InSight

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InSight

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Vue d'artiste de l'atterrisseur InSight

Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine Étude structure interne de Mars
Type de mission atterrisseur
Statut en cours de développement
Lancement Mars 2016
Fin de mission 10 septembre 2018
Durée 2 ans
Durée de vie 720 jours terrestres
Autres noms GEMS
Source énergie Panneaux solaires
Atterrissage 20 septembre 2016
Programme Discovery
Site http://insight.jpl.nasa.gov
Principaux instruments
SEIS Sismomètre passif
HP3 Capteur de flux de chaleur

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport pour exploration intérieure à l'aide de recherches sismiques, de la géodésie et de transport de chaleur) est une mission de la NASA vers Mars dont le lancement est prévu en mars 2016. Il s'agit d'un atterrisseur qui doit se poser à la surface de Mars et qui emporte deux instruments scientifiques : un sismomètre et un capteur de flux de chaleur s'enfonçant jusqu'à 5 mètres sous la surface du sol. Tous deux doivent fournir des données qui contribueront à mieux connaitre la structure et la composition interne de Mars, un des aspects de la planète qui n'a jusqu'à présent pas été étudié. L'objectif scientifique de la mission est de reconstituer le processus de formation et d'évolution des planètes rocheuses du système solaire — Mercure, Vénus, la Terre, Mars — ainsi que de la Lune. Les résultats déduits des investigations menées par la sonde spatiale pourraient avoir des répercussions importantes dans plusieurs disciplines scientifiques. La sonde réutilise l'architecture de l'atterrisseur Phoenix. L'atterrisseur InSight a été sélectionné en 2012 dans le cadre du programme Discovery qui regroupe des missions à coût modéré avec un cycle de développement rapide.

Genèse du projet[modifier | modifier le code]

En juin 2010 la NASA lance un appel à propositions pour sélectionner la douzième mission du programme Discovery qui est dédié aux projets d'exploration spatiale à coût modéré. L'agence spatiale reçoit 28 propositions et sélectionne en mai 2011 trois d'entre elles. InSight est proposé par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) avec la participation d'équipes scientifiques de plusieurs pays. Les deux autres missions sont [1]:

  • Titan Mare Explorer (TiME) doit fournir la première mission d'exploration directe d'un environnement océanique extraterrestre en amerrissant et en flottant sur une mer d'éthane et de méthane liquide de Titan, la lune de Saturne.
  • Comet Hopper (CHopper) est une sonde spatiale qui doit effectuer plusieurs atterrissages à la surface d'une comète et étudier les changements provoqués par le Soleil.

Les trois équipes finalistes reçoivent chacune 3 millions de dollars pour réaliser une étude de conception détaillée. En août 2012, la NASA choisit sur la base de ces documents InSight dont le lancement est planifié pour mars 2016. Conformément au cahier des charges des missions du programme Discovery, la mission sélectionnée a un budget plafonné à 425 millions de dollars hors coût de lancement[2] ,[3].

InSight était baptisé initialement GEMS (Geophysical Monitoring Station pour Station de surveillance géophysique) mais son nom a été modifié début de 2012, pour éviter une confusion avec l'observatoire spatial rayons X GEMS (Gravity and Extreme Magnetism SMEX) en cours de développement à la NASA[4].

Objectifs de la mission[modifier | modifier le code]

Vue d'artiste de la structure interne de plusieurs corps rocheux du système solaire (la Terre, Mars et la Lune)

L'objectif principal d'InSight est d'étudier la structure interne de la planète Mars, qui partage de nombreuses caractéristiques avec les quatre autres planètes telluriques (c-a-d rocheuses) de notre système solaire. Comme la Terre, Mars résulte de l'accrétion initiale de nombreux corps rocheux qui a été suivie, lorsque la masse du corps en formation a dépassé une certaine taille, d'un échauffement interne entretenu par la chaleur dégagée par la radioactivité naturelle de certains éléments. Cet échauffement a déclenché un processus de différenciation planétaire : les matériaux les plus denses se sont enfoncés vers le centre tandis que les matériaux moins denses migraient vers la surface. Il en est résulté la formation d'un noyau planétaire, entouré d'un manteau et d'une croûte. Mars présente l'avantage par rapport à la Terre d'être géologiquement moins active (notamment absence de plaques tectoniques). Sa structure interne conserve donc les traces de ce processus de formation initial. En étudiant la taille, l'épaisseur, la densité et l'ensemble de la structure de la planète Mars - noyau, manteau et croûte, ainsi que la vitesse à laquelle la chaleur s'échappe de l'intérieur de la planète, InSight fournira un aperçu des processus évolutifs de toutes les planètes rocheuses qui se sont déroulés il y a plus de quatre milliards d'années[5].

