'est-elle plus qu'une sphère froide, ou possèdet-elle encore quelque part dans ses profondeurs des réservoirs de roches proches de la fusion, ultime trace du fonctionnement d'un moteur planétaire autrefois puissant, et désormais à bout de souffle ? La détermination du budget énergétique de Mars est un objectif pri oritaire pour les planétologues, et c'est là qu'intervient HP 3 . HP3 Un câble scientifique de 5 mètres de long, qui connecte la taupe à la structure de support, et dont le rôle est d'acheminer à la fois l'électricité et les données. Un ensemble de quatorze capteurs de température passifs sont également soudés à intervalles réguliers sur le cordon. 99


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Enfin, des marqueurs sont positionnés de part et d'autre de l'ombilic pour permettre de suivre sa profondeur de pénétration g râce à un dispositif optique et électrique (TLM, Tether Length Monitor). La largeur de l'ombilic scientifique, 35 millimètres, est légèrement supérieure à celle du puits de forage de la taupe, ceci pour lui permettre d'épouser les parois et d'assurer un contact satisfaisant des capteurs de température avec le sol. Un boîtier électronique, situé à l'intérieur de l'atterrisseur, au niveau d'un compartiment isolé de la rigueur du climat mar tien. La taupe de l'expérimentation HP3 (© Max Planck Institute/DLR) Traduction du schéma : Tether-length monitor (TLM) = Moniteur de longueur d'attache (ombilic) Engineering Tether : ombilic qui assure la connexion vers la Back End Electronics qui reste sur l’atterrisseur Science tether (TEM-P): l'ombilic scientifique qui contient les capteurs thermique pour les mesures. Mole, TEM-A, STATIL Mole (La taupe) contient le mécanisme de martèlement, les capteurs de conductivité thermique TEM-A et l’inclinomètre (STATIL) sensible aux changements de direction par rapport à l'horizontale. .

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

Traduction française : Sonde du flux de chaleur et des Propriétés Physiques Taupe d'autopénétration, innovante Pénètre à une profondeur de 3 à 5 mètres

Le flux de chaleur informe InSight de l'évolution thermique et chimique de la planète en limitant la concentration d'éléments radioactifs, l'histoire thermique de la planète et le niveau de son activité géologique

Le flux de chaleur en surface est mesuré en déterminant la conductivité thermique de la régolithe (k) et le gradient thermique dT/dz

Défis clés  Mesurer le gradient thermique non perturbé par les fluctuations de températures annuelles 

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Mesurer avec précision la conductivité thermique dans un environnement de très faible conductivité


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) GLOSSAIRE RELATIF AU SCHEMA PRECEDENT. IDA (Instrument Deployment Arm)

Le bras robotique de déploiement

IDC

Camera instrumentale de déploiement

GRAPPLE

Grappin

TWINS

Capteurs thermique et de mesure du vent

PRESSURE INLET

Prise d'air du capteur de pression ultrasensible de la station météorologique APSS

RISE ANTENNA

Antenne RISE

UHF ANTENNA

Antenne Ultra High Frequency

ICC (Instrumental Context Camera)

Camera instrumentale de Contexte (montée en dessous du pont)

TETHERS

Ombilics

HP3

Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques

WTS/SEIS

Bouclier thermique et éolien / sismomètre

Heat Flow Probe

Sonde du flux de chaleur

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

D é p l oiem en t Une fois la sonde InSight posée sur la plaine d'Elysium, l'instrument HP 3 , initialement fixé sur le pont de l'atterrisseur, sera soulevé par le bras robotique IDA puis déposé à la surface de Mars, à un endroit spécifiquement choisi par les scientifiques comme convenant aux opérations de forage. Durant la m anœuvre de déploiement, le câble technique se dévidera derrière l'instrument, qui restera do nc connecté à l'atterrisseur InSight. Les opérations de dépose d'HP 3 à la surface de Mars devraient commencer au cours du sol (journée martienne) n°44 après l'atter rissage et s'étaler jusqu'au sol 58. L'enfoncement proprement dit de la taupe dans le sol pourra alors ensuite débuter.

L'instrument HP3 sera posé au sol par le bras robotique d'InSight une fois le sismomètre SEIS correctement déployé. La profondeur maximale de pénétration de la taupe, qui tire derrière elle un câble équipé de capteurs de température, est de 5 mètres (©

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement Source principale l’article : HP3etheat flow probe sur le(Heat site Flow du DLR 5.8. HP3 (Sonde dude Flux de chaleur propriétés physiques. and Physical Properties) https://reves-d-espace.com/InSight-hp3-sur-le-sol-martien/ Comment marche l’instrument HP 3 ?

Planter une sonde dans le sol terrestre grâce à une personne est plutôt simple. Le faire avec un robot à plusieurs dizaines de millions de kilomètres est un peu plus compliqué. Après que le bras robotique d’InSight ait posé HP3 sur le sol, le câble de mesure de la température TEM-P, rangé dans un boîtier appelé structure de support (SS) pendant le vol entre la Terre et Mars, a été déployé à son tour.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Composants de la sonde de flux de chaleur HP3 : en haut à gauche du précédent schéma, le radiomètre (RAD); à droite, le boîtier avec le pénétromètre, le câble de mesure de la température (TEM-P) et le câble de données (ET) connecté à l’atterrisseur. Le boîtier contient un compteur de longueur optique permettant de déterminer la longueur du câble de mesure de température tiré du boîtier. La taupe contient le capteur de conductivité thermique actif TEM-A et l’inclinomètre. En bas à gauche, l’unité de commande électronique BEE (back end electronics), qui reste sur l’atterrisseur et qui est connectée à la sonde via l’ET (Crédit: DLR). HP3 mènera sa mission à l’aide d’une « taupe », mole en anglais, un pénétrateur sophistiqué qui va marteler sous la surface de Mars. « Mole » est un mécanisme de frappe grâce auquel la sonde cr euser a 5 mètres dans la surface de Mars .

