Le CNES s’envolera vers Mars avec InSight

Le CNES s’envolera vers Mars avec InSight

Lors d’une conférence de presse, le président du CNES Jean-Yves Le Gall a rappelé l’importance de la contribution de l’agence française via l’instrument SEIS de la sonde InSight de la NASA. Le but ? Comprendre la géologie interne de Mars.

En anglais, InSight signifie Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, soit en français Exploration interne par les sondages sismiques, la géodésie et les flux thermiques. InSight, qui a été sélectionnée en 2012, est aussi la douzième sonde qui a été développée dans le cadre du programme Discovery de la NASA. Lors de son décollage prévu le 5 mai prochain, elle emportera un instrument essentiel, appelé SEIS (voir plus bas), pour comprendre la géologie interne de Mars. Ce dernier ayant été développé avec le CNES, nous étions le 19 avril au siège de l’agence spatiale française à Paris afin d’assister à une conférence de presse en présence de son président Jean-Yves Le Gall et d’autres responsables du défi technique que représente SEIS.

Dans la vidéo CNES ci-dessous, Jean-Yves Le Gall résume les enjeux de la mission InSight.

InSight est seulement la deuxième mission martienne de ce programme après Mars Pathfinder qui a permis de déployer le petit rover Sojourner en 1997. Initié en 1992, Discovery a pour objectif de développer des sondes d’exploration planétaire à coût modéré (moins de 450 millions de dollars). C’est ainsi que cet atterrisseur reprend l’architecture de la sonde Phoenix qui s’est posée près de la calotte polaire nord de Mars en 2008. InSight a pour mission d’étudier la structure interne. C’est d’ailleurs la première mission dédiée à la géophysique qui est envoyée vers la planète Rouge. L’objectif scientifique est donc de comprendre la formation de la planète et son évolution. Il s’agit ainsi de connaître la structure et la composition du manteau et de la croûte. «On sait que Mars a peut-être un noyau liquide mais la structure du manteau n’est pas connue», souligne ainsi Philippe Lognonné responsable scientifique de l’instrument SEIS embarqué sur la sonde.

Le président du CNES Jean-Yves Le Gall lors de la conférence de presse du 19 avril au siège parisien de l’agence spatiale française. Crédit : Cité de l’espace/Antoine Meunier

Le président du CNES Jean-Yves Le Gall lors de la conférence de presse du 19 avril au siège parisien de l’agence spatiale française.
Crédit : Cité de l’espace/Antoine Meunier

Une extrême sensibilité

Le nerf central de la charge utile d’InSight c’est en effet le sismomètre SEIS, dont l’acronyme se traduit par Seismic Experiment for Interior Structure ou Expérience Sismique pour la Structure interne. Cet instrument a été développé par le CNES, l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris), l’école polytechnique de Zurich, l’ISAE-Supaéro de Toulouse, l’Institut allemand Max Planck, l’Imperial College de Londres et le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena.

Maquette de l’instrument SEIS exposée lors de la conférence de presse du 19 avril au CNES. Crédit : Cité de l’espace/Antoine Meunier

Maquette de l’instrument SEIS exposée lors de la conférence de presse du 19 avril au CNES.
Crédit : Cité de l’espace/Antoine Meunier

Ce n’est cependant pas la première fois qu’un sismomètre est embarqué sur un vaisseau spatial. Dès les années 1960, les sondes lunaires Ranger 3 à 5 en étaient équipées. En 1976, les vaisseaux Viking en étaient également pourvus. Mais «le sismomètre de Viking n’était sans doute pas adapté et nous avons probablement écouté le vent martien», rappelle Jean-Yves Le Gall, le président du CNES. De plus, une première version de SEIS a même été embarquée sur la sonde russe Mars 96, malheureusement perdue suite à une défaillance au lancement. D’un poids de 3 kilogrammes, l’instrument doit être déployé au sol à l’aide du bras articulé d’InSight.

La vidéo ci-dessous montre cette procédure. On constate que le déploiement se fait en 2 temps : tout d’abord, dépose de SEIS puis le bras le recouvre de sa «cloche» de protection. Ensuite, un deuxième instrument, HP3 (détaillé plus bas) chargé de mesurer la température jusqu’à 5 m sous la surface est posé à son tour.

SEIS doit pouvoir détecter les «tremblements de Mars» et les impacts de météorites afin de permettre de visualiser l’intérieur de la planète. Conçu par la Sodern, filiale d’ArianeGroup qui a notamment fourni les viseurs d’étoiles de la sonde Dawn, le cœur de SEIS comporte ainsi 3 sismomètres à large bande de type VBB (Very Broad Band) d’une extrême sensibilité. «Ils peuvent ainsi détecter des déplacements de la taille d’un atome d’hydrogène», précise Franck Poirrier le PDG de la Sodern. Ces 3 capteurs sont protégés dans une sphère en titane, soudée au laser et où règne un vide poussé, qui est fournie par le JPL. C’est d’ailleurs pour des problèmes d’étanchéité de cette même enceinte, aujourd’hui parfaitement résolus, que la NASA a décalé le tir d’InSight, de la fenêtre 2016 à la fenêtre 2018.

La vidéo CNES ci-dessous revient sur les défis techniques de l’instrument SEIS et explique comment il nous permettra d’écouter battre le cœur de Mars.

50 kilogrammes de charge utile

Quatre autres instruments complètent la charge scientifique, à commencer par le capteur de flux de chaleur HP3, conçu par l’agence allemande DLR. Ce dispositif doit donner des indices sur l’histoire thermique de Mars. L’expérience rotation et structure intérieure RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) doit mesurer les variations de l’axe de rotation de la planète. InSight embarque également la charge utile d’instruments auxiliaires APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite) qui doit fournir le contexte nécessaire à l’interprétation des données (température, vitesse du vent, pression atmosphérique, etc…). Enfin, les principaux instruments seront déployés à l’aide du système de déploiement des instruments (IDS) composés d’un bras articulé et de deux caméras. À noter, InSight embarque également 2 passagers supplémentaires ; en l’occurrence les 2 nano-satellites Mars Cube One (MarcCO). 

La vidéo du JPL ci-dessous présente la mission de ces 2 nano-satellites.

D’une masse de 13,5 kilogrammes, ils doivent servir à titre expérimental de relais de télécommunications entre la Terre et InSight pour suivre cette dernière au cours de sa descente vers Elysium Planitia, le site retenu pour l’atterrissage. Celui-ci se trouve à 1000 kilomètres au nord-Ouest du cratère Gale qui n’est autre que le terrain de jeux du rover Curiosity actuellement à pied d’œuvre. Mission à 500 millions de dollars, dont une contribution à hauteur de 100 millions pour le CNES, InSight atteint 694 kilogrammes à la pesée dont 358 rien que pour la sonde. Grâce à ses panneaux solaires, qui doivent lui garantir une puissance comprise entre 600 et 700 watts, elle doit pouvoir fonctionner deux ans dans les sables de Mars après une phase préalable de tests de trois mois. Prévu pour un lancement le 5 mai prochain à l’aide d’un lanceur Atlas V, son arrivée sur la planète Rouge est attendue pour le 26 novembre prochain.

Le 5 mai, la Cité de l’espace se mobilise avec le CNES afin que ses visiteurs puissent suivre en direct le départ d’InSight. Cet événement fera aussi l’objet d’une retransmission vidéo sur YouTube.