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Mars

Viking fut la première (et la seule) mission
à déposer un sismomètre sur Mars

  • Le sismomètre des sondes Viking (© NASA)Le sismomètre des sondes Viking (© NASA)

    En 1975, la NASA lança une armada en direction de Mars. Pas moins de quatre engins sophistiqués, deux orbiteurs et deux atterrisseurs, s'envolèrent vers la planète rouge. Baptisé Viking, cette mission allait révolutionner pour plusieurs décennies notre vision de Mars, et compte encore à ce jour parmi les projets les plus spectaculaires jamais entrepris par l'agence spatiale américaine, la NASA.

    Les sondes Viking, et en particulier les atterrisseurs, avaient pour principal objectif de rechercher des traces de vie sur Mars, et la mission était donc fortement colorée par l'exobiologie. Cependant, les géophysiciens étaient parvenus à s'y faire une petite place, et les deux stations au sol embarquaient chacune un sismomètre.

    Cependant, les géophysiciens avaient dû se plier à diverses exigences, et faire des concessions qui auront un impact significatif sur l'expérimentation sismique. Les sismomètres étaient ainsi fixés sur le pont de l'atterrisseur, et ne pouvaient pas être déployés au sol. Le contact nécessaire avec la surface martienne était assuré par les pieds de l'atterrisseur, et en particulier les absorbeurs de chocs, ce qui était loin d'être optimal pour la transmission des ondes sismiques du sol vers l'instrument.

    Chaque sismomètre pesait 2,2 kg, et consommait environ 3,5 watts. Sensibles sur trois axes aux ondes de courtes périodes, les sismomètres des atterrisseurs Viking possédaient une sensibilité environ 10 fois moins bonne (de l'ordre du nanomètre) que celles des sismomètres déposés sur la lune au cours des missions Apollo. De plus, à cause du faible débit de communication entre la Terre et Mars, les mesures enregistrées par les sismomètres Viking devaient subir une compression assez forte avant de pouvoir être transmise vers notre planète, ce qui diminuait d'autant les performances.

    Le 20 juillet 1976, pour la première fois dans l'histoire de l'exploration martienne, la sonde Viking 1 se posa en douceur sur la surface rouillée de Mars. Hélas, le système de déverrouillage de son sismomètre refusa de s'enclencher, rendant par la même l'instrument inutilisable.

    A cause de leur très grande sensibilité aux vibrations, les sismomètres doivent être protégés durant les phases de la mission ou la sonde encaisse un niveau extrême en termes de chocs, comme le lancement ou l'atterrissage. Dans le cas des sismomètres Viking, la partie mobile était donc mécaniquement verrouillée, de façon à éviter tout dommage ou incident. Cependant, une fois au sol, les ingénieurs n'ont pu libérer la masse mobile de sa prison. Le sismomètre de Viking 1 fut le seul instrument non fonctionnel de la mission Viking, tous les autres appareils, que ce soit ceux des orbiteurs ou des atterrisseurs, ayant donné toute satisfaction.

    Dernière mise à jour : 25 octobre 2016

  • Vue du site d'atterrissage de l'atterrisseur Viking 2 sur Utopia Planitia (© NASA)Vue du site d'atterrissage de l'atterrisseur Viking 2 sur Utopia Planitia (© NASA)

    La perte aussi rapide du premier sismomètre rendit le déploiement de l'instrument embarqué sur Viking 2 d'autant plus critique. Heureusement, après un atterrissage réussi le 3 septembre 1976 sur la plaine d'Utopia, le système de déverrouillage fonctionna du premier coup, ouvrant par la même la voie à l'acquisition de mesures sismiques. Cependant, un autre piège sournois attendait les géophysiciens au tournant.

    Riveté sur le pont de l'atterrisseur, et relié (couplé diraient les géophysiciens) au sol de manière imparfaite par les pieds de la sonde, l'appareil ne tarda pas à enregistrer des événements qui n'avaient rien à voir avec des séismes.

    L'activité, parfois intense, qui régnait sur le pont de l'atterrisseur empêchait souvent l'écoute de la vie sismique de la planète rouge. Le sismomètre réagissait effectivement à tout : de la rotation de l'antenne grand gain ou des caméras jusqu'aux déplacements du bras robotique, en passant par les cliquetis du magnétophone à bande lors de l'enregistrement des données. Plus embêtant encore, car par nature imprévisible, la moindre rafale de vent faisait trembler la plateforme de la sonde, et imprimait un mouvement sur la masse mobile du sismomètre.

    En plein jour, le bruit de fond parasite lié à l'écoulement de l'air sur l'atterrisseur Viking était tel qu'il empêcha toute mesure sismique correcte. De fait, le sismomètre de l'atterrisseur Viking 2 devint une bonne station météorologique durant toute sa période de fonctionnement, qui s'étala sur 560 jours martiens (sols), soit 19 mois, de 1976 à 1978. L'instrument compléta à merveille la station météo de la sonde, et transmis de nombreuses données relatives aux vents et à la circulation de l'atmosphère, que les météorologues se firent une joie d'exploiter. C'est bien connu, le malheur des uns fait souvent le bonheur des autres.

    La nuit, de minuit à six heures du matin environ, la tombée des vents et le calme ambiant qui régnait autour du site d'atterrissage permit néanmoins aux géophysiciens d'accumuler quand même quelques données. Leur dépouillement fut toutefois très décevant, car le sismomètre Viking pêchait par son manque de sensibilité, et l'influence des vibrations de l'atterrisseur ne pouvait pas être estimée et écartée.

    Même aujourd'hui, alors que les données de Viking 2 ont été ré-analysées avec des techniques et moyens de traitement bien plus sophistiqués que ceux disponibles à l'époque des Viking, les sismologues se demandent toujours si l'atterrisseur est parvenu à entendre un seul séisme.

    Excepté un événement ayant eu lieu au cours du sol 80, pour lequel le doute est permis d'un point de vue sismique, Mars semble être restée aussi silencieuse qu'un tombeau. L'incertitude qui existe pour le sol 80 tient au fait que ce jour là, aucune donnée météorologique ne fut collectée par la station météo, empêchant ainsi toute dé-corrélation : il n'était alors pas possible de savoir si la vibration détectée était liée à une bourrasque de vent ou à un réel événement sismique. On voit ici l'importance de l'acquisition de données météo pour l'interprétation correcte des données sismiques.

    La perte brutale du sismomètre de Viking 1 suite au déverrouillage infructueux du pendule a eu des conséquences importantes sur l'expérimentation de sismologie. Désormais seul sur Mars, le sismomètre restant monté sur Viking 2 n'était plus en position de recevoir une aide extérieure permettant de confirmer un éventuel séisme. De plus, une opération de triangulation, capable de fournir des éléments de localisation, n'était plus non plus possible.

    Il est intéressant de constater qu'une fois sur Mars, la sonde Insight sera, comme pour Viking 2, la seule station sismique en action. Nous verrons dans une autre section quelles astuces les géophysiciens ont inventé pour maximiser son efficacité.

    Dernière mise à jour : 25 octobre 2016

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