Vue en coupe du pénétromètre Mole. Le moteur électrique situé au centre de la sonde (bleu) utilise un mécanisme rotatif (vert et marron) pour tendre le ressort principal près de la pointe (gris), auquel est fixé le marteau (violet). Après une rotation, le ressort est relâché et le marteau accélère vers l’avant, où il heurte l’intérieur de la pointe qui agit comme une enclume. Dans le même temps, le moteur est accéléré en arrière. Ce mouvement est absorbé par un ressort (au-dessus du moteur électrique) et de nouveau dirigé vers l’avant, entraînant un deuxième coup plus faible. Les masses et les ressorts sont conçus de telle sorte que la sonde se comporte comme une «diode» mécanique. Il pénètre dans le sol lorsque le frottement des murs absorbe le recul (Crédit: DLR) « Mole » d’une épaisseur de 25 mm, est composé d’alliages de titane, d’acier et de tungstène. Il pèse environ un demi-kilogramme. Il est équipé d’un moteur qui soulèvera et fera tomber le marteau toutes les 3 secondes pour faire avancer la torpille de quelques millimètres. Le recul du marteau est absorbé par un ressort en haut de la torpille. Un inclinomètre, STATIL, et la connexion avec le câble de mesure de la température sont situés dans la partie supérieure de la sonde. Les deux sont protégés des contraintes mécaniques par des ressorts d’amortissement spécialement conçus. 107


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Tous les 50 cm, des mesures seront prises.

Diagramme schématique de la profondeur en fonction du temps illustrant les opérations de pénétration prévues du HP3. La taupe martèle d’abord jusqu’à ce que son extrémité atteigne une profondeur de 70 cm, suivie d’au moins deux Sols (jour martien) de temps de repos de la taupe et du régolithe martien afin d’équilibrer les températures souterraines. Une expérience de conductivité thermique est ensuite effectuée pendant un Sol, avant que l’instrument ne passe en mode veille. Les données de TEM-A seront évaluées avant de passer à la prochaine profondeur, ce qui permettra de réexécuter l’expérience de conductivité avec différents réglages de puissance de chauffage TEM-A si nécessaire. Le martelage est ensuite repris jusqu’à atteindre une profondeur de 1 m où le temps de recharge et la mesure de la conductivité thermique sont répétés. Un maximum de huit cycles supplémentaires de mesure du martèlement, du refroidissement et de la conductivité thermique sera exécuté, mais avec des intervalles de profondeur de 50 cm (credit DLR) « Mole » fera « glisser » le câble TEM-P jusqu’à une profondeur de 5 m, afin de garantir que les mesures ne soient pas affectées par les changements de saisons rencontrés à la surface de Mars. La profondeur atteinte sera déterminée en mesurant la quantité de câble de mesure de la température TEM-P qui aura été déroulée.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Le câble TEM-P est équipé de 14 capteurs thermiques permettant de mesurer le profil thermique du sol.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Croquis du câble de mesure de la température de HP3 indiquant la profondeur des capteurs (Crédit: DLR) Tous les 50 centimètres, la sonde émet une impulsion de chaleur et ses capteurs surveillent l’évolution de l’impulsion thermique dans le temps. Si le matériau de la croûte est un bon conducteur de chaleur, comme le métal, l’impulsion se désintégrera rapidement. Si c’est un mauvais conducteur, comme le verre, le pouls va décroître lentement. Cela indiquera aux scientifiques à quelle vitesse la température augmente avec la profondeur et comment la chaleur circule à l’intérieur de Mars. De plus, la conductivité thermique donne des informations sur la porosité du sol et d’autres propriétés physiques. On estime qu’au bout de 10 000 “clicks”, la torpille atteindra 5 m de profondeur. Au final, on espère que l’instrument utilisera ses 14 capteurs thermiques espacés de 35 cm chacun.

Photo d’un capteur (au centre) sur le câble de mesure de la température TEM-P de HP3. Les capteurs de température sont des capteurs PT100 avec une précision d’un millikelvin. On voit les lignes d’alimentation vers d’autres capteurs et la taupe. Les repères situés le long du bord permettent une mesure optique de la longueur du câble déroulé, permettant de déterminer la profondeur de la taupe (Crédit: DLR).

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) Que se passera-t-il si la sonde rencontre un gros caillou en creusant ? Il avait été envisagé au départ d’implémenter un système de rétraction et de redéploiement de la sonde au cas où une grosse pierre apparaîtrait sur le chemin de la sonde. Cela n’a pas été fait pour des raisons de complexité et de coût. Beaucoup de tests ont été réalisés pour estimer le risque d’être bloqué. La force du marteau est suffisante pour pouvoir pousser sur le côté d’éventuels cailloux de moins de 5 cm. Si la sonde rencontre une pierre suffisamment grosse et complètement horizontale, elle sera bloquée, mais dans le cas où la pierre serait inclinée, la sonde déviera de sa route et repartira à la verticale après la pierre. Néanmoins, la zone d’atterrissage a été choisie à partir de photos prises par des satellites, et une zone sans cailloux à la surface a été choisie. Un radiomètre pour surveiller la température du sol martien En complément de HP3, le DLR a développé le radiomètre RAD. Il mesurera le rayonnement infrarouge thermique de la surface de Mars et mesurera sa température de rayonnement, qui correspond approximativement à la température de surface réelle. Il servira à interpréter les lectures de température à différentes profondeurs de HP3, car il peut enregistrer la tendance de la température de surface. Le RAD mesurera également l’inertie thermique de la surface de Mars. Le RAD est monté sous la plate-forme de l’atterrisseur et surveillera la zone à côté de l’atterrisseur où HP3 est installé.

Source principale de l’article : HP3 heat flow probe sur le site du DLR

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties) La profondeur maximale de pénétration d'HP 3 est de 5 mètres. Théoriquement, il serait possible de tenter d'atteindre ce niveau en quelques heures, mais les ingénieurs et scientifiques vont en réalité travailler étape par étape et avancer avec une grande prudence, de manière à diminuer le plus possible les risques durant la phase cruciale du forage, et à maximiser la collecte d es données scientifiques. La taupe sera programmée pour pénétrer le sol martien sur une profondeur de 50 centimètres avant de s'ar rêter. Une pause de 48 heures sera alors effectuée pour permettre à la chaleur provoquée par la friction entre la taupe et le sol de se dégager. Des mesures de conductivité thermique auront alors lieu pendant sur une journée, avant que le forage ne puisse reprendre. A ce rythme, et dans des conditions idéales, si tout se déroule comme prévu, la limite de profondeur de 5 mètres sera normalement atteinte au bout d'un mois d'opération. P r e m i è r e s m e s u r es d e f l u x t h e r m i q u e d e p u i s l e s m i s s i o n s l u n a i r e s A p o l l o L'expérience HP 3 va permettre d'effectuer les premières mesures de flux thermique sur une planète autre que la Terre. Pour l'instant, les seules données extraterrestres de flux thermique à notre disposition ont été obtenues sur la Lune, lors des mi ssions Apollo 15 et Apollo 17 (les astronautes américains avaient alors manuellement utilisés des tarières pour forer la surface et pouv oir placer des sondes de température dans le sous -sol). En étudiant la facilité avec laquelle la vague de chaleur émanant de la gai ne chauffante de la taupe va se propager dans le sol martien, les scientifiques pourront déterminer la conductivité thermique du régolite, c'est à dire la capacité plus ou moins grande du sol martien à conduire la chaleur. Les mesures devraient pouvoir s'e ffectuer avec une bonne précision, et cela même si la conductivité du sol s'avère très faible. L'atténuation quotidienne de la vague de température diurne fournira à HP 3 une autre façon de caractériser la conductivité thermique du sol.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.8. HP3 (Sonde du Flux de chaleur et propriétés physiques. (Heat Flow and Physical Properties)

