Quels objectifs pour la sonde spatiale InSight sur Mars ?

C’est probablement l’un des événements spatiaux le plus marquant de l’année 2018 !

La sonde spatiale, lancée par la Nasa le 5 mai dernier, dans le cadre du programme Discovery, a atterri avec succès sur Mars le 26 novembre 2018, après un voyage de presque 7 mois.

Derrière cet exploit technologique, une équipe de la Nasa bien sûr, mais aussi des chercheurs et ingénieurs français. À la clef : des données et résultats qui devraient nous permettre de mieux comprendre l’impact des changements climatiques sur Terre ou sur Mars elle-même.

On fait le point pour vous sur ce projet et sur ce qui attend InSight sur Mars dans les prochains mois pour vous.

Pourquoi l’atterrissage réussi d’InSight relève de l’exploit ?

Après plus de 60 ans d’exploration spatiale, avec des succès marquants tels que les premiers pas de l’homme sur la Lune, on pourrait penser qu’envoyer une sonde robotisée sur Mars est un jeu d’enfant.

La réalité est pourtant tout autre. Il faut déjà rappeler que les distances Terre-Lune et Terre-Mars ne sont pas du tout du même ordre !

En effet, si la Lune se trouve à une distance moyenne de la Terre de 384 400 km, la planète rouge se situe quant à elle beaucoup (beaucoup) plus loin, avec une distance minimum observée à date d’environ 55 millions de kilomètres (et une distance maximum de plus de 400 millions de kilomètres), soit au minimum 143 fois plus loin que la Lune.

Mais la distance qui sépare les deux planètes n’est pas la seule difficulté. En effet, avant d’atterrir, InSight a dû traverser les « sept minutes de terreur ».

Ces « sept minutes de terreur » correspondent au temps que met la sonde pour traverser l’atmosphère de Mars, qui débute à 125 kilomètres d’altitude jusqu’au site d’atterrissage situé en dessous du niveau zéro, à – 2,5 kilomètres d’altitude précisément pour InSight, sur un site situé dans la pleine d’Elysium.

La difficulté réside dans le fait « l’atmosphère de la Planète rouge est cent fois moins dense que celle de la Terre », comme l’explique Aymeric Spiga, chercheur au Laboratoire de météorologie dynamique et spécialiste de l’étude des atmosphères du Système solaire, et qu’elle a donc peu de masse atmosphérique pour freiner la sonde par frottement lors de l’atterrissage.

Or, après presque sept mois de voyage, InSight a pénétré dans l’atmosphère martienne à une vitesse de près de 20.000 kilomètres par heure.

Durant ces fameuses sept minutes, InSight devait donc passer d’une vitesse de 20.000 kilomètres par heure à zéro !

S’ajoute à cela d’autres différences entre les planètes rouge et bleue : la pression atmosphérique à la surface de Mars équivaut en effet seulement à 0,8% de la pression atmosphérique terrestre et là où l’atmosphère terrestre est relativement homogène, permettant des trajectoires régulières, l’atmosphère de mars est quant à elle plus turbulente, avec des vents parfois très violents (jusqu’à 250 km/).

InSight a donc réussi à se poser, à l’aide d’un premier bouclier thermique se déployant autour de la sonde. La vitesse a alors été réduite à 1500 km/h, puis, à trois minutes de la planète, un parachute (de 12 m de diamètre) a permis de ralentir la sonde à 200 km/h.

Des rétrofusées finalement fait chuter la vitesse à 10km/h avant l’atterrissage définitif.

Dernière contrainte majeure : la distance entre Mars et la Terre est telle que le signal d’information met huit minutes à atteindre la Terre quand l’atterrissage lui ne dure que sept minutes.
Toute commande manuelle était donc impossible et l’ensemble de ces étapes et opérations ont du être programmées et automatisées en amont.

L’atterrissage d’InSight est donc bel et bien une prouesse technologique, lorsque l’on sait que la tâche est si « difficile que seule une mission sur deux – toutes agences spatiales confondues – a réussi à poser avec succès un robot sur Mars », comme le rappelle Francis Rocard, astrophysicien français et responsable du programme d’exploration du système solaire au CNES (CentreNational d’Études Spatiales), partenaire du projet.

À noter qu’à l’heure actuelle, seuls les américains ont réalisé des atterrissages réussis sur Mars.

Dès son atterrissage, InSight a pu envoyer les premières photos de son environnement :

Si l’atterrissage d’InSight reste un exploit, sa mission sur Mars est bien entendu bien plus vaste.

InSight : la suite des opérations

La sonde InSight s’intègre au sein d’un programme baptisé Discovery. Ce programme, initié en 1990, comprend toute une série de missions spatiales robotisées destinées à l’exploration du système solaire.

La mission InSight, initiée en 2012, est en réalité la synthèse de plusieurs autres missions martiennes proposées ces 20 dernières années.

