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Sismomètre SP

Un sismomètre miniature usiné dans une puce de silicium

En plus de ses pendules à très large bande VBB, le sismomètre SEIS sera épaulé dans sa tâche par un jeu de trois capteurs à courte période (SP), qui sont sensibles à des ondes sismiques dont la fréquence dépasse le Hertz (1 vibration par seconde).

Le capteur courte période du sismomètre SEIS (© Imperial College London).Le capteur courte période du sismomètre SEIS (© Imperial College London)Le rôle du sismomètre courte période, qui ne fait pas partie des instruments critiques de la mission, est d'offrir une redondance partielle en cas de défaillance du sismomètre très large bande. Sensible à une gamme de fréquence (les géophysiciens parlent de bande passante) qui s'étale de 0,1 Hz à 40 Hz, il recouvre effectivement partiellement celle étudiée par les pendules très large bande VBB.

Par définition conçu pour réagir à des fréquences plus hautes que celles exploitables par le sismomètre très large bande (jusqu'à 50 Hz), le sismomètre courte période étend également de manière sensible la bande passante des signaux sismiques auxquels la sonde InSight sera sensible.

Dit autrement et pour employer une métaphore, les capteurs du sismomètre SP peuvent être vus comme une seconde paire d'oreilles. Elles viendront au secours de la mission InSight si la paire d'oreille principale (VBB) vient à être frappée de surdité, tout en permettant d'entendre des signaux stridents qui seraient sinon inaudibles. 

Miniaturisation : petit mais costaud

Contrairement aux pendules très large bande, qui occupent un volume conséquent et sont d'un poids important, les capteurs sismiques courte période ont été fortement miniaturisés. Usinés dans une galette de silicium par gravure ionique, ils sont très légers, et sont aussi petits qu'une pièce de monnaie de 1 euro. La masselotte mobile de chaque capteur pèse seulement 1 gramme, contre environ 190 grammes pour celle des pendules VBB.

La mise au point du micro-sismomètre SP et de ses trois capteurs a posé aux ingénieurs de nombreux challenges, dont celui de résister aux chocs très violents qui sont associés aux missions spatiales lors d'événements comme le lancement ou l'atterrissage. Durant ces événements, la sonde Insight va effectivement devoir encaisser des accélérations considérables de quelques centaines de g, voire des valeurs encore plus importantes durant des chocs qui seront cependant très brefs.

Représentation en 3D du capteur courte période du sismomètre SEIS (© Imperial College London)Représentation en 3D du capteur courte période du sismomètre SEIS (© Imperial College London)Or les sismomètres sont justement des instruments très sensibles, dont la raison d'être est de mesurer des accélérations très faibles, de seulement quelques nano-g. On comprend donc qu'ils supportent mal le fait d'être secoués violemment dans tous les sens.

Le sismomètre SP a néanmoins été conçu pour résister à de tels outrages. Comme celle des pendules VBB, la masselotte mobile n'a de plus pas besoin d'être verrouillée pendant le vol spatial (depuis le lancement jusqu'à l'atterrissage), car son débattement est limité par des butées.

Malgré son très faible encombrement et sa simplicité apparente, le sismomètre SP permet de détecter des vibrations dans les trois directions de l'espace, la verticale et les deux horizontales (contrairement à VBB, les pendules ne sont pas inclinés). Un ensemble d'électrodes permet la mesure du déplacement de la masselotte. Le système a été conçu de façon à pouvoir fonctionner même si la mise à niveau avec l'horizontale, grâce au dispositif de nivellement, n'a pas été réalisée de façon optimale.

Sous responsabilité anglaise, le sismomètre SP a été conçu et fabriqué par le Collège Impérial et l'Université d'Oxford.

Dernière mise à jour : 25 octobre 2016

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