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Vol et Atterrissage
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Mise en orbite d'InSight
InSight en route vers Mars.Décollage réussi ! BRAVO !
Le 5 mai 2018, le jour du lancement, la planète Mars est située à 121 millions de kilomètres de la Terre. Cependant, à cause du mouvement des planètes, la sonde doit parcourir 485 millions de kilomètres pour rejoindre la planète rouge. La sonde InSight arrive sur Mars le 26 novembre 2018. Son voyage a duré six mois et demi, soit 210 jours.
Schéma diachronique de la mission Insight (© Arteclick).
Mise en orbite de la sonde InSight.Après le décollage, plusieurs étapes sont nécessaires pour mettre la sonde en orbite vers Mars.
Les étapes clefs pour une mise en orbite terrestre (© Arteclick).
Après une courte élévation verticale, Atlas V réalise une première manœuvre prenant la direction du Sud. Le moteur du premier étage brûle pendant 244 secondes puis a lieu la coupure du moteur de suralimentation. Le premier étage de la fusée est largué et retombe dans l’océan Pacifique.
Ensuite, le Centaur place InSight en direction de Mars.
Enfin, 93 minutes après le décollage, InSight est définitivement séparé du Centaur et commence son voyage vers Mars.
Quelques secondes plus tard, c’est au tour des 2 nanosatellites, CubesSat MarCO-A et MarCO-B d’être libérés dans l’espace et de suivre InSight. Ils ont été conçus pour être des “relais radio” entre InSIght et l’équipe terrestre durant toute la période du vol.
Décollage, mise en orbite et croisière d'InSight vers Mars (© NASA).
InSight libéré du lanceur s’éloigne de la Terre à une vitesse de 10 000 kilomètres par heure, (soit 6 200 miles par heure).
InSight libéré de son lanceur s'éloigne de la Terre à une vitesse de 10 000 kilomètres par heure (© NASA).
L’équipe qui suit la mission depuis la Terre pilote InSight presque continuellement depuis le lancement. Elle doit ajuster sa trajectoire plusieurs fois pendant le vol, s’assurer qu’InSight vole à la bonne vitesse et dans la bonne direction.
Il faut donc effectuer des corrections d’attitude afin de maintenir l’antenne d’InSight pointée vers la Terre pour avoir des communications de qualité. Il faut également veiller à maintenir les panneaux solaires d’InSight dirigés vers le Soleil pour préserver sa puissance.
Pour effectuer ces petites corrections, l’équipe doit à tout moment pouvoir communiquer avec les instruments de navigation d’InSight.
Les outils de navigation installés sur InSight.1) Un suiveur d’étoiles suit la position d’InSight indiquant son orientation à l’équipe de surveillance. 2) Une unité de mesure inertielle avec un gyroscope fournit des informations sur la manière dont InSight se déplace. 3) Des capteurs solaires permettent à InSight de s’orienter en fonction de la position du soleil. 4) 8 propulseurs, 4 grands et 4 petits.
Les 4 grands propulseurs aident InSight à se déplacer dans la bonne direction. Les 4 petits sont utilisés pour stabiliser le vaisseau spatial et le diriger dans la bonne direction.
Configuration durant le transit vers Mars : 1 : Panneaux solaires fixes (×2), 2 : Viseur d'étoiles (×2), 3 : Propulseurs (×4), 4 : Antenne moyen gain MGA, 5 : Bouclier thermique encapsulant l'atterrisseur, 6 : Capteur solaire (×2), 7 : Étage de croisière, 8 : Antenne faible gain LGA (×2) (© NASA).
Maintien de la trajectoire d’InSight durant tout le vol.Le maximum de précision est requis pour se poser exactement sur le site d’atterrissage nommé “la plaine équatoriale d’Elysium”. Pour cela, Atlas V a donné à InSight la vitesse nécessaire pour échapper à la gravité de la Terre et mettre le cap sur Mars.
La trajectoire que suit la sonde InSight est un arc de cercle, de couleur orange sur le schéma de la Nasa ci-dessous. L’une des extrémités de cette trajectoire touche la Terre, tandis que l’autre atteint Mars.