Les mesures thermiques effectuées par HP 3 vont permettre d'établir le flux thermique, c'est à dire la facilité avec laquelle la chaleur résiduelle de Mars parvient à quitter la planète pour aller se dissiper dans les abîmes noirs et froids de l'espace. Les théo riciens estiment que la puissance dissipée dans l'espace par la surface martienne devrait se situer entre 17 et 29 mW/m 2 (à comparer au flux thermique moyen de 87 mW/m 2 de notre planète la Terre). Grâce à cette information cruciale, les planétologues seront en mesure de sonder indirectement les profondeurs du globe martien. Ils pourront ainsi estimer la température du manteau martien, et placer des limites quant à l'abondance d'éléments radioactifs producteurs de chaleur que la planète rouge possède encore e n son sein. Si le bon déroulement de l'expérimentation dépend surtout de la capacité de la taupe à se frayer un chemin dans le sol de Mar s, les mesures thermiques d'HP 3 seront néanmoins dans tous les cas de figure parasitées par un certain nombre de phénomènes inévitables, qui vont devoir être mesurés puis soustraits des données. L'un des plus évidents n'est autre que l'échauffement du sol avec l'arrivée du jour, puis son refroidissement durant la nuit. D'autres variations de température plus difficiles à quantif ier, mais qui vont marquer de leur empreinte les informations collectées par HP 3 existent, comme les variations thermiques annuelles dues au climat, ou celles liées aux variations de l'inclinaison de l'axe de rotation de la planète (variations d'obliquité, qui sont cependant moindres à l'équateur). Si la taupe d'HP 3 parvient comme prévu à atteindre les 5 mètres de profondeur, elle ne ressentira la perturbation des températures de surface générées par les ombres de l'atterrisseur et du WTS de l'instrument SEIS qu'au bout d'une année. En plus des informations thermiques, la plus ou moins grande résistance du régolite face aux gesticulations de la taupe fourn ira d'importantes informations sur les propriétés physiques du sol martien. De nombreuses inconnues demeurent quant aux caractéristiques du sol martien, que ce soit en surface et à fortiori dans les profondeurs, où nous ne sommes encore jamais a llés.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.9. RISE, rotation et nutation de Mars Source : http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/mission-InSight.xml L'instrument RISE ( Rotation and Interior Structure Experiment ) se compose de deux antennes radio émettant dans la bande X, qui vont échanger des informations avec la Terre, figure 14. RISE fonctionne comme un miroir, il réfléchit le signal émis par la Terre, pour révéler la position exacte de l'atterrisseur dans l'espace. La mesure est basée sur l'effet Doppler et permet d'obtenir une précision sur la position de 10 cm. Ces données sont collectées afin d'étudier finement le processus de rotation de la planète sur elle-même. La planète effectue en effet un tour sur ellemême en un temps très comparable à la Terre : 24 h et 37 min. Mais, tout comme la Terre, l'axe de rotation de Mars décrit lui aussi un cercle autour d'un axe : c'est le phénomène de précession, dont la période est, pour Mars, d'environ 175 000 ans. Ce phénomène de précession présente finalement des oscillations de l'obliquité, appelées nutations, dont la période est de l'ordre de 2 années terrestres (une année martienne). Ces processus de précession et de nutation sont fonction du moment d'inertie de la planète et en particulier de la taille du noyau. En l'absence d'enregistrements de séismes, l'étude fine de ces phénomènes grâce à RISE pourra contraindre la taille du noyau martien. Droits réservés - © 2018 NASA

Figure 14 : Étude de la rotation et de la nutation de Mars avec l'instrument RISE embarqué sur InSight .

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.9. RISE, rotation et nutation de Mars

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversitĂŠ d'outils

Le module d'InSight qui s'est posĂŠ sur Mars, en cours d'assemblage

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils La caméra IDC, la seconde caméra de la sonde InSight

Contrairement à la caméra IDC, la seconde caméra de la sonde InSight n'est pas mobile. Rivetée sous la plateforme de l'atterrisseur, elle est dirigée avec un angle de 45° par rapport à l'horizontale vers la zone ou les instruments scientifiques devront être déposés. Elle est elle aussi dérivée des caméras des rovers Spirit et Opportunity, plus précisément des caméras d'évitement de dangers (HazCam). Fournissant des images en noir & blanc avec une résolution de 1024x1024, il s'agit d'une caméra grand angle, possédant un champ de vision de 124°. Le rôle de la caméra de contexte ICC est d'imager le mieux possible le secteur situé devant le bras robotique, qui lui apparaîtra totalement dégagé. Avec les images stéréo de la caméra IDC, elle permettra aux ingénieurs de réaliser un modèle numérique de terrain en 3D du sol martien. Grâce à ce dernier, les endroits les plus appropriés à la dépose des instruments pourront être déterminés avec précision. https://www.seis-insight.eu/fr/public/la-mission-insight/les-cameras-techniques

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils On y voit : à gauche, le panneau solaire de gauche, un TWIN, le HP3, le sismomètre et son bouclier; à droite, le panneau solaire de droite, l'autre TWIN, l'antenne UHF cylindrique; au centre, on voit en plus le grappin descendant du bras.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils

Station météorologique, pression, température et vitesse du vent InSight est finalement équipée d'une station météorologique, dont le capteur de pression de APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite) et les capteurs thermique et de mesure de vent TWINS (Temperature and Wind Sensors ). Les mesures réalisées par ces capteurs permettront non seulement de mieux comprendre la dynamique atmosphérique martienne mais aussi de découpler les enregistrements faits par SEIS de l'activité atmosphérique (qui peut aussi générer des signaux sismiques). Les équipements “météo” d' InSight , APSS et TWINS . À droite en haut : le capteur APSS (pression), en bas : TWIN (température, vent). Et la dernière photo à droite, le TWIN placé sur son support, horizontalement au pont.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils LES OREILLES D’INSIGHT Pour la 1ere fois, le bruit du vent a été enregistré sur la planète rouge par 2 instruments embarqués dans la mission InSight : la station météorologique APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite) et le sismomètre SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure). APSS a détecté le vent martien grâce à des données de pression atmosphérique collectées la semaine dernière tandis que SEIS a mesuré les vibrations provoquées par le passage du vent directement sur les panneaux solaires d’InSight.

