La mission InSight

La mission InSight

4 juillet 2018 0 Par SpaceExplorerW Whitney

A l’heure où une énorme tempête de poussière s’abat sur Mars et qui a rendu le rover Opportunity presque hors service, l’atterrisseur InSight est en route pour la planète rouge. Le lancement s’est déroulé le 5 mai 2018 depuis la Vandenberg Air Force base en Californie. Mais en quoi consiste la mission InSight ?

Illustration de la mission InSight. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

La mission InSight (INterior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) est une mission de géophysique de la NASA. Cette mission a pour but d’étudier la structure interne de la planète rouge par le biais d’un atterrisseur possédant des instruments scientifiques qui analyseront les « signes vitaux » de mars : un sismomètre (Seismic Experiment for Interior Structures) qui analysera l’activité du sol de mars, c’est-à-dire qu’il pourra déterminer la taille de son noyau et détecter les séismes martiens (ainsi que les impacts de météorites). Il possède également un capteur HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) dont le but sera d’évaluer le refroidissement de la planète et ses propriétés thermiques, s’ajoutant aux deux équipements, RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) qui est un instrument qui aidera à analyser les changements de l’axe de rotation de Mars.

C’est la première fois qu’une mission est réalisée pour analyser la structure interne de la planète rouge depuis sa création il y a 4,5 milliards d’années.

Image d’artiste représentant la découpe de la planète Mars, montrant sa structure interne. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

Les différents instruments scientifiques aideront à comprendre comment les différences et les points communs entre Mars et la Terre par exemple en tant que planètes rocheuses. Mais également comment se développent les séismes sur Mars : sur Terre, ils sont provoqués principalement par le mouvement des plaques tectoniques mais sur Mars on pense qu’ils sont provoqués par l’activité volcanique et la formation de crevasses dans la croûte martienne mais également les chutes de météorites. La NASA avait déjà envoyé un sismomètre via le programme Viking grâce à des atterrisseurs fixes aussi sauf que le sismomètre était placé sur l’atterrisseur et non pas directement sur le sol, ce qui causait des bruits non désirés.

Les scientifiques espèrent que grâce à la mission InSight, ils pourront détecter entre une dizaine et une centaine de séismes martiens sur l’équivalent de deux ans sur Terre.

Cette mission permettra de connaître comment les volcans sur Mars se sont formés, en effet c’est l’une des planètes avec le plus d’activité volcanique du système solaire. Le capteur HP3 aidera à analyser la chaleur du sol pour la première fois (jusqu’à  5 mètre de profondeur) ce qui permettra de comprendre la formation de ces volcans.Grâce aux résultats de ces futures analyses, les scientifiques pourront identifier comment la chaleur du sol de la planète rouge influe les conditions climatiques à la surface.

Le sismomètre (SEIS) est supervisé par le CNES et en partenariat avec le Max Planck Institute for Solar System Research, le Jet Propulsion Laboratory (NASA), l’Imperial College, l’institut Fédéral Suisse de Technologie, l’Institut de Physique du Globe de Paris et SODERN (groupe EADS).

L’arrivée d’InSight sur Mars est prévue le 26 Novembre 2018 vers 12h. Pour l’instant l’atterrisseur doit parcourir environ 485 millions de kilomètres pour arriver jusque Mars. Il se posera dans la région volcanique de Elysium Planitia.

Quelques petits détails techniques à propos d’InSight…

Descriptions des differents composants de l’atterrisseur InSight. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

L’atterrisseur en lui-même pèse près de 358 kg (incluant les instruments scientifiques qui pèsent environ 50 kg) et mesure entre 83 à 108 centimètres de haut. Avec ses panneaux solaires déployés, il mesure environ 6 mètres de largeur. Son bras robotique fait 2,4 mètres de long. Et tout fonctionne grâce à des batteries au lithium et deux panneaux solaires qui peuvent produire seulement entre 600 et 700 watts en journée ensoleillée (énergie suffisante pour faire fonctionner un Blender ménager) et entre 200 et 300 watts si les panneaux sont recouverts de poussière. InSight possède également deux caméras se trouvant sur le bras robotique et une sur sa plateforme.

Les CubeSats MarCO.

Illustration des CubeSats MarCO en route pour Mars. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

A bord du lanceur Atlas V, InSight ne fut pas lancé seul en direction de Mars. En effet un lot de deux CubeSats (micro satellites) nommés MarCO 1 et 2 (Mars Cube One) est parti en même temps que l’atterrisseur et se dirigent également vers la planète rouge. C’est le premier lancement de technologie CubeSat en direction d’une autre planète que la Terre. Le but de ces deux nanosatelites est de transmettre les données d’InSight dès son arrivée sur Mars. Et si tout fonctionne correctement, cette technologie permettra d’offrir de nouvelles capacités de communication et de transfert de donnée dans de futures missions. Bien sûr, le succès de la mission InSight n’est pas dépendant des CubeSats MarCO .