On observe, également que la Terre est en orbite sur la trajectoire bleue. Sa position au moment du lancement est inscrite “Earth at Launch” et sa position au moment de l’atterrissage est inscrite “Earth at arrival”.
La planète Mars est en orbite sur la trajectoire rouge. Sa position au moment du lancement est inscrite “Mars at Launch” et sa position au moment de l’atterrissage est inscrite “Mars at arrival”.
Comme on le voit sur ce schéma, la trajectoire d’InSight n’est pas pointée directement vers Mars, bien au contraire. En effet, les règles de protection planétaire stipulent que dans l’exploration martienne, tout doit être fait pour éviter de contaminer la planète rouge avec des germes terrestres. En conséquence, les engins robotiques martiens sont lancés de manière à manquer la cible pour empêcher l’étage supérieur du lanceur de s’écraser sur Mars.
Orbite suivie par la sonde InSight entre la Terre et Mars (© NASA).
Six ajustements de la trajectoire d’InSight sont nécessaires pendant ce voyage qui dure 6 mois et demi.
Ces ajustements sont connus sous le nom de «Manoeuvres de Correction de Trajectoire» ou TCM. Elles aident à affiner la trajectoire de vol de sorte qu’InSight arrive au bon point d’entrée au sommet de l’atmosphère martienne le jour de l’atterrissage.
Ces 6 manoeuvres sont notées TCM1-TCM2…TCM6 sur le schéma précédent.
Les autres manoeuvres de correction de trajectoire prennent place durant la phase d’approche, qui débute 60 jours avant l’atterrissage.
Au sommet de l’atmosphère martienne, l’angle d’attaque du cône d’entrée doit être de -12,5°. Si la sonde pénètrait l’atmosphère avec un angle inférieur, elle rebondirait sur cette dernière pour se perdre dans l’espace, tandis que si elle aborde Mars avec un angle plus fort, les forces de friction seront telles que l’atterrisseur sera calciné.
Pourquoi les satellites ne retombent pas sur Terre ?Ce petit film du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) explique pourquoi les satellites ne retombent pas sur Terre lors de leur mise en orbite.
Mise en orbite des satellites, (© CNES).
Sais-tu comment la sonde InSight quitte l’orbitre terrestre ?
Une fois la sonde InSight mise en orbite autour de la Terre, il faut effectuer un allumage moteur supplémentaire pour forcer la sonde à quitter l’orbite terrestre dans la direction de Mars. À ces altitudes, un petit moteur suffit, puisque l’attraction de la Terre est beaucoup moins forte.
Attention, il faut être extrêmement précis dans les calculs, une petite erreur dans le temps d’allumage ou dans la trajectoire, et la sonde peut se retrouver tellement loin de Mars, que la mission échoue !
Mais tous ces détails ont été vérifiés 100 fois avant le départ, et les chances de réussite sont de plus de 99% pour ce genre de mission !
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Communication InSight-la Terre
Comment InSight communique avec la Terre durant son vol ?À bord de la fusée qui transporte InSight vers la planète Mars se trouve également 2 nanosatellites, MarCO-A et MArCO-B, chacun d’eux pesant environ 13,5 kg et ayant la taille d’une mallette de 36,6 cm de long, de 24,3 cm de large et de 11,8 cm de hauteur.
MarCO A se sépare de la fusée tandis que MarCO-B (boite jaune) est encore atttaché à la fusée. (© NASA-JPL Caltech).
MarCO A et MArCO B sont fixés à la base de l’étage supérieur Centaur (côté moteur et donc à l’opposé de la coiffe recouvrant InSight). Après extinction de l’étage et une fois la sonde spatiale InSight libérée, l’étage Centaur effectue une rotation de 180° et libère MarCO-A puis après une deuxième rotation libère MarCO-B.
Ensuite, MarCO-A et MArCO-B déroulent deux panneaux solaires (30 x 30 cm), 1 antenne à gain élevé et son antenne UHF en prévision d’une croisière de 6 1⁄2 mois vers Mars.
MarCO-A possède deux panneaux solaires, un système de propulsion par gaz froids pour les corrections de trajectoire et les changements d'orientation dans l'espace, et des senseurs solaires pour se repérer dans l'espace. Il en est de même pour MarCO B (© NASA-JPL Caltech).
