22 Novembre 2018

[InSight] 5 bonnes raisons d'atterrir sur Elysium Planitia

Saviez-vous que le site d’atterrissage de la mission InSight sur Mars était la plaine d'Elysium ? Pourquoi a-t-elle été choisie par la NASA ? On vous dévoile ses 5 atouts.

Vue d’artiste de la plaine d'Elysium. Crédits : NASA/JPL-Caltech.

Le 26/11/2018, la sonde InSight va plonger dans l’atmosphère martienne pendant 7 min de terreur. Sa cible ? La plaine d'Elysium ou Elysium Planitia ou plaine de l'Élysée (en français). Elysium est en effet un terme latin faisant référence à l'Élysée, lieu de séjour des âmes vertueuses dans la mythologie grecque. Si l'agence spatiale américaine (NASA) a choisi ce site parmi 22 autres candidats en 2015, c'est pour 5 bonnes raisons.


Atout n°1 : une position équatoriale

Centrée 2° au nord de l'équateur, la plaine d'Elysium bénéficie d'un ensoleillement maximum tous les jours de l'année. Les panneaux solaires de l'atterrisseur pourront ainsi fonctionner et alimenter en électricité les équipements de bord et instruments scientifiques durant toute la durée de la mission (2 ans) — excepté durant les tempêtes de sable bien évidemment.

Cet ensoleillement maximum, 687/687 jours, diminue également les risques d'endommagement des composants électroniques et mécanismes de la sonde durant les  nuits martiennes : -120 °C ! Pour résister au froid, la sonde Phoenix par exemple qui avait atterri près du pôle Nord en 2008, avait dû utiliser une partie de l'énergie fournie par ses panneaux solaires pour maintenir des températures supportables autour de ses équipements durant les 5 mois de sa mission. Les lubrifiants des mécanismes, notamment, n’apprécient pas du tout le froid !

Atout n°2 : une faible altitude

Située -2,6 km sous l’altitude moyenne de Mars, la plaine d'Elysium bénéficie d’une grande «  couche d’air » au-dessus d’elle ce qui garantit un freinage atmosphérique long et efficace (et ce même si la densité des gaz est très faible, 1 % de l’atmosphère terrienne). Si les géophysiciens avaient pu choisir un site en s'affranchissant des contraintes liées à l'atterrissage, InSight aurait été envoyée sur le dôme de Tharsis. Cet immense bombement de la croûte (visible en rouge sur la carte ci-dessous) héberge plusieurs volcans géants et semble avoir connu des phases d'intenses activités sismiques, mais son altitude est trop élevée pour permettre une descente sous parachute en toute sécurité.

Il est très difficile de prévoir le lieu exact d'atterrissage de la sonde InSight dans la plaine d'Elysium en raison des incertitudes aérodynamiques et de la variabilité atmosphérique lors de la descente. Cette illustration conceptuelle n'est pas à l’échelle. Crédits : CNES. 


Sites d'atterrissage des principales sondes martiennes. InSight devrait se poser à 600 km environ du rover Curiosity. Ce fond de carte coloré met en évidence le relief de Mars. Crédits : NASA/JPL-Caltech.

Atout n°3 : un terrain lisse et degagé

Le succès de l’atterrissage d’InSight dépend aussi de la topographie du terrain d’arrivée. Elle doit garantir à la sonde de se poser, avec assurance, sur ses 3 pieds. Pentes abruptes, sols jonchés de gros cailloux, terrains marqués par des crevasses ou cratères d’impact sont à éviter à tout prix afin de ne pas risquer de se retrouver en position instable, un patin en l'air. Les panneaux solaires en forme de pétales doivent aussi s'ouvrir sans rencontrer d'obstacles. L’ombrage de rochers est aussi à proscrire pour leur fonctionnement optimal. Quant au sismomètre français SEIS, l'instrument principal de la mission, il doit être en contact TOTAL avec la surface de la planète rouge. Une caméra située sur le coude du bras robotisé de l'atterrisseur permettra de choisir avec précision son emplacement : pas question de le placer sur un caillou ! Parmi tous les sites candidats, la plaine d'Elysium était celui avec la plus grande proportion de sa superficie classée comme terrain lisse. 

L'ellipse d’atterrissage d’InSight se situe dans la partie nord de la plaine d'Elysium. Peu de cratères, une surface lisse avec une fine couche de poussière, peu de rochers... Un lieu idéal pour se poser sans risquer d'être destabilisée à l'arrivée ! Crédits : NASA/JPL-Caltech/ASU.

Animation du déploiement des panneaux solaires. Crédits : NASA/JPL-Caltech.

 

Atout n°4 : peu de vents

« 2 autres sites  étaient dans le top 3 des sites d'atterrissage pour InSight : Isidis Planitia et Valles Marineris. Mais ils ont été jugés trop rocheux et venteux par la NASA. Ce critère des vents était important pour notre équipe car des variations de pression pourraient fausser les enregistrements du sismomètre SEIS. Une station météo est d'ailleurs présente sur l’atterrisseur. Elle permettra de mesurer les vents et les variations de pression et de soustraire ces signaux de ce que détectera le sismomètre, afin d’être sûr qu’il ne reste que les signaux sismiques et non des bourrasques de vent comme ce fût le cas pour le sismomètre de Viking 2 en 1976 » explique Philippe Laudet, chef de projet InSight/SEIS au CNES. Autre changement par rapport à la mission Viking 2 (et Viking 1)  : SEIS ne restera pas à 1 m de hauteur, fixé sur l'atterrisseur, mais sera déposé à même le sol et recouvert d'un bouclier ce qui lui évitera de se faire balloter par les vents martiens pour se consacrer pleinement à sa mission : enregistrer les tremblements de Mars !

Atout n°5 : un sol tendre

Outre le sismomètre français, le bras robotisé d'InSight déposera un 2e instrument sur le sol de la planète rouge : une sonde à température baptisée HP3. Afin de s'affranchir des variations de températures de surface, cet instrument allemand va s'enfoncer à 5 m de profondeur. Le sol du site d'atterrissage doit donc être tendre. C'est parfait : le sous-sol de la plaine d'Elysium est formé d'une couche de régolithe (matériel friable et concassé) suffisamment épaisse et peu consolidée pour permettre au pénétrateur de l'instrument HP3 de s'enfoncer sans trop de difficulté. Comme l’a souligné Tom Hoffman, chef de projet InSight au Jet Propulsion Laboratory (JPL/NASA) aux États-Unis :

Philippe Laudet, chef de projet InSight/SEIS au CNES. Crédits : CNES/Alexandre OLLIER, 2018.

Représentation d'artiste d'InSight avec, posés au sol, devant l'atterrisseur, le sismomètre  SEIS (à gauche) et la sonde à température HP3 (à droite). Crédits : NASA/JPL-Caltech.

Pour la 1ere fois, nous avons choisi un site d’atterrissage en prenant en compte ce qui se trouvait, aussi, sous la surface de Mars

Vue d’artiste de la plaine Elysium après l'atterrissage de la sonde et le déploiement de ses instruments sur le sol martien. Crédits : NASA/JPL-Caltech.

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