« Les panneaux solaires d’InSight (2 structures circulaires de 2,2 m de diamètre, illustration ci-dessus, NDLR) sont de véritables récepteurs acoustiques. C’est comme si l’atterrisseur avait ouvert ses oreilles lorsque les panneaux se sont déployés » explique Tom Pike, du Collège impérial de Londres. SEIS possède 3 capteurs à large bande (mis au point par l’Institut de Physique du Globe de Paris, IPGP) pouvant détecter des vibrations de Mars entre 0,001 et 10 Hz 3 capteurs à courte période (fournis par l’Université d’Oxford et le Collège Impérial de Londres) capables d’enregistrer des déplacements plus rapides entre 0,1 Hz et 40 Hz. Ce sont ces derniers, moins précis mais déjà opérationnels, qui ont détecté le vent martien autour de 30 Hz.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils Sur Mars devant InSight, comme si vous y étiez https://eyes.jpl.nasa.g ov/apps/experienceinsight/InSight.html?an imation=2

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils "Experience Insight" (https://eyes.jpl.nasa.gov/apps/experience-insight/InSight.html) vous permet de visualiser l'atterrisseur dans toutes ses fonctions dynamiques. Les panneaux solaires se déploient, le bras robotique également, chaque outil peut être repéré par une couleur bleue intense, c'est absolument remarquable. Voici quelques photos saisies pendant le déploiement du bras et le dépôt du bouclier du sismomètre.

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement

5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversitĂŠ d'outils

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversitĂŠ d'outils

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Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils Ma traduction du lien suivant : https://www.reddit.com/r/InSightLander/comments/ak5jku/sol_86_insight_imag es_its_camera_calibration/ Une cible d'étalonnage de caméra se trouve sur le pont de l'atterrisseur InSight de la NASA, ornée des drapeaux des pays participant à la mission. La cible fournit une variété de couleurs et de formes pour aider à calibrer les caméras de l'atterrisseur. Il présente également des drapeaux internationaux représentant les agences, les institutions et les scientifiques participant à la mission à la fin de 2014 (depuis lors, l'Italie a fourni une expérience). Au deuxième rang se trouvent le drapeau des États-Unis et les logos de la NASA, l'agence spatiale française CNES, qui a fourni le sismomètre InSight; et le centre aérospatial allemand DLR, qui a fourni la sonde de flux de chaleur d'InSight.

Sous la cible, sur la photo de la page précédente, se trouve une expérience italienne appelée le rétroréflecteur laser pour InSight (LaRRI). LaRRI est un petit dôme de couleur cuivre recouvert de cercles juste en dessous de la cible d'étalonnage; cela ne jouera pas réellement un rôle dans la mission d'InSight. L'agence spatiale nationale italienne (ASI, pour Agenzia Spaziale Italiana) a confié à LaRRI une future mission d'orbiteur sur Mars à l'aide d'un altimètre laser effectuant des mesures extrêmement précises de l'emplacement de l'atterrisseur pour les études de physique fondamentale et la cartographie de précision. Une micropuce portant les noms de près d'un million de membres du public est visible dans cette image à droite de la cible d'étalonnage. Une seconde micropuce contenant plus d’un million de noms supplémentaires a été ajoutée après la prise de cette photo. 125


Chapitre Cinq. InSight, sa description et son fonctionnement 5.10. Le Pont d'Insight (The deck) et sa diversité d'outils La gloire mondiale ne vous suffit plus et vous rêvez d’une célébrité interplanétaire ? Vous aimeriez bien faire partie du prochain voyage sur Mars mais vous n’en n’avez pas vraiment les moyens ou vous avez le mal de l’air en fusée ? La NASA a quelque-chose pour vous. Avec le programme InSight, vous pouvez enregistrer vos nom et prénom dans un programme qui va embarquer ceux qui le souhaitent dans le prochain vol pour la planète Mars prévu en mai 2018. Une fois enregistré, vous recevrez une carte d’embarquement à votre nom, précisant le lieu du décollage, et surtout, beaucoup plus excitant et presque romantique, celui où vous allez atterrir (ou amarsir plus exactement), qui répond au doux nom de Elysium Planitia, Plain of Ideal Happiness,

Mars. https://www.presse-citron.net/insight-envoyez-nom-mars-nasa/

Micropuce Orion à un grossissement de 500X

Le ticket pour la prochaine mission de 2020 est déjà disponible. 126


Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOLS 1 et 2 InSight a atterri le 26 novembre et semble en bon état jusqu'à présent. Ses panneaux solaires ont été dépliés et rechargent les batteries. Ses deux appareils photo ont transmis 48 photos de l'engin et de son environnement immédiat, une plaine apparemment parsemée de quelques cailloux. Dans les deux à trois prochains mois, les ingénieurs de la Nasa déposeront sur la surface de la planète, grâce à un bras articulé robotique, deux instruments, le sismomètre et une sonde qui ira mesurer la température à quelques mètres de profondeur.

Deux des 48 photos envoyées par InSight où l'on voit le bras au bout duquel se trouve un grappin

Une nouvelle image de la sonde InSight en montre un peu plus du paysage qui l’entoure. Elle révèle que l’engin s’est posé dans l’endroit idéal pour forer et installer son sismomètre. La sonde InSight, arrivée sur Mars le 26 novembre 2018, prend son temps pour déplier ses bras… et nous dévoiler le paysage qui l’entoure. Après un premier cliché envoyé le lendemain de son atterrissage impeccable, la suite a tardé à venir. Sa caméra panoramique, montée sur son bras mécanique, a d’abord pris un cliché… du ciel. Puis, elle a fait un gros plan sur le pont supérieur de la sonde, où se trouvent ses instruments scientifiques. Enfin, elle vient d’envoyer une nouvelle vue des environs. Celle-ci montre encore la sonde, au premier plan, avec notamment l’un de ses deux panneaux solaires en forme d’éventail. On note aussi, en bas à gauche, le sismomètre SEIS, conçu en France, qui doit être déposé ultérieurement sur le sol de Mars par le bras mécanique. 127


Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018 Un relief caché par le bras mécanique ? Mais on en voit surtout un peu plus de la plaine d’Elysium, dans laquelle InSight a posé ses trois pattes métalliques (il y a d’ailleurs un cliché pour l’une de ces pattes). À perte de vue, ce ne sont que sable et rochers épars. Cela est sans surprise car justement, l’endroit avait été choisi pour son absence de reliefs, toujours dangereux quand on cherche à atterrir sans encombre. Manque de chance – provisoire –, il semble que la seule colline en vue pour l’instant (à moins qu’il ne s’agisse d’un rebord de cratère) ait décidé de se cacher juste derrière le « poignet » du bras mécanique ! Sur cette photo, il se confirme qu’InSight s’est posée sur une aire plutôt, sablonneuse et lisse, ce qui est bon pour le sismomètre. Et que les zones rocailleuses sont un peu plus loin. L’information est aussi excellente pour la foreuse qui doit creuser jusqu’à 5 m de profondeur pour placer des capteurs destinés à mesurer l’échappement de chaleur de l’intérieur de Mars. Il ne reste plus qu’à attendre un tour complet de la caméra pour découvrir s’il n’y a pas une surprise (par exemple, un gros rocher ou un cratère) tout contre le module américain. Encore un peu de patience. Pour voir les nouvelles images d’InSight à mesure qu’elles arrivent, consulter la page des images non traitées sur le site internet de la mission. Philippe Henarejos, Publié le 7 décembre 2018

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 13 Sur Mars, InSight a enregistré le son du vent (Par Joël Ignasse le 10.12.2018 à 10h10) Les humains peuvent écouter le vent martien pour la première fois, sous la forme d'une vibration sourde enregistrée par la sonde InSight.

Source : https://www.ouest-france.fr/sciences/espace/mars/ecoutez-pour-la-premiere-fois-la-voix-du-vent-sur-mars-6120415 On a pris l’habitude de regarder des photos, voire les selfies, pris par les robots envoyés sur la planète rouge. Tout de même située, faut-il le rappeler, à 76 millions de km en moyenne de notre planète bleue. Cette fois, le petit engin spatial InSight, lancé par la Nasa en mai dernier, et qui a atterri le 26 novembre, a pu envoyer – outre 48 images de son environnement proche - un enregistrement du vent qui souffle sur Mars. Et c’est une première. Car, oui, il y a bien une atmosphère sur notre cousine écarlate. Cette couche de gaz, certes ténue, est composée de dioxyde de carbone (96 %), d’argon (1,93 %) et de diazote (1,89 %), mais elle contient aussi des traces de dioxygène, d’eau et de méthane. La pression atmosphérique moyenne est de 6 hPa, soit environ 170 fois moins que sur Terre. Mais elle autorise des phénomènes météo un peu similaires aux nôtres : vents, tempêtes, voire petites tornades. Son enregistré par la sonde InSight augmenté de deux octaves pour être plus audible. ©Nasa/JPL-Caltech

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 14 Ci-dessous, mosaïque de 23 photos prises par l’atterrisseur InSight avec sa caméra IDC (Instrument Deployment Camera) au Sol 14 à approximativement 14h heure locale (credit Thomas Apperé, NASA/JPLCaltech/University of Arizona)

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 37 Puis il fallait déployer complètement le câble de transmission des données de SEIS vers l’atterrisseur. Le 3 janvier (SOL 37), la boîte du « cordon ombilical de SEIS » avait été ouverte afin qu’une plus grande longueur de câble soit disposée sur le sol. Pour que les éventuels mouvements du câble dus au vent martien ou à ses déformations à cause des variations thermiques à la surface de Mars n’engendrent de perturbations sur le sismomètre, une boucle de relaxation (LSA pour Load Shunt Assembly) devrait être ouverte à son

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tour. Cette boucle est prévue pour absorber les déformations thermo-élastiques du Tether (câble) afin que celles-ci ne fassent pas bouger le sismomètre. Mais cette opération délicate a été plus difficile que prévue. Tout d’abord, il y a eu quelques soucis avec le grappin au bout du bras robotique qui ne voulait plus se relocaliser comme prévu. Puis, il a fallu plusieurs tentatives pour réussir à avoir une séparation satisfaisante des 2 plaques du LSA.

Ci-joint, Images des essais au sol de l’ouverture de la boucle de relaxation du câble de SEIS sur le modèle ForeSight (maquette échelle 1 d’Insight) au JPL :

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 44 Le « cordon ombilical » a été déployé non sans mal Au cours du Sol 44 de la mission, le 11 janvier, le sismomètre SEIS a été mis à niveau grâce à 3 pieds motorisés. Etape également essentielle pour permettre aux 3 pendules internes de l’instrument situés dans la sphère d’être positionnés parfaitement à l’horizontale, avec une précision attendue de 0,1°, perpendiculaire à la direction de la gravité martienne (le vecteur de gravité étant parallèle à la verticale). Lien: https://www.futurasciences.com/sciences/actualites/astronautique-insightsismometre-seis-ete-teste-succes-41109/

Seule l'ombre du sismomètre indique qu'un léger mouvement a bien eu lieu

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

La première tentative d’ajustement a eu lieu au cours du Sol 56, la seconde au Sol 59 et la 3e au Sol 61 (28 janvier).

SOL 61 https://reves-d-espace.com/seis-sur-mars-la-cloche-de-protectionest-en-place/ Image d’une partie du câble reliant une partie d’Insight à SEIS à l’aide de la caméra IDC (Instrument Deployment Camera) robotisée de l’atterrisseur, prise le 28 janvier 2019, Sol 61. Chaque image IDC a un champ de vision de 45 x 45 degrés. (Crédit: NASA / JPL-Caltech)

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 76 https://www.futura-sciences.com/sciences/breves/InSight-taupe-posee-mars-InSight-heurte-obstacle-409/ InSight pose avec succès la première « taupe » sur Mars

Article de Xavier Demeersman, publié le 13/02/2019

« Il se dresse verticalement sur un terrain plat, prêt pour sa mission historique », a déclaré la DLR. L'instrument HP3 a été déployé avec succès le 12 février. © Nasa, JPLCaltech, DLR InSight est paré : encore quelques ajustements et les opérations scientifiques vont pouvoir (enfin) commencer. Ce 12 février à 19 h 18, le bras robotique de l'atterrisseur a posé avec succès l'expérience HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) sur le sol de Mars. Tous les instruments sont maintenant déployés.