Ainsi, MarCO-A et MArCO-B sont autonomes et peuvent suivre InSight jusqu’à son atterrissage sur Mars.
MarCO-A et MArCO-B suivent InSight jusqu'à son atterrissage sur Mars (© Arteclick).
Le rôle de MarCO-A et MArCO-B consiste à transmettre en temps réel les mesures envoyées par InSight vers la Terre, durant son vol, son entrée dans l’atmosphère, sa descente et son atterrissage sur Mars.
Les 2 nanosatellites, MarCO-A et MArCO-B, sont les relais-radio transmettant vers la Terre les données durant le vol et surtout durant l'atterrissage d'InSight (© NASA-JPL Caltech).
Comment InSight communique-t-elle avec la Terre durant son atterrissage ?Contrairement à d’autres sondes, InSight n’a pas la capacité de transmettre directement des informations à la Terre durant sa descente vers Mars.
Conçus comme des “relais-radio”, MarCO-A et MArCO-B fonctionnent à la fois en tant que récepteur et transmetteur de données. Durant toute la phase critique de l’atterrissage, MarCO-A et MArCO-B transmettent en temps réel le déroulement des opérations jusqu’au moment où InSight est en position sur le sol martien.
Communication d'InSight durant sa descente et son atterrissage sur Mars. MarCO A et B sont en relai proche de Mars (© NASA-JPL Caltech).
Tout d’abord, MarCO-A et MArCO-B reçoivent les données d’InSight (signal appelé UHF Relay sur la photo ci-dessus) puis MarCO-A et MArCO-B transmettent ces données vers les antennes du réseau terrestre d’écoute de l’espace lointain (DSN) de la NASA.
Une fois InSight posée sur le sol de Mars, MarCO-A et MArCO-B, ayant fini leur mission, dépassent Mars et vont se perdre dans l’espace interplanétaire.
Comment InSight communique-t-elle avec la Terre une fois posée sur Mars ?Grâce à ce réseau DSN, tout satellite dans l’espace du système solaire est capable de communiquer avec au moins une station du DSN. Ces stations communiquent également avec les satellites pour leur faire faire des corrections de cap, fournir des mises à jour des logiciels, modifier la façon dont les observations scientifiques sont effectuées.
Le DSN est composé de 3 sites de stations d’antennes au sol. Il s’agit du Complexe de Goldstone en Californie, situé à environ 120 degrés du Complexe de Madrid en Espagne, situé à environ 120 degrés du Complexe de Canberra en Australie.
Carte du réseau mondial DSN de la Nasa. Il s'agit de 3 sites, Californie USA, Madrid Espagne, Canberra Australie (© NASA).
Chacune des stations du réseau DSN est composée de plusieurs antennes de 70 mètres de diamètre.
Exemple d'une antenne de 70 mètres de diamètre, du Complexe de Goldstone en Californie (© NASA).
Lorsque Mars et la Terre sont au plus proche c’est-à-dire à 56 millions de kilomètres (soit 0.37 UA, sachant que 1 UA = 149,56 millions de kilomètres), alors il faut 3 minutes et 7 secondes pour qu’un signal émis par une station DSN atteigne Mars.
Lorsque la Terre et Mars sont au point le plus éloigné l’une de l’autre, à environ 381 millions de kilomètres (soit 2.52 UA), alors il faut 20 minutes et 57 secondes pour transmettre le même signal radio.
InSight communique tous les jours directement avec le DSN sur Terre. Mais, la plupart du temps InSight utilise comme relai de communication les sondes orbitales les plus proches satellisées autour de Mars, comme par exemple Mars Odyssey, Mars Global Surveyor ou Mars Reconnaissance Orbiter. Dès Octobre 2018, l’orbiteur TGO européen sert de relai pour le transfert des données.
Satellites de communication autour de Mars (© NASA).
Mars dans une minute : Que se passe-t-il lorsque le soleil bloque notre signal ? (© NASA-JPL Caltech).
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Atterrissage d'InSight sur Mars
Sélection du site d’atterrissage d’InSight : la plaine d’ElysiumLe choix du site d’atterrissage d’InSight a été difficile. De nombreuses contraintes techniques et scientifiques se sont imposées.