Après donc près de 7 ans de développement, 7 mois de voyage et 7 minutes d’atterrissage, InSight a entamé sa mission. Elle devrait durer deux ans.

Depuis son atterrissage, la sonde a déjà envoyé plusieurs clichés de son environnement, grâce à ses caméras intégrées, et a déployé ses panneaux solaires, permettant de générer entre 600 et 700 W de puissance pour les différents instruments.

Elle a également lancé, dès son arrivée, une série de tests de bon fonctionnement des différents outils qu’elle embarque, comme notamment le bras robotisé, qui lui permettra de déplacer les différents instruments.

Justement, parmi ces différents instruments, on retrouve :

• Le sismomètre SEIS (Expérience Sismique pour la Structure Intérieure) : un sismomètre à 3 axes d’une trentaine de kilos qui contient des capteurs d’ondes sismiques et de température. Développé par l’Institut de physique du globe de Paris (sous l’autorité du CNES) il va permettre d’étudier l’activité tectonique martienne et d’effectuer des relevés sismiques.

• Le capteur thermique HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) : une sonde thermique qui s’enfoncera jusqu’à 5 mètres de profondeur sous la surface martienne, soit plus profondément que tous les autres instruments utilisés précédemment. Développée par l’agence spatiale allemande, cette sonde thermique va permettre de mesurer le flux de chaleur dégagé par le noyau martien, afin de mieux comprendre son évolution.

• RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) : un émetteur-récepteur radio fixé à l’atterrisseur de la sonde qui enverra des signaux radio sur la Terre environ une heure par jour. Pour la première fois, un instrument de ce type sera capable de mesurer les variations fines de l’orientation de l’axe de rotation de Mars dans l’espace.

Calendrier des prochaines étapes pour InSight

Mise en place du SEIS en décembre 2018 :

À partir de décembre prochain, le bras robotisé de la sonde placera le sismomètre SEIS et le couvrira d’un bouclier thermique. Une étape primordiale pour protéger le SEIS, puisqu’avec la fine atmosphère de Mars, les températures peuvent varier entre -125° et 20°C.
Le bouclier permettra également de le protéger du vent, l’appareil étant sensible à la moindre vibration. Après la mise en place de ce dernier, le sismographe commencera à récolter les données.

Mise en place de la sonde HP3 en février 2018 :

Début février, après la mise en marche de SEIS, le bras d’InSight placera la sonde thermique HP³ au sol.

Un mois plus tard, HP³ commencera à creuser jusqu’à atteindre la profondeur maximale de 5 mètres. Une opération qui devrait prendre de deux à quatre semaines.

Sans problème majeur, la mission d’InSight devrait durer deux ans au minimum.

InSight est donc la première mission visant à « écouter battre le cœur de Mars ».
En effet, alors que la surface de la planète rouge a déjà commencé à révéler ses secrets, les scientifiques cherchent désormais à découvrir ce qui se cache en profondeur.

Les objectifs d’InSight : étudier l’intérieur de Mars pour mieux comprendre les processus de formation et d’évolution planétaires

InSight a donc pour but d’étudier la structure interne de Mars.

Comme les autres planètes telluriques, dont fait également partie la terre, la planète rouge s’est formée par l’accrétion progressive de matière, jusqu’à ce que sa masse et sa température deviennent suffisantes pour déclencher un processus de différentiation planétaire.

Pour rappel, au cours de ce processus, l’intérieur d’une planète s’organise en couches de différentes densités : les matériaux les plus denses au centre, et les moins denses à la surface.

Ainsi, en analysant les différentes parties de la structure de Mars, InSight devrait permettre de collecter de précieuses informations sur la manière dont les planètes se sont formées, il y a 4 milliards d’années.

« Mars est intéressante car c’est une planète qui a été volcanique mais qui ne l’est plus. Son évolution pourra nous éclairer sur celle de la Terre afin d’en tirer des lois générales sur les planètes telluriques« , explique Aymeric Spiga, maître de conférences à l’université de la Sorbonne et chercheur au Laboratoire de météorologie dynamique.

« De nombreux scientifiques avancent l’hypothèse qu’un environnement similaire à celui de la Terre a existé sur Mars au début de son histoire« , précise de son côté Jean-Yves Le Gall, président du CNES.

Grâce aux précieuses données récoltées par la sonde InSight, les scientifiques devraient alors être à même de mieux évaluer l’impact du climat sur Mars, et par extension sur la Terre.

« Notre planète peut devenir un désert froid comme Mars ou une boule de feu comme Vénus », prévient le chercheur Bart Van Hove à Het Laatste Nieuws.

Au-delà d’une meilleure connaissance de la planète rouge et de la formation des planètes telluriques de manière générale, InSight pourrait donc nous en apprendre beaucoup plus sur les risques des changements climatiques qui s’opèrent déjà depuis des décennies sur la Terre…

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