L'objectif secondaire de la mission est de mener une étude approfondie de l'activité tectonique et des impacts de météorites sur Mars, ce qui pourrait accroître nos connaissances sur les processus similaires sur Terre[5].

Pour remplir sa mission InSight doit mener six études scientifiques[5] :

  • Déterminer la taille, la composition et l'état (solide ou liquide) du noyau planétaire,
  • Déterminer l'épaisseur et la structure de la croûte,
  • Déterminer la composition et la structure du manteau,
  • Déterminer l'état thermique des structures internes de Mars,
  • Mesurer la force, la fréquence et la distribution géographique de l'activité sismique interne de la planète,
  • Mesurer la fréquence des impacts de météorites à la surface de Mars.

L'atterrisseur[modifier | modifier le code]

Insight reprend l'architecture de l'atterrisseur Phoenix et doit être réalisé par le même constructeur Lockheed Martin Space Systems à Denver dans le Colorado. La sonde spatiale doit utiliser une avionique reflétant l'état de l'art développée pour les sondes Mars Reconnaissance Orbiter et GRAIL. InSight doit être alimenté par des panneaux solaires. Pour qu'il survive à l'hiver martien, il est prévu que le site d'atterrissage soit situé à l'équateur. La durée de vie minimale est de 2 ans (soit 1 année martienne).

Les instruments scientifiques[modifier | modifier le code]

La charge utile d'InSight est composée de deux instruments scientifiques qui doivent être déposés sur le sol de Mars à l'aide d'un bras télécommandé :

  • Le Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS, expérience sismique pour la structure intérieure) est un sismomètre à trois axes qui prendra des mesures précises des séismes et autres activités internes sur Mars afin de mieux comprendre l'histoire de la planète et de sa structure. SEIS comprend d'une part trois capteurs sismiques très large bande avec leurs capteurs de température. Ces instruments sont enfermés dans une sphère isolée sur le plan thermique et dans lequel le vide est fait. SEIS comprend d'autre part trois capteurs sismiques courte période également accompagnés de capteurs de température[6]. SEIS est fourni par le CNES, avec la participation de l'Institut de physique du globe de Paris (IPGP), l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH), l'Institut Max-Planck de recherche sur le Système solaire (MPS), l'Imperial College London, l'Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (ISAE) et le Jet Propulsion Laboratory. La première version de SEIS a été embarquée sur la sonde spatiale soviétique Mars 96 détruite au cours de son lancement puis a été successivement proposé sur plusieurs projets de mission qui n'ont jusqu'à présent pas abouti : NetLander, ExoMars (dans l'ensemble instrumental Humboldt), International Lunar Network, Selene-2[7].
  • L'instrument Heat Flow and Physical Properties Package (HP3, ensemble instrumental flux de chaleur et propriétés physiques), fourni par l'agence spatiale allemande (DLR), est un capteur de flux de chaleur qui s'enfoncera jusqu'à une profondeur 5 mètres dans le sous-sol martien, plus profondément que tous les outils utilisés jusque là sur Mars : pelles, foreuses et sondes. C'est la première fois qu'un instrument de ce type est utilisé sur le sol d'une autre planète que la Terre. HP3 doit mesurer la quantité de chaleur dégagée par le noyau de Mars et fournir ainsi des indices sur l'histoire thermique de la planète [8].

En plus de ces instruments, la mission comprend une expérience de radio-science baptisée Rotation and Interior Structure Experiment (RISE, expérience rotation et structure intérieure). Le système de télécommunications de InSight sera mis à contribution pour mesurer, via l'effet Doppler induit sur les transmissions radio, les oscillations de l'axe de rotation de Mars. Celles ci liées l'absence d'homogénéité de l'intérieur de la planète doivent permettre de mieux comprendre la structure interne de Mars[9].