Le site d’atterrissage d’ InSight est la plaine d’Elysium. Ce lieu été choisi par les membres de l’expédition car il posséde 5 atouts fondamentaux.
Atout n°1 : Une position équatoriale
La sonde InSight se pose donc dans la Plaine d’Elysium (encore nommée Elysium Planitia), dans une ellipse qui mesure 130 kilomètres de longueur pour 27 kilomètres de largeur. Cette région est située à proximité de l’équateur, par 4° Nord de latitude.
La plaine d’Elysium bénéficie d’un ensoleillement maximum tous les jours de l’année. Les panneaux solaires de l’atterrisseur pourront ainsi fonctionner et alimenter en électricité les équipements de bord et instruments scientifiques durant toute la durée de la mission. Cet ensoleillement maximum, 687⁄687 jours, diminue également les risques d’endommagement des composants électroniques et mécanismes de la sonde durant les nuits martiennes : -120 °C !
Choix du site d'atterrissage d'InSight (© Arteclick).
Atout n°2 : Une faible altitude
InSight doit ralentir lors de sa descente et pour cela l’atmosphère de Mars joue un rôle fondamental. Pour bénéficier de la couche d’air la plus épaisse possible, les ingénieurs ont sélectionné une plaine, plutôt que le sommet d’un volcan. Située -2,6 km sous l’altitude moyenne de Mars, la plaine d’Elysium bénéficie d’une grande couche d’air au-dessus d’elle ce qui garantit un freinage atmosphérique long et efficace (et ce même si la densité des gaz est très faible, 1 % de l’atmosphère terrienne..
Le choix du site d'atterrissage d'InSight a été difficile. De nombreuses contraintes techniques et scientifiques se sont imposées. (© NASA-JPL Caltech).
Atout n°3 : Un terrain lisse et dégagé
Le challenge de ingénieurs est de positionner à l’horizontale et de façon stable SEIS et HP3.
Le succès de l’atterrissage d’InSight dépend aussi de la topographie du terrain d’arrivée. Elle doit garantir à la sonde de se poser, avec assurance, sur ses 3 pieds. Pentes abruptes, sols jonchés de gros cailloux, terrains marqués par des crevasses ou cratères d’impact sont à éviter à tout prix afin de ne pas risquer de se retrouver en position instable, un patin en l’air. Les panneaux solaires en forme de pétales doivent aussi s’ouvrir sans rencontrer d’obstacles. L’ombrage de rochers est aussi à proscrire pour leur fonctionnement optimal. Quant au sismomètre français SEIS, l’instrument principal de la mission, il doit être en contact TOTAL avec la surface de la planète rouge. Une caméra située sur le coude du bras robotisé de l’atterrisseur permettra de choisir avec précision son emplacement : pas question de le placer sur un caillou ! Parmi tous les sites candidats, la plaine d’Elysium était celui avec la plus grande proportion de sa superficie classée comme terrain lisse.
En faisant dérouler les photos dans la fenêtre ci-dessous, observe les différents types de paysages sur Mars. Il y a beaucoup de gros cailloux, de creux, de bosses….. pas facile pour InSight de trouver la bonne place !
Atout n°4 : Peu de vent
Une station météo est présente sur l’atterrisseur. Elle permet de mesurer les vents et les variations de pression et de soustraire ces signaux de ceux détectés par le sismomètre, afin d’être sûr qu’il ne reste que les signaux sismiques et non des bourrasques de vent..
Atout n°5 : Un sol tendre
Outre le sismomètre français, le bras robotisé d’InSight doit également déposer la sonde à température HP3. Afin de s’affranchir des variations de températures de surface, HP3 doit s’enfoncer à 5 m de profondeur. Le sol du site d’atterrissage doit donc être tendre. Le sous-sol de la plaine d’Elysium est formé d’une couche de régolithe (matériel friable et concassé) suffisamment épaisse et peu consolidée pour permettre au pénétrateur de l’instrument HP3 de s’enfoncer sans trop de difficulté.