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Chapitre Six. Les dĂŠcouvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

SOL 122 "Impression Soleil Levant" Elysium Planitia Sunrise. At the InSight site on Mars, Sol 122 of its mission at 07:10 LTST. Source: link Full size image: link Images: NASA/JPL-Caltech - Exquisite processing by O de Goursac

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018 InSight prend chaque jour des mesures (température, vent, pression) sur la surface de Mars à Elysium Planitia, une plaine plate et lisse près de l'équateur de Mars

Du Sol 136 (14 avril 2019) au Sol 142 ( 21 avril 2019), les températures d'Elysium Planitia ont été Maximum de Moins 18° C (pour 0° F); et Minimum de Moins 98°C pour (Moins 145°F) La durée moyenne du jour solaire martien, souvent nommé « sol », est de 24 h 39 min 35 s 136


Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

Il s'agit du deuxième selfie complet de la NASA InSight sur Mars. Depuis son premier selfie, l’atterrisseur a retiré sa sonde thermique et son sismomètre de son pont, les plaçant sur la surface martienne; une fine couche de poussière recouvre désormais le vaisseau spatial. Ce selfie est une mosaïque composée de 14 images prises les 15 mars et 11 avril - les 106ème et 133ème journées martiennes, ou sols de la mission - par la caméra instrumentale de déploiement d'InSight, située sur son bras robotique. Le premier selfie d'InSight a montré ses instruments toujours sur le pont. Maintenant qu’ils ont été retirés, le spectateur peut voir le capteur de pression atmosphérique de l’engin spatial (objet blanc au centre), le boîtier d’attache pour son sismomètre et l’attache pour sa sonde thermique qui traverse le pont. Son bras et son grappin sont également visibles. 137


Chapitre Six. Les dĂŠcouvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

La taupe d’InSight arrête de creuser le sol martien By Mopays.com March 7, 2019

https://mopays.com/2019/03/07/la-taupe-dInSight-arrete-de-creuser-le-sol-martien/ Le sol martien fait des misères à la taupe de l’instrument HP3 d’InSight. Sur la planète rouge, le forage récemment entamé pour introduire le thermomètre HP3 (Heat Flow and Physical Properties Probe) à jusqu’à 5 mètres de profondeur a dû être interrompu. Sa taupe mécanique autopropulsée (un forêt à percussion) aurait heurté un rocher ou du gravier. Après deux tentatives et des séances de martelage de plusieurs heures, la taupe n’a pas été en mesure de creuser à une profondeur supérieure à 50 cm. Selon les données de la sonde, la taupe a une inclinaison de 15° (par rapport à la verticale). Elle est toutefois en bon état et fonctionne comme attendu. Il a été décidé d’interrompre le forage pendant une période de deux semaines afin ” d’analyser de manière plus approfondie la situation ” avec les données sismiques.

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018

https://spatio-notes.eu/2019/04/mars-seis-detecte-son-premier-tremblement-martien.html L’embarrassant diagnostic de HP3 Après la dépose de l’instrument allemand HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), aussi appelé « la taupe » sur la surface, les équipes avaient démarré la prometteuse campagne de forage à la toute fin du mois de février. La Taupe s’était enfoncée de 30cm, mais dès cette première tentative, elle était restée plus ou moins bloquée à cette profondeur, et ce malgré différentes tentatives de percer plus loin. La tête de forage est équipée d’un mécanisme à percussion, qui lors des tests sur Terre montre qu’il est capable de contourner les obstacles, voire même de forer à travers s’il s’agit de simple gravier. Mais malheureusement, ce n’est pas si simple : la tête de forage est encore partiellement dans son tube de stockage (les 7 derniers centimètres ne sont pas « sortis ») donc il est impossible pour la sonde de se déporter suffisamment pour contourner un obstacle. Pour bien comprendre ce qui se passe, les équipes allemandes ont décidé à la mi-mars de faire une étude complète avec les résultats de la tête de la Taupe : à quelle vitesse de percussion opère-t-elle, à quelle cadence la chaleur se dissipe dans le sol, que pourrait-on imaginer pour la déplacer. L’enquête n’est pas terminée, mais pour l’instant les allemands sont sur trois pistes différentes. La première, c’est la très infime possibilité que la Taupe ne puisse pas descendre plus loin car son câble se serait bloqué. C’est la moins probable, mais malgré les images sur place (le bras robotisé d’InSight n’arrête pas de faire le tour de l’instrument) il est impossible d’être catégoriques. La seconde, c’est l’option « pas de chance », c’est à dire que la Taupe serait bloquée contre un épais caillou martien. Ce qui pour certains internautes semble une évidence, c’est malgré tout une très faible probabilité. Compte tenu de la nature du terrain environnante et du site de dépose, il y avait 90 à 95% de chance d’avoir uniquement du sable, ou des cailloux de moins de 10cm de large sous HP3.

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018 http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2019/06/05/engineers-craft-new-plan-to-un-stick-nasas-mars-InSight-lander/#.XSLV76_VKUk

InSight peut maintenant observer la taupe coincée sur Mars Publié le 03/07/2019 à 15h52 Lire la bio

Floriane Boyer Rédactrice Classé sous :INSIGHT , MARS , HP3 L'atterrisseur InSight a soulevé la structure de support qui obstruait à sa vue le capteur de flux thermique HP3, surnommé « la taupe », coincé à environ 30 centimètres de profondeur dans le sol martien depuis le 28 février dernier après avoir rencontré un obstacle jusque-là indéterminé. Première étape du plan de sauvetage imaginé par les équipes de la mission pour tenter de résoudre le problème, la manœuvre a été réalisée avec succès par InSight le 28 juin à l'aide de son bras robotique, exposant ainsi la sonde en partie enfoncée dans le sol aux caméras de l'atterrisseur, et donc aux ingénieurs sur Terre. Informations sur les Publicités Twitter et confidentialité Le 28 juin 2019, InSight s’est servi de son bras r obot ique pour retirer la structure de support de la sonde de l’instrument HP3 bloquée dans son forage depuis le 28 f évrier 2018 à seulem ent 30 cent imètres de profondeur, sur les 5 mètres qu’elle est censée atteindre. © Nasa/JPL - Caltech D'après un communiqué de la Nasa, la taupe aurait commencé à creuser dans un type de sol inattendu et différent de celui que l'on trouve sur Terre, qui n'offrirait pas suffisamment de friction pour compenser le recul de la sonde pendant le forage. Elle serait donc en train de faire du sur-place. Les équipes en charge de HP3 envisagent de presser sur le régolithe (mélange de sable et poussière) martien qui s'est amassé en surface autour du trou creusé par la sonde afin qu'il tombe à l'intérieur et augmente la friction. L'hypothèse qu'un rocher bloque l'avancement de la sonde ne peut cependant pas encore être totalement écartée. Cette dernière n'ayant pas été conçue pour être retirée du sol une fois qu'elle s'y est enfoncée, les équipes ne peuvent pas procéder à un deuxième forage à un autre endroit.