Insight emporte également une caméra, semblable aux NavCam des rovers MER, montée sur le bras de l'atterrisseur. Celle-ci doit prendre des images en noir et blanc des instruments installés sur le plateforme de l'atterrisseur et fournir une vue stéréoscopique de la portion de sol où le sismomètre et le capteur de flux de chaleur seront installés. Elle sera ensuite utilisée pour aider les ingénieurs et les scientifiques à déployer les instruments au sol. Avec un champ optique de 45 degrés, la caméra fournira également une vue panoramique de l'environnement immédiat du site d'atterrissage. Une deuxième caméra, analogue aux Hazcam des MER et dotée d'un objectif grand angle de 120 degrés sera montée sous le bord de la plateforme de la sonde et fournira une vue complémentaire sur la zone de déploiement de l'instrument[9].

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

InSight sera lancée en mars 2016 et devrait arriver à la surface de Mars fin 2016. Une fois InSight posée vers le 20 septembre 2016, environ 60 jours sont consacrés au déploiement des instruments avec une marge de 20 jours. Les premières données scientifiques seront obtenues en octobre 2016. Il est prévu que la sonde spatiale collecte durant deux ans des données sur les processus internes de la planète et sur sa sismologie avec une fin de mission programmée le 18 septembre 2018[10].

Participants[modifier | modifier le code]

L'équipe du projet InSight comprend des scientifiques de nombreux pays : États-Unis, de la France, de l'Allemagne, de l'Autriche, de la Belgique, du Canada, du Japon, de la Suisse et du Royaume-Uni.

Bruce Banerdt[11] est le responsable scientifique (Principal Investigator) du projet. Ce géophysicien planétaire a une longue carrière consacrée à l'étude des processus qui modifient la surface des planètes. Suzanne Smrekar[12], dont les recherches portent sur l'évolution thermique des planètes et qui a contribué au développement et au test de nombreux instruments conçus pour mesurer les propriétés thermiques et les flux de chaleur sur d'autres planètes est la responsable Scientifique adjointe (Deputy Principal Investigator). Philippe Lognonné, de l'Institut de Physique du Globe de Paris et de l'Université Paris Diderot, specialiste en sismologie planétaire, est le responsable scientifique du Sismomètre SEIS (SEIS Principal Investigator) [13]. Tlman Spohn, spécialiste en géodynamique planétaire, est le responsable scientifique de l'expérience de flux de chaleur HP3 (HP3 Principal Investigator). Sami Asmar, un spécialiste des ondes radio[14], est le responsable de l'instrument RISE. Le projet est piloté par Tom Hoffman assisté par Henry Stone. [15]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « NASA Selects Investigations For Future Key Planetary Mission », NASA (consulté le 6 May 2011)
  2. (en) Kate Taylor, « NASA picks project shortlist for next Discovery mission », sur TG Daily,‎ 9 mai 2011 (consulté en 2011-05-20)
  3. (en) « New NASA Mission to Take First Look Deep Inside Mars », NASA,‎ 20 aout 2012
  4. JPL changes name of Mars mission proposal - Glendale NewsPress
  5. a, b et c (en) « InSight: Science objectives », NASA/Jet Propulsion Laboratory (consulté le 23 aout 2012)
  6. « SEIS : configuration pour Mars », Institut de physique du globe de Paris (consulté le 23 aout 2012)
  7. « SEIS : histoire d'un sismomètre planétaire », Institut de physique du globe de Paris (consulté le 23 aout 2012)
  8. (de) « GEMS: "Maulwurf" soll das Marsinnere erforschen », Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt,‎ 26 mai 2011
  9. a et b (en) « InSight : technology », NASA/JPL (consulté le 21 aout 2012)
  10. (en) « InSight : mission overview », NASA/JPL (consulté le 21 aout 2012)
  11. (en) « JPL Science: People - Bruce Banerdt », Website, NASA's Jet Propulsion Laboratory
  12. (en) « JPL Sciences: People - Sue Smrekar », Website, NASA's Jet Propulsion Laboratory (consulté le 2 December 2011)
  13. « Site SEIS du CNES », Website, CNES (consulté le 7 July 2013)
  14. (en) « JPL Science and Technology: Sami Asmar », Website, NASA's Jet Propulsion Laboratory
  15. (en) « INSIGHT NASA Fact sheet », Website, NASA's Jet Propulsion Laboratory (consulté en 7 juillet2013)