Sais-tu qu’Elysium est un terme latin qui fait référence à l’Elysée, plaine de lumière, issue de la mythologie grecque où les êtres humains étaient jugés après leur mort, et où les âmes vertueuses pouvaient résider et trouver enfin le repos ?
Pour découvrir les missions qui se sont posées sur Mars, avec succès ou sans succès, utilise cette carte interactive !
L’orbiteur Mars 3 Il a transmis des informations pendant plusieurs mois. En revanche, l’atterrisseur est tombé en panne 20 secondes après avoir déployé ses instruments.
Une photo sombre et floue du sol martien a été transmise. Mars 3 est la 1 ère machine humaine à s’être posée sur Mars avec succès.
Les deux atterrisseurs identiques comportaient plus de 90 kg d’instruments scientifiques dont des caméras et une station météorologique. Malgré tous ces instruments et les nombreuses données récoltées par les atterrisseurs, ils ne trouvent pas de preuves définitives de vie sur Mars.
La mission de Viking 2 s’arrêta à cause d’un problème de batterie.
En plus d’étudier les roches de Mars, Curiosity a testé avec succès une nouvelle technique d’atterrissage. Pour les gros rovers lourds comme Curiosity, un système d’atterrissage par rétrofusées détachables a été mis au point.
Le système se place au dessus du sol et fait descendre le rover jusqu’au sol avec des câbles. Puis il se détache et part s’écraser plus loin.
La Terre perd le contact avec l’atterrisseur et les sondes juste avant leur entrée dans l’atmosphère. Les essais pour communiquer sont sans succès.
L’atterrisseur et les sondes sont toujours introuvables sur les photos de la surface de Mars.
Spirit et Opportunity pèsent 185 kg et se déplacent sur 6 roues. Spirit a parcouru 7,7km, mais il s’est bloqué dans une dune de sable en 2009. Coincé dans un endroit sans soleil, il ne peut pas se recharger et arrête de communiquer avec la Terre en mars 2010.
Spirit devait fonctionner pendant 90 jours, mais a réussi à tenir plus de 5 ans.
La Terre perd le contact avec Mars polar Lander et les sondes juste avant leur entrée dans l’atmosphère. Les essais pour communiquer sont sans succès.
Mars polar Lander et les sondes sont toujours introuvables sur les photos de la surface de Mars.
Phoenix se met en économie d’énergie pendant l’hiver car il n’y a pas assez de soleil pour recharger ses batteries. Malheureusement, à l’été 2008, les efforts pour le faire redémarrer échouent.
Grâce à cette mission réussie, la présence d’eau gelée dans le sol martien est confirmée.
Les deux atterrisseurs identiques renfermaient plus de 90 kg d’instruments scientifiques dont des caméras et une station météorologique. Malgré tous ces instruments et les nombreuses données récoltées par les atterrisseurs,ils ne trouvent pas de preuves définitives de vie sur Mars.
La mission de Viking 1 prit fin à cause d’une erreur dans sa mise à jour qui coupa la communication avec la Terre.
Pathfinder prend des photos et fait des analyses scientifiques. Il sert aussi de relais au rover Sojourner pour communiquer avec la Terre.
Ils envoient 17050 images à eux deux. Grâce aux analyses de Sojourner et Pathfinder, des traces laissées par de l’eau liquide sont trouvées.
Comme il était le premier rover sur Mars, Sojourner réalisa des expériences sur l’usure des roues et la résistance des matériaux. Des caméras et un système laser l’aident à contourner les obstacles.
Grâce aux analyses de Sojourner et Pathfinder, des traces laissées par de l’eau liquide sont trouvées.
Avant de s’écraser, Mars 6 a réussi à transmettre quelques informations sur sa descente.
Spirit et Opportunity pèsent 185 kg et se déplacent sur 6 roues. Jusqu’à aujourd’hui, le rover Opportunity a parcouru 45km et a analysé 5 000 échantillons de sol. En juin 2018, il est pris dans une tempête de sable qui bloque les rayons du soleil.
Opportunity se met alors en économie d’énergie. Depuis, les essais pour le recontacter sont sans succès. Le 13 février 2019, la NASA annonce la fin officielle de la mission, un record de longévité car sa mission de 3 mois aura duré 14 ans !
