Un instrument ultrasensible et ultrarésistant, déployé robotiquement 

Un pendule VBB à côté de la sphère de confinement sous vide (© IPGP/SODERN/CNES).Le sismomètre très large bande qui équipe la sonde InSight est un instrument extrêmement sophistiqué, qui a demandé plus de deux décennies de développement aux ingénieurs. Il bénéficie de tout le travail réalisé sur des missions précédentes, en particulier Mars 96 et NetLander, qui n'ont malheureusement pas aboutis.

Au coeur de l'appareil se trouvent trois pendules ultra-sensibles, qui détecteront les plus infimes mouvements de la surface martienne. Le déplacement de la partie mobile du pendule sera mesuré avec une grande précision de manière électronique. Un mécanisme de contre-réaction ramènera en permanence la partie mobile sur sa position d'équilibre, ce qui permettra d'accroitre encore les performances de la mesure.

A ce stade, nous disposons déjà d'un pendule parfaitement fonctionnel. Mais plusieurs perfectionnements ont été nécessaires pour adapter l'ensemble aux conditions martiennes.

Pour ajuster très finement les pendules à la gravité martienne, un dispositif motorisé d'équilibrage a ainsi été conçu par les ingénieurs. De plus, chaque pendule est aussi équipé d'un mécanisme spécifique de compensation thermique, qui va permettre de contrer les sautes de température, très importantes sur la planète Mars.

Sur Mars, le facteur le plus hostile aux sismomètres est sans nul doute les énormes variations de température qui ont lieu entre le jour et la nuit, et au cours des saisons. Le sismomètre SEIS possède donc plusieurs barrières thermiques.

Le sismomètre SEIS : de l'extérieur vers le centre, on distingue le bouclier thermique et éolien WTS, l'enveloppe de protection thermique RWEB, puis l'enceinte de confinement sphérique qui protège les pendules VBB. Le berceau de mise à niveau motorisé ainsi que les capteurs de courte période sont également visibles (© IPGP/David Ducros).

A l'image d'une poupée russe, les trois pendules sont installés dans une sphère en titane ou règne un vide poussé. Cette sphère est recouverte par un couvercle de protection alvéolée qui utilise l'atmosphère martienne comme un isolant thermique supplémentaire. Enfin, l'ensemble est placé sous un lourd bouclier thermique et éolien, dont le rôle de minimiser les contrastes thermiques, et d'offrir une protection contre les rafales de vents.

Contrairement aux missions Viking, où les sismomètres étaient restés fixés sur le pont de l'atterrisseur, InSight dispose de la capacité à déposer le sismomètre au sol, grâce à un bras robotique muni d'un grappin. Dans un premier temps, le bras saisira le sismomètre pour le poser au sol. Un cordon ombilical semi-rigide relie le sismomètre à un boitier électronique situé à l'intérieur de l'atterrisseur InSight, et qui permet l'alimentation électrique, la numérisation des signaux et l'échange des données avec l'ordinateur de bord de l'atterrisseur.

La sphère contenant les pendules est montée sur un berceau métallique doté de trois pieds motorisés, qui permet une mise à niveau très précise par rapport à l'horizontale. La qualité de l'installation au sol est effectivement primordiale pour assurer un fonctionnement optimal du sismomètre.

Bruce Banerdt, le responsable scientifique de la mission InSight, pointe vers un sismomètre terrestre Wielandt-Streckeisen STS2, installé juste sous le sismomètre martien SEIS (© NASA/JPL-Caltech/Lockheed Martin)

C'est seulement lorsque l'instrument sera parfaitement positionné que le bouclier thermique et éolien le recouvrira. Toutes les conditions seront alors réunies pour entamer les mesures, qui s'étaleront sur une période de deux années terrestres.

Dernière mise à jour : 2 février 2018