Une ingénieuse protection thermique qui utilise l'air martien

Sur Terre, les géophysiciens cherchent toujours à installer les sismomètres dans des endroits ou la température est très stable, l'idéal étant de pouvoir placer les appareils dans d'anciennes galeries ou puits de mines.

Ecorché de l'instrument SEIS, montrant la structure du RWEB (© IPGP/David Ducros).

Sur Mars, les contrastes journaliers extrêmes de température constituent un inconvénient majeur pour les mesures sismiques. Sur le site d'atterrissage de la sonde InSight, la plaine d'Elysium, les météorologues estiment que la différence de température entre le jour et la nuit pourrait atteindre 70 à 80°C. Une situation très inconfortable pour un sismomètre aussi sensible que SEIS, en particulier lorsqu'il s'agit de mesurer des signaux sismiques à longue période (ou basse fréquence). L'influence des fluctuations thermiques décroit effectivement très rapidement avec l'augmentation de la fréquence.

Les ingénieurs responsables du développement du sismomètre d'InSight ont donc cherché à multiplier les protections thermiques. C'est ainsi que les pendules, qui forment le coeur de l'instrument, sont enfermés dans une sphère ou règne un vide poussé, et dont l'intérieur est recouvert d'un écran thermique. Cependant, ces précautions ne sont pas suffisantes, et la sphère elle-même est placée à l'intérieur d'une protection thermique sophistiquée, appelée RWEB (Remote Warm Enclosure Box).

Des alvéoles pour piéger le gaz carbonique martien

Pesant 0,75 kilogramme et mesurant environ 42 centimètres de diamètre, ce couvercle hexagonal met à profit les propriétés isolantes exceptionnelles d'un allié insoupçonné : l'atmosphère martienne elle-même !

Le CO₂ qui constitue l'air martien possède en effet la propriété de stagner dans tout interstice pour peu que l'épaisseur entre la paroi chaude et la paroi froide soit plus faible que 2 centimètres, et ce quelque soit les différences de température entre l'intérieur et l'extérieur.

Une succession de couches de Mylar®, un autre matériel connu pour sa faible conductivité thermique et utilisé pour fabriquer des couvertures de survie, entoure donc la sphère. Chaque couche est espacée de la suivante par un espace mesurant moins de 2 centimètres d'épaisseur, pour piéger efficacement le dioxyde de carbone. L'intérieur de chaque couche est argenté, tandis que l'extérieur est au contraire doré, ce qui accentue encore l'isolation thermique.

Le sommet du RWEB est occupé par une petite tige terminée par une sphère qui permet sa préhension par le grappin à cinq doigts du bras robotique de l'atterrisseur InSight, et qui forme donc une sorte de poignée.

Cadran solaire

Autour de la poignée se trouve un petit cadran solaire. Il permettra aux géophysiciens d'estimer l'azimut, c'est à dire l'orientation du sismomètre par rapport au pôle nord de la planète rouge, à partir de la connaissance de la position du sismomètre sur Mars et de l'heure de la mesure de la direction de l'ombre.

Le cadran ne servira cependant pas bien longtemps. Une fois au sol, le couvercle thermique RWEB, qui renferme donc la sphère du sismomètre et ses trois pendules, sera effectivement vite recouvert par une autre cloche de protection contre la température et les vents, le WTS.

Dernière mise à jour : 18 septembre 2017