Après l’entrée dans l’atmosphère, les capteurs de l’atterrisseur Schiaparelli créé une erreur dans le système de navigation et déclenche trop tôt l’ouverture et le décrochage du parachute. L’atterrisseur fait une chute libre de plus de 3km et s’écrase au sol.
Malgré cet échec, la découverte des défauts du système de navigation aident à l’améliorer pour les prochaines missions.
Au moment de se poser sur Mars, l’angle d’entrée de l’atterrisseur Mars 2 dans l’atmosphère n’était pas bon et il s’écrase au sol.
Son orbiteur est intact et transmet des informations sur la planète rouge pendant plusieurs mois.
L’atterrisseur se pose sur Mars le 19 décembre 2003, mais ne communique pas avec la Terre. On pense d’abord qu’il s’est écrasé au sol, mais on le retrouve 2 ans plus tard grâce aux photos prises par un orbiteur.
Sur les photos, on observe qu’il est à moitié déployé. Après un atterrissage réussi, cette étape est importante pour recevoir de l’énergie solaire et communiquer. Un problème pendant cette étape rend l’atterrisseur hors d’usage.
La phase d’atterrissage, l’étape la plus critique de la mission.Il s’agit de la phase de la mission la plus difficile à contrôler. Elle débute exactement 3 heures avant le contact avec les couches les plus hautes de l’atmosphère de Mars, c’est-à-dire à environ 125 kilomètres au-dessus de la surface martienne.
Objectif Mars: Au coeur de Mars (© CNES, Team SEIS)
Ci-dessous, va découvrir les différentes étapes de cette grande aventure !
le 26 Novembre 2018, InSight s’est posé sur Mars !
Atterrissage : Phase la plus critique de la mission (© NASA- JPL Caltech).
Regarde ci-dessous la rentrée atmosphérique et l'atterrissage d'InSight sur Mars.
Retrace l’atterrissage d’InSight sur le sol martien.
Schéma diachronique de la mission Insight (© Arteclick).
Le choix du site d’atterrissage d’InSight a été difficile. De nombreuses contraintes techniques et scientifiques se sont imposées. L’animation ci-dessous retrace toutes ces difficultées.
Le choix du site d'atterrissage d'InSight a été difficile. De nombreuses contraintes techniques et scientifiques se sont imposées. (© NASA-JPL Caltech).
Atterrissage réussi ! Insight s’est posée avec succès sur la plaine Elysium de Mars !
Atterrissage d'InSight sur Mars (© NASA-JPL Caltech).
Bravo à toutes les équipes !
L'équipe du projet célèbre l'atterrissage réussi d'InSight dans la zone de soutien de la mission à Pasadena, Californie.(© NASA/JPL-Caltech).
Ci-dessous, des photos prises par la sonde spatiale Mars Reconnaissance Orbiter montrent les différentes parties de l’atterrisseur : le bouclier, InSight et le parachute, dispersées sur Mars.
InSight sur l'Elysium planitia (© NASA/JPL/University of Arizona).
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Déploiement d'InSight sur Mars
Choix de la zone de dépose des instrumentsAvant la dépose des instruments, l’équipe de la mission Insight a choisi la zone de dépose à partir des photographies prises par les caméras d’InSight. Puisque le bras robotique d’InSight limite les déplacements à une zone de 3 mètres de longueur pour 2 mètres de largueur, le choix de la zone est très important.
La caméra se déplace de manière à acquérir des images stéréo qui couvrent environ 80 % la couverture du sol martien autour de la sonde. Ces images sont enregistrées et permettent aux ingénieurs de reproduire un modèle numérique du sol martien avec une résolution centimétrique. Ainsi, ils seront en mesure de choisir avec précision le lieu de la dépose de SEIS et celui de HP3.
Les ingénieurs sélectionnent la zone de dépose (© NASA/JPL-Caltech)
Dans dans le laboratoire du Jet Propulsion Laboratory (JPL), Les ingénieurs recréent l’environnement martien d’InSight grâce aux premières photos envoyées par la sonde elle-même.
Les ingénieurs reproduisent le terrain martien (© NASA/JPL-Caltech/IPGP).