Le trajet jusque Mars.

Schéma illustrant la trajectoire que fera la sonde pour arriver jusqu’à la planète rouge. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

Comme je l’ai expliqué plus haut, InSight devrait arriver le 26 Novembre 2018 vers 12h. C’est-à-dire un voyage qui durera 205 jours et qui nécessitera des corrections de trajectoire pour arriver correctement en orbite martienne pour après pouvoir s’y poser. Il utilisera une trajectoire de type 1, c’est-à-dire que l’angle entre la position de la Terre lors du départ, le Soleil et la position de Mars à l’arrivée, sera inférieur à 180° (il devrait n’être que d’environ 110°). Plus simplement, il fera moins de la moitié d’un cycle autour du Soleil. Il y aura 6 corrections de trajectoires prévues, sur la coque de protection de l’atterrisseur il y a 8 propulseurs qui serviront à ces corrections.  Ils sont placés sur l’atterrisseur et le long de la coque. Ces huit propulseurs sont divisés en deux parties : 4 propulseurs qui serviront à la correction de trajectoire et les 4 autres (plus petits) serviront au contrôle du système de réaction et aideront au maintien de l’atterrisseur à l’altitude désirée.

Animation représentant la sonde en phase de croisière vers Mars. Credit: NASA/JPL-CALTECH.

La première correction s’est faite le 22 mai 2018, à la base l’Atlas V a été programmé pour justement ne pas visé Mars. En effet pour des raisons de protection planétaire (le premier étage étant beaucoup trop grand pour être totalement stérilisé et éviter d’éventuelles contaminations), le premier étage Centaur (qui contient l’atterrisseur) doit avoir un taux de probabilité de crash sur Mars inférieur à 10-4 sur une durée de 50 ans. C’est grâce aux différentes corrections de trajectoire durant sa phase de croisière que petit à petit la sonde sera remise sur le chemin de Mars.

Entrée atmosphérique et descente finale.

Description de l’entrée atmosphérique et de l’atterrissage d’InSight. Credit: NASA/JPL.

Dès son approche vers Mars, 7 minutes avant l’entrée atmosphérique, la sonde se débarrassera de l’étage de croisière, ne laissant que le « véhicule d’entrée », sa coque protectrice, le bouclier thermique et l’atterrisseur.  Après cette séparation, InSight transmettra via une antenne omnidirectionnelle placée à l’arrière de la coque protectrice, -appelée antenne patch circulaire- un signal radio. Trente secondes après la séparation, la sonde commencera à s’orienter vers l’endroit où s’effectuera l’entrée atmosphérique.

Il se passera environ 3,5 minutes entre la friction atmosphérique et le déploiement du parachute. La température extérieure au niveau du bouclier thermique s’élèvera jusqu’à 1,500 degrés Celsius. La descente en parachute durera 3 minutes. Durant cette phase de descente, environ 25 secondes après le déploiement du parachute, la sonde se débarrassera du bouclier thermique et déploiera ses trois pieds. Environ 75 secondes après l’ouverture du parachute, la sonde commencera à utiliser son radar pour détecter la distance au sol. La vitesse de descente sera d’environ 60 mètres par seconde.

Après la séparation de l’atterrisseur, ses 12 moteurs s’allumeront pour contrôler la descente. Le logiciel de guidage à bord prendra alors le contrôle de la descente. Si l’atterrissage calculé se trouve trop près du reste de la sonde larguée précédemment, l’ordinateur de bord calculera une nouvelle trajectoire sécurisée pour éviter toute collision. Aucune tempête de sable n’est prévue. Le jour de l’atterrissage, ce sera le premier jour ou « sol » martien de la mission InSight, le sol zéro.

Votre nom à bord d’InSight ?

Photo d’une des deux puces electroniques qui contiennent 2,429,807 noms de personnes du monde entier (dont le mien 😉 ).

Eeeeet oui, l’année dernière la NASA proposait au grand public d’envoyer son nom à bord d’InSight. Il suffisait juste de s’enregistrer sur ce site et cela generait un “boarding pass” (billet d’embarquement) fictif estampillé du patch de la mission. Un joli souvenir de cette grande mission !

Mon billet pour Mars ! La classe non ? 😉

Cette mission nous aidera à mieux comprendre le fonctionnement de la planète rouge, comment elle s’est formée et savoir si elle pourrait être potentiellement habitable par des humains. Car découvrir Mars est devenue l’idée principale de certaines agences spatiales mais également d’entreprises privées comme Space X et son projet de colonie martienne. Arriverons-nous un jour à envoyer des humains sur Mars ? C’est ce que la prochaine génération aura peut être l’occasion de voir le futur.


Credit image de Une: NASA/JPL-CALTECH.