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018 https://www.futura-sciences.com/sciences/breves/InSight-taupe-posee-mars-InSight-heurte-obstacle-409/ La taupe posée sur Mars par InSight a heurté un obstacle Publié le 06/03/2019 à 14h56 Floriane Boyer, Rédactrice La taupe, qui doit prendre la température de Mars, a été contrainte d'interrompre son premier forage face au manque de coopération de la Planète rouge. Posé par InSight sur le sol martien le 12 février 2019, l'instrument, de son vrai nom HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), un surperthermomètre conçu pour mesurer le flux de chaleur s'échappant de l'intérieur de la planète, a commencé à percer la surface le 28 février, mais a rapidement rencontré un obstacle. Le forage a repris le 2 mars, sans succès. La sonde serait bloquée par « un rocher ou du gravier », d'après un communiqué de la Nasa. Malgré cet accroc, la sonde de HP3 est en bon état. Elle s'est enfoncée de 30 cm environ dans le sol martien et est inclinée de 15° par rapport à la verticale. Le forage a été suspendu pour une durée de deux semaines environ afin « d'analyser la situation et de mettre au point des stratégies pour

franchir l'obstacle », a annoncé le responsable de l'expérience HP3 Tilman Spohn, de l'agence spatiale allemande (DLR) dans un billet de blog dédié à la mission.

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Chapitre Six. Les découvertes et incidents d'InSight depuis le 26 novembre 2018 Ma traduction de https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/nasas-strategy-mars-InSight-back-drilling/ A Strategy to Get the Mars InSight Lander Back in the Drilling Business By: David Dickinson | July 3, 2019 Une stratégie pour ramener l'atterrisseur InSight dans sa mission de forage Par: David Dickinson | 3 juillet 2019 HP3 est conçu pour détecter la chaleur émanant du noyau de Mars, des données qui aideront les scientifiques planétaires à modéliser la structure intérieure de la planète. Les plans de la NASA prévoyaient de supprimer le paquet HP3 pour permettre aux ingénieurs de mieux voir la taupe et ses progrès jusqu'à présent. Cette manoeuvre n'était pas sans risques: par exemple, si le bras retire la pointe du sol tout en soulevant la structure, il ne peut pas replacer la taupe dans le sol. Les ingénieurs ont d'abord soupçonné qu'une pierre avait bloqué la taupe, mais les tests de laboratoire ont offert une autre option. La taupe perce en utilisant le frottement de la terre meuble qui coule autour d'elle pour contrer son action de recul. Les ingénieurs soupçonnaient que le manque de friction faisait simplement rebondir la pointe de marteau. Des tests de laboratoire ont été effectués au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie, avec un "jumeau" InSight travaillant dans un matériau similaire au sol martien, dans la cour dite de Mars. "Des tests ont également été réalisés au Centre aérospatial allemand (DLR), qui avait développé et construit le paquet HP3 pour la mission InSight. Le fait de découvrir le trou creusé par la taupe et de l'examiner de près ce week-end dernier a fourni une première confirmation aux soupçons des ingénieurs: la taupe a creusé une petite fosse autour d'elle dans le sol inopinément lâche, la faisant rebondir plutôt que de creuser vers le bas. «Les images en provenance de Mars confirment ce que nous avons vu lors de nos essais sur Terre», a déclaré Mattias Grott (DLR) dans un communiqué de presse récent. "Ce sol cohérent se compacte dans les murs à mesure que la taupe martèle." Ensuite, l’équipe souhaite examiner de plus près et utiliser une petite pelle à l’extrémité du bras mécanique de l’atterrisseur pour appuyer sur le sol autour de la fosse, permettant ainsi à la taupe de retrouver une traction et de reprendre le creusage. Et, bien que le bras ne puisse pas saisir la taupe pour se repositionner, il pourrait, si nécessaire, pousser contre la pointe afin de la faire reprendre le forage. La taupe est conçue pour repousser les petites roches et le site d’atterrissage et la zone de déploiement du package HP3 ont été sélectionnés dans cet esprit. Le pire scénario est que la taupe heurte un gros rocher submergé juste en dessous de la surface martienne - ce serait une pause difficile après un voyage de plusieurs millions de kilomètres. Ou peut-être que le site était trop bien choisi: l'équivalent d'un piège à sable martien offrant peu de friction à la taupe. InSight est également en train de mener d'autres expériences scientifiques. Le sismomètre de l'atterrisseur a enregistré son premier séisme le 6 avril 2019, ainsi qu'un autre événement sismique plus important le 22 mai avec un séisme de magnitude 3,0. Nous mettrons à jour ce post à mesure que l'histoire se déroulera.

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Chapitre Sept. Petit Quizz en Français ou en Anglais pour tester vos connaissances (RÊponses chapitres 5.2. et 5.3.)

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Annexe. Notions mathématiques sur la structure interne de Mars Annexe 1. Que savions-nous avant InSight ? (Source: http://www.odyssespace.fr/mars2.php) La structure inter ne de Mars est mal connue et les mesures permettant de l'étudier sans ambiguïté (comme les mesures sismiques) sont encore en très petit nombr e actuellement. Nous avons effectivement peu d'informations sur l'act ivité sismique de Mars. A la suite de la ruptur e d'un câble électrique (ou d'un pr oblème de connecteur), le sism omètre de l'atterrisseur Viking 1 n'a pas pu être mis en marche. Quant au sismomètre de l'atterr isseur Viking 2, il n'enregistr a qu'un seul tremblement valable sur 2100 heur es de fonctionnement. Quoi qu'il en soit, notre connaissance de l'act ivit é sismique est presque nulle et il f audra attendre les pr ochaines missions spatiales pour en savoir plus. Il nous reste des rar es mesures de composit ion, des paramèt res génér aux (t el que la densité, le mom ent d'inertie, l'écrasement de la planète - le rayon polaire est 18 km plus petit que le rayon équatorial - et la vitesse de rotation) ainsi que des cartes géologiques. La densité moyenne de Mars est nettement infér ieur e à la Terre . Mars doit cont enir moins de fer que le globe terrestre (25 % contre 33 %) , bien que l'on observe une forte concentration de ce fer en surface. Le moment d' inert ie global de la planète Mars est de 0,365 (le moment d'inert ie est une quantité qui r eprés ente la répartit ion des masses par rapport à un axe de rotat ion). C'est le moment d'un corps présentant une forte densit é centrale. Mars pourrait donc posséder un noyau mét allique d'un rayon de 1300 à 2000 km (contenant du fer et du sulf ure de fer), un m anteau d' une épaisseur de 1100 à 1800 km (contenant de l'olivine et des oxydes de fer) et une cr oûte d' une épaisseur de 40 à 50 km d'épaisseur (soit 200 km pour la lit hosphèr e, const ituée de la croûte et d'une part ie du manteau supér ieur). La croûte de Ma rs est trois f ois plus épaisse que celle de la Terre, ce qui doit empêcher toute activité tectonique.