Tout y est reproduit, du caillou à la lumière ambiante, ceci afin de préparer le déploiement de SEIS et de HP3. Puis avant chaque mouvement pour piloter InSight, les ingénieurs effectuent des tests et élaborent un ensemble de commandes informatiques sur ForeSight la sonde jumelle d’InSight restée à Terre au JPL.
Tests en laboratoire de la sonde InSight (360 Video) (@ NASA/JPL)
Une fois validées, les commandes sont envoyées à InSight chargée de les exécuter. Etape par étape, ce processus est répété, jusqu’à ce que les instruments soient correctement déployés sur le sol martien.
Fais défiler les images pour voir la mise en route d’InSight sur Mars :
InSight se déploie sur la planète Mars
Le déploiement d'InSight (© Arteclick).
Le 26 Novembre 2018, une fois posée saine et sauve sur les étendues monotones et poussiéreuses de la plaine d’Elysium, la sonde InSight s’attèle comme tu viens de le comprendre à l’ étape essentielle dans le déroulement de sa mission :
Déposer sur le sol martien ses 2 principaux instruments, le sismomètre SEIS et le capteur de flux thermique HP3. Ce déploiement est une étape délicate qui dure plusieurs semaines.
Le déploiement d'InSight sur Mars est une étape délicate qui dure plusieurs semaines (© Arteclick).
La phase critique des opérations de déploiement est découpée en six parties, et s’étend jusqu’à deux mois après l’atterrissage.
Durant cette période, les équipes sont en surveillance continue, et ce contrairement à la phase de mesures scientifiques, où la sonde fonctionne de façon autonome.
Le calendrier des opérations (Sol = 1 journée sur Mars) se déroule de la façon suivante :
Sols 0 - 5 : Initialisation de l’atterrisseur et préparation du déploiement des instruments.
Sols 6 - 18 : Caractérisation de l’espace disponible pour le positionnement des instruments par les caméras et sélection des sites potentiels de dépose les plus intéressants.
Sol 7 - 18 : Début de l’acquisition des données RISE (géodésie).
Sols 19 - 31 : Déploiement du sismomètre SEIS (voir détail ci-dessous). Début des mesures en mode ingénierie.
Sols 32 - 43 : Déploiement du bouclier thermique et éolien WTS sur le sismomètre. Début des mesures scientifiques (monitoring) de SEIS à partir du sol 40.
Sols 44 - 58 : Déploiement du capteur de flux thermique HP3. Devenu inutile, le bras robotique est parqué en position de repos sur l’atterrisseur.
Sols 59 - 69 : Début des opérations de forage avec le pénétrateur HP3.
Déploiement d’InSightIl faut souligner qu’InSight tire l’énergie dont elle a besoin pour effectuer ses travaux de ses panneaux solaires. InSight ne peut donc pas travailler en continu. Il lui faut des périodes de repos avec du soleil pour pouvoir se recharger en énergie.
Les différents instruments d'InSight. (© IPGP/SODERN/CNES).
De plus les limitations de déplacement du bras robotique imposent que SEIS et HP3 soient positionnés au pied de d’InSight, dans une zone qui mesure 3 mètres de longueur pour 2 mètres de largeur.
Voici le 2 ème selfie d'InSight sur Mars. La sonde est en place sur la surface martienne et une fine couche de poussière recouvre InSight. (© NASA/JPL-Caltech).
Installation de SEISLe 19 Décembre 2018, le sismomètre SEIS est déposé de façon prioritaire sur le sol martien.
Sa mission est d’écouter les vibrations du sol de Mars afin de repérer tout signe de secousse sismique montrant une activité géologique interne. Et pour cela, SEIS est un outil incroyablement précis. Il est capable de repérer des soubresauts de la surface avec une précision de 0,000000000250 mètre !
SEIS est déposé sur une surface plane dont l’inclinaison est inférieure à 15°. Celle-ci doit également être capable de supporter le poids du sismomètre et de son bouclier de protection thermique. Enfin, le couplage sismique, c’est-à-dire la qualité du contact entre le sol et les pieds du sismomètre, doit être excellent.
