InSight : comment la mission va écouter le cœur de Mars ?

L’atterrissage de la sonde InSight s’est bien passé. Malgré les risques et les nombreux moments critiques de la descente vers Mars, InSight s’est correctement déployé sur son terrain plat. Elle peut désormais commencer à travailler. Cet article vous donne toutes les clefs pour comprendre sa mission.

Qu’est-ce que la mission InSight ?

La mission InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, soit en français « exploration interne par les sondages sismiques, la géodésie et les flux thermiques ») est un projet organisé par la NASA pour déployer un atterrisseur à la surface de Mars le 26 novembre 2018. Pour cela, l’engin est parti le 5 mai 2018 de Californie, à bord du lanceur lourd Atlas V. Il s’est posé sur Mars le 26 novembre 2018.

L’atterrisseur est doté d’un large éventail d’instruments scientifiques afin de permettre aux scientifiques d’analyser le comportement et la structure internes de la planète rouge. Il s’agit de mieux connaître le cœur de Mars et les couches qui la composent, mais aussi d’affiner les modèles concernant les planètes rocheuses, car la seule qui a pu être étudiée avec des instruments sur place est… la Terre.

La planète Mars.
CC Kevin Gill

Pourquoi écouter le « cœur » de Mars ?

Mars a beau être une planète très proche de la Terre, le mystère sur sa composition interne demeure. En particulier, les spécialistes de la géologie planétaire s’interrogent sur la nature du noyau interne de la planète rouge : est-il liquide ou solide ? Quel est son diamètre ? Pour répondre à ces questions, il est nécessaire de placer une sorte de stéthoscope à la surface, en l’espèce un sismomètre.

L’analyse de la géologie martienne permettra aussi de dater à quel moment le champ magnétique s’est dissipé, puisque le phénomène de convection entre le noyau externe et le manteau inférieur, qui en est à l’origine, a cessé, exposant la surface et l’atmosphère aux vents solaires. Et puis, comme l’explique le Centre national d’études spatiales, « parce que cela n’a jamais été fait ! ». C’est une grande première.

Qu’est-ce qu’il y a sous la surface ?
CC NASA

Combien de temps durera la mission ?

À la minute où InSight sera en place sur le sol martien, il est prévu que la mission dure 728 jours terrestres (ou 708 jours martiens), soit pratiquement deux ans. En théorie, la mission de base d’InSight prendra fin le mercredi 25 novembre 2020. 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, les opérations scientifiques à proprement parler débuteront dans la semaine suivant l’atterrissage, c’est-à-dire début décembre. 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.

Déploiement d’InSight avec le sismomètre SEIS au premier plan.
CC NASA

Quand a eu lieu le décollage ?

La fenêtre de tir que la NASA se réservait pour la mission InSight allait du 5 mai au 8 juin 2018. Cela étant dit, l’agence spatiale n’a pas souhaité traîner et a profité d’un créneau favorable dès le 5 mai,à 4h05 du matin, heure du Pacifique, pour donner le top départ. Pour la France métropolitaine, du fait du décollage horaire, le vol est survenu à 13h05, le même jour.

Le décollage a eu lieu depuis la base de lancement de Vandenberg, en Californie.

Le lanceur qui a été utilisé pour cette mission est l’Atlas V, un engin capable d’emporter des charges très lourdes dans l’espace. Il est conçu par l’United Launch Alliance, une coentreprise américaine entre Boeing et Lockheed Martin. La NASA précise que le choix de Vanderberg n’est pas dicté par le hasard : il permet aussi « d’ajouter l’élan de la rotation de la Terre vers l’Est à la poussée du lanceur ».

Quand InSight et Atlas V seront sur le pas de tir.
CC NASA

Où et quand atterrit InSight ?

Il a fallu six mois de voyage pour que la sonde atteigne la planète rouge. Le voyage a touché à sa fin le 26 novembre 2018. Le site d’arrivée qui est retenu se nomme Elysium Planitia, une région près de l’équateur. Ce site volcanique satisfait les buts scientifiques de la mission, bénéficie d’une bonne exposition solaire et limite le risque d’échec avec un sol assez dégagé.

L’atterrissage est la partie la plus critique de l’opération : la sonde est entrée à 6,3 km par seconde dans l’atmosphère. Il a donc fallu décélérer très vite, car l’engin est lourd : sa masse atteint 608 kilos. Un bouclier thermique, un parachute géant et des propulseurs ont servi à freiner InSight pour éviter le crash.

Quels instruments scientifiques ?

InSight est un véritable observatoire géophysique, du fait de la variété de ses instruments scientifiques. Le plus important d’entre eux est le sismomètre SEIS, 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. Elle embarque une sonde thermique, HP³, un magnétomètre, FluxGate, et un baromètre.

Des expériences pourront aussi être conduites avec le système de télécommunication de l’atterrisseur InSight. Ainsi, RISE va servir à mesurer le décalage Doppler et le parcours des communications radio entre InSight et la Terre. Les oscillations relevées permettront alors de déterminer la distribution des structures internes de Mars et ainsi mieux comprendre comment la planète est construite.

Le détail de l'aterrisseur.

Source : NASA

Quel rôle pour les Français ?

Si la mission InSight est pilotée par la NASA, la France y joue un rôle très important car c’est elle qui fournit le sismomètre SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure, ou « expérience sismique pour la structure intérieure »). Celui-ci a mis quinze ans à voir le jour. Il est le fruit d’une coopération entre le Centre national d’études spatiales, l’Institut de physique du globe de Paris et Sodern, une filiale d’ArianeGroup.

Le campus spatial de l’université Paris Diderot, l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse, l’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace, l’Institut de minéralogie et de physique des matériaux et de cosmochimie, le Laboratoire de météorologie dynamique le laboratoire CERMES associé à l’École nationale des ponts et chaussées ont aussi apporté leur concours.

Pour être tout à fait exact, le sismomètre a reçu un appui à l’international puisque l’Imperial College à Londres, l’institut Max-Planck de recherche sur le système solaire de Lindau, l’École polytechnique fédérale de Zurich et le centre Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont été mis à contribution, afin que le sismomètre reste constamment protégé et puisse faire des mesures extrêmement fiables et précises.

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.

InSight veut savoir ce qu’il se passe sous la surface.
CC Stuart Rankin

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. Le déplacement de la partie mobile du pendule sera mesuré électroniquement par un capteur, et celle-ci sera ensuite remise sur sa position d’équilibre par une bobine de contre-réaction.

Le CNES précise que le mécanisme d’équilibrage sert à ajuster l’équilibre du pendule aux conditions d’utilisation réelles (gravité mal connue, défaut de nivellement, influence de la température sur l’équilibre du pendule). Quant à la sphère contenant les pendules, elle est montée sur un berceau métallique fait de trois pieds motorisés, qui permet une mise à niveau très fine par rapport à l’horizontale.

Comment suivre l’actualité d’InSight ?

Plusieurs canaux de communication peuvent être suivis en ligne pour ne rien rater de l’actualité d’InSight. Du côté de la NASA, il existe une rubrique dédiée à la mission sur son portail. Le site propose aussi une galerie regroupant des clichés et vues d’artiste. Si vous préférez passer par les réseaux sociaux, sachez que l’agence spatiale américaine anime des comptes sur Facebook et Twitter.

Si vous voulez plutôt suivre l’actualité relative au sismomètre SEIS, c’est vers l’institut de physique du globe de Paris qu’il faut se tourner. L’institution a mis en effet en place un compte Twitter relayant l’actualité de cet appareil (@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.