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Annexe. Notions mathématiques sur la structure interne de Mars

Annexe2. Détermination de la répartition des masses au sein de la planète Mars (Suite) (Extrait d'un autre ouvrage de l'auteur : "On marchera sur Mars" dont voici le lien : https://fr.calameo.com/read/0010822003f92b776683e

La quantité mR2 est appelée moment d'inertie de la masse ponctuelle P par rapport à l'axe de rotation (Δ).

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Annexe. Notions mathématiques sur la structure interne de Annexe 2. Détermination de la répartition Mars des masses au sein de la planète Mars (Suite) Moment d’inertie d’un système en rotation : Le moment d'inertie d'un système en rotation autour d'un axe p quantifie la résistance de ce système à changer sa vitesse de rotation autour de cet axe p. Il caractérise la répartition des masses autour d'un axe. Le moment principal d'inertie dépend de la répartition de la masse dans un corps autour de l'axe de symétrie principal. Plus une masse est éloignée de cet axe, plus elle contribue au moment principal d'inertie. Plus le moment d'inertie est important, plus la force nécessaire pour le mettre en rotation sera importante. L'observation de la rotation d'un corps permet de déduire les moments principaux d'inertie. La connaissance des moments principaux d'inertie d'un corps permet à son tour de déduire de l'information sur la répartition des masses à l'intérieur du corps. Soit un point P de masse notée m en mouvement par rapport à un repère R. L'énergie cinétique de ce point dans son mouvement relatif à R s'évalue comme la moitié du produit de sa masse avec le carré de sa vitesse relative. Ce qui s'écrit

Supposons ce point tournant autour d'un axe fixe (Δ) dans R. On peut écrire à chaque instant V = Rω, R étant le rayon du cercle trajectoire, et l'expression de l'énergie cinétique devient

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Annexe. Notions mathématiques sur la structure interne de Mars Annexe 2. Détermination de la répartition des masses au sein de la planète Mars (Suite)

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Annexe. Notions théoriques sur la structure interne de Mars Annexe 2. Détermination de la répartition des masses au sein de la planète Mars (Suite)

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Annexe. Notions théoriques sur la structure interne de Mars Annexe 2. Détermination de la répartition des masses au sein de la planète Mars (Suite)

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Annexe. Notions thĂŠoriques sur la structure interne de Mars

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Postface Préparons maintenant la prochaine mission pour 2020 et réservons déjà notre place

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Biographie On marchera sur Mars, de Francis Baldewyns, Lien https://fr.calameo.com/read/0010822003f92b776683e On sait où la Nasa va atterrir sur Mars en 2021, Lien https://www.parismatch.com/Actu/Sciences/On-sait-ou-la-Nasa-va-atterrir-sur-Mars-en-20211589299 Le Ciel: atlas guide de l'Univers, de Pierre Kohler (Hachette), 1982 Mémo visuel de Géologie de Yves Lagabrielle, René Maury et Maurice Renard (Dunod), 2013 Les discontinuités dans le manteau terrestre : Frédéric Chambat, Jean Matas et Pierre Thomas, ENS Lyon, 15/03/2002 Planétologie, Géologie des planètes et des satellites, C.Sotin, O.Grasset, G.Tobie (Dunod), Paris, 2009 The Martian interior. Written by G. Jeffrey Taylor, Hawai'i Institute of Geophysics and Planetology http://www.psrd.hawaii.edu/Aug97/InsideMars.html InSight : un atterrissage sous tension et deux ans pour écouter battre le cœur de Mars, p ar Camille Gévaudan — 26 novembre 2018 à 16:11, lien : https://www.liberation.fr/sciences/2018/11/26/InSight-un-atterrissage-sous-tension-et-deux-ans-pour-ecouter-battre-le-coeurde-mars_1694331 La sonde InSight a atteint la planète Mars Tout comprendre | Science | 27 novembre 2018 à 09:41 par Émilie Leturcq En savoir plus : https://www.1jour1actu.com/science/la-sonde-InSight-a-atteint-la-planete-mars-64169/ Insight SEIS, https://www.seis-InSight.eu/fr/public/l-instrument-seis/exomars/54-public/la-mission-InSight NASA, Mars InSight Mission, https://mars.nasa.gov/InSight/spacecraft/instruments/summary/ Rêves d'Espace, https://reves-d-espace.com/seis-sur-mars-la-cloche-de-protection-est-en-place/ https://www.seis-InSight.eu/fr/public/l-instrument-seis/cordon https://reves-d-espace.com/seis-sur-mars-la-cloche-de-protection-est-en-place/

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Biographie https://reves-d-espace.com/InSight-hp3-sur-le-sol-martien/ http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/mission-InSight.xml https://www.seis-insight.eu/fr/public/la-mission-insight/les-cameras-techniques https://www.reddit.com/r/InSightLander/comments/ak5jku/sol_86_insight_images_its_camera_calibration/

https://mopays.com/2019/03/07/la-taupe-dInSight-arrete-de-creuser-le-sol-martien/

https://spatio-notes.eu/2019/04/mars-seis-detecte-son-premier-tremblement-martien.html https://www.futura-sciences.com/sciences/breves/InSight-taupe-posee-mars-InSight-heurte-obstacle-409/ https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/nasas-strategy-mars-InSight-back-drilling/ http://www.odyssespace.fr/mars2.php) https://www.ouest-france.fr/sciences/espace/mars/ecoutez-pour-la-premiere-fois-la-voix-du-vent-sur-mars-6120415 Lien: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-insight-sismometre-seis-ete-teste-succes-41109/ http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2019/06/05/engineers-craft-new-plan-to-un-stick-nasas-mars-InSight-lander/#.XSLV76_VKUk https://fr.calameo.com/read/0010822003f92b776683e

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Profile for Baldewyns Francis

La mission de l'Atterrisseur InSight  

Here is the link of my eighth book on Planet Mars and its visitors, not yet human, but preparing for 2030 to 2040 our first visit to the Red...

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Here is the link of my eighth book on Planet Mars and its visitors, not yet human, but preparing for 2030 to 2040 our first visit to the Red...

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