(pour avoir plus d’informations sur la mise en place de SEIS va vite sur : https://www.seis-insight.eu/fr/)
Installation de SEIS sur Mars (© NASA).
Voici la première photo de SEIS prise par InSight depuis la surface de Mars !
Première photo d'InSight depuis le sol martien. À ce moment-là, la caméra est encore recouverte de son capuchon transparent qui la protège de la poussière soulevée lors de l'atterrissage (© NASA/JPL-Caltech).
SEIS est maintenant en position, protégé des vents et des variations thermiques par un bouclier. Tous les tests de mise en place ont été réalisés. Un peu plus de 2 mois après son atterrissage, les premières mesures sismiques peuvent alors véritablement commencer pour dévoiler la structure interne Mars
Installation de HP3Le 12 Fevrier 2019, la sonde HP3 est déposée sur le sol martien à environ 1,5 mètre d’InSight.
Sa mission est de mesurer la température et la conductivité thermique du sous-sol et de déterminer ainsi le flux de chaleur de l’intérieur de Mars. Dit autrement, il s’agit d’un superthermomètre. Grâce à cette information, les planétologues seront en mesure d’estimer la température du manteau et de déduire la présence ou non d’un noyau liquide chaud à l’intérieur de Mars.
Pour prendre ses mesures, HP3 est pourvu d’un pénétrateur capable de fouir le sol martien jusqu’à cinq mètres de profondeur grâce à une taupe mécanique autopropulsée. Elle se déplace avec prudence, de manière à diminuer le plus possible les risques durant la phase du forage, et à maximiser la collecte des données scientifiques. Ces 5 mètres seront atteints par étapes de 50 à 70 centimètres.
Le 28 février 2019, 92 jours après l’atterrissage d’InSight sur Mars les opérations de forage débutent. HP3 devient la première sonde à pénétrer la surface martienne pour atteindre une profondeur de 5 mètres !
La taupe (HP3) mise en place sur Mars (© NASA/JPL-Caltech/DLR).
Animations sur le déploiement d’InSightVoici une animation qui simule la dépose des instruments, compare-la aux vraies images d’InSight.
Dépose de SEIS et HP3. Ils sont stable à une distance similaire d'environ 1,5 mètre d'InSight et distants entre eux d'environ un mètre (© NASA/JPL-Caltech/IPGP).
Fais défiler les images d’InSight sur Mars pour voir le déploiement des instruments.
Installation de RISE
RISE est installée sur Mars : Opération de déploiement photographiée par la caméra IDC. Vue globale de la sonde.(© NASA).
La Terre subit une oscillation toutes les 18 années terrestres lorsqu’elle est poussée et tirée par la Lune. Mars subit une oscillation chaque année martienne (deux années terrestres). RISE nous dira exactement à quel point Mars vacille, en utilisant la même technologie que celle utilisée par votre smartphone pour vous indiquer votre position.
Les premières données !L’équipe de la NASA teste une nouvelle fois les instruments en place sur le sol martien.
Transfert de données, OK ! Communications, OK ! Parfait, tout est prêt pour recueillir les données!
A peine installé sur le sol martien , le sismomètre SEIS enregistre les vents martiens ainsi que certaines vibrations mécaniques dues aux appareils de mesure installés sur InSight.
Bruits sur Mars : InSight détecte le vent martien (© NASA/JPL-Caltech/IPGP/DRL).
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Pilote une expédition scientifique sur une comète !Amuse-toi avec les connaissances que tu as acquises !
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Remerciements à :
Paul Denton
Denton Seismo Ltd UK,www.dentonseismo.co.uk
Traduction en anglais
Nadine Beyeler et Laurence laffargue-Rieder
Traduction en allemand
Philippe Labrot
IPGP, Institut de Physique du Globe de Paris, France
Interaction scientifique
Philippe Lognonné
IPGP, Institut de Physique du Globe de Paris, France
Interaction scientifique
Philippe Laudet
CNES, Centre National d’Etudes Spatiales de Toulouse, France
Interaction scientifique
William Bruce Banerdt
JPL, Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA, USA
Interaction scientifique
Crédits : IPGP, NASA, JPL, CNES, CEA, ETH Zurich et Université de Zürich
