Insight : activités en cours pour sauver HP3

Le 28 juin, l’agence spatiale allemande, le DLR, publiait un statut sur les activités en cours pour tenter de sauver l’instrument HP3, dont le pénétrateur est partiellement bloqué dans le sol martien depuis fin février [(re)lire La sonde HP3 a rencontré des obstacles sur son chemin vers les entrailles de Mars].

Composants de la sonde de flux de chaleur HP3 : en haut à gauche, le radiomètre (RAD); à droite, le boîtier avec le pénétromètre, le câble de mesure de la température (TEM-P) et le câble de données (ET) connecté à l’atterrisseur. Le boîtier contient un compteur de longueur optique permettant de déterminer la longueur du câble de mesure de température tiré du boîtier. La taupe (mole) contient le capteur de conductivité thermique actif TEM-A et l’inclinomètre. En bas à gauche, l’unité de commande électronique BEE (back end electronics), qui reste sur l’atterrisseur et qui est connectée à la sonde via l’ET (Crédit: DLR)

Un sol trop meuble pour HP3 ?

L’une des hypothèses du blocage de l’instrument HP3 est un manque de friction dans le sol sous InSight. Ce manque de frottement sur la taupe de HP3 entraînerait son blocage.

La taupe est conçue pour que le sol meuble coule autour d’elle, fournissant un frottement qui empêche la taupe de rebondir en arrière avec le recul lors des martèlements. Le sol autour d’InSight génère beaucoup moins de frictions que ce qui a été observé auparavant sur Mars. La première hypothèse du DLR est que le sol se compacte et tient si bien que la taupe peut avoir créé une petite cavité autour d’elle tout en martelant, l’empêchant d’obtenir le frottement nécessaire pour creuser.

Il n’est pas possible au bras d’Insight de déplacer le pénétrateur directement, mais uniquement la structure (SS) de l’instrument.  De plus, il y a des ressorts à l’intérieur de la structure qui peuvent toujours être en contact avec le haut de la taupe. Si c’est le cas, la prudence requiert de soulever la structure afin de ne pas retirer accidentellement la taupe car il sera impossible de la remettre ensuite dans le trou déjà formé, ni de la déplacer pour forer un autre trou.

 

Levés de structure pour observer le trou creusé par la taupe de HP3

Voici un résumé avec quelques annotations personnelles de ce qu’a publié le responsable de l’instrument HP3, Tilman Spohn :

Deux des trois étapes pour soulever et déplacer la structure de support HP3 [SS sur le schéma] ont été complétées avec succès hier et nous nous attendons à ce que la levée finale et le déplacement se produisent samedi. Excellent travail de l’équipe ! Jusqu’ici, les deux étapes comprenaient une levée initiale de 12 cm et une seconde de 13 cm de plus. Une des principales raisons de faire ces montées assez petites est que nous voulions nous assurer que la taupe [Mole] ou la longe  [TEM-P] ne seraient pas coincées dans la structure de support et que la taupe ne serait pas tirée du sol pendant l’ascension.

La caméra ICC (Instrument Context Camera) embarquée sur InSight montre comment la structure a été soulevée (credit NASA/JPL-Caltech GIF: DLR)
La première montée a déjà révélé le trou qui entoure la taupe. Avec d’autres membres de l’équipe, j’ai été un peu choqué lorsque nous avons vu l’ampleur du trou. Son diamètre est environ deux fois le diamètre de la mole. Le fond de la fosse est difficile à voir (on s’attend à de meilleures images une fois la levée terminée), mais il semble que la profondeur soit d’environ 2 à 2,5 fois le diamètres de la taupe. Un diamètre de taupe est de 27 mm. La taupe a donc dû compacter un peu le sol martien. En plus de son propre volume, elle doit avoir déplacé environ la moitié de son volume enterré.
Ces images ont été prises par l’IDC (Instrument Deployment Camera) et montrent la fosse autour de la taupe (credit NASA/JPL-Caltech GIF: DLR)

Il semble y avoir un petit rebord autour de la fosse mais la plus grande partie du déplacement est probablement due au compactage. Nous ne pouvons pas très bien voir l’inclinaison du trou, mais il me semble au moins que la taupe était en train de « précéder » (comme une toupie) et d’avoir creusé un trou conique. Ceci est cohérent avec les enregistrements de notre inclinomètre STATIL lors du martèlement en mars. Nous devrons attendre de meilleures images pour confirmer ou infirmer cela. Dans tous les cas, le compactage apparent semble être compatible avec une grande porosité, une densité relativement faible et avec la faible vitesse sismique de 120 m/s signalée par l’équipe SEIS, et la faible inertie thermique* (200 TIU**) rapportée par HP3. Il a été suggéré qu’il y a peut-être une pierre ou des pierres en profondeur que la taupe a pu déplacer et que le trou indique le déplacement de cette pierre.

Image prise le 4/12/2018 (Sol 8) du bras robotique d’Insight à l’aide de sa caméra IDC (Instrument Deployment Camera). Le bras robotique est clairement visible au-dessus du sol martien. Au-dessus de la pelle (carré noir) se trouve le grappin arrimé utilisé pour saisir et déplacer ses instruments de son pont sur la surface de la planète (credit NASA/JPL-Caltech)


Il est un peu prématuré de parler fermement des prochaines étapes après la troisième partie, la libération du grappin et son arrimage. Mais la discussion à ce jour porte sur le remplissage du trou, puis les pressions sur le régolithe à l’aide de la pelle du bras d’Insight.

L’illustration de gauche montre la structure de support (SS) avec ses deux pieds avantet la taupe (de la même taille) au centre. On voit également deux points (points 1 et 2) sur lesquels il est envisagé d’appuyer avec la pelle du bras de l’atterrisseur. Les rectangles ont à peu près la taille de la pelle. L’illustration de droite montre la «bulle de contrainte» sous une charge à la surface ainsi que la taupe si la charge est appliquée aux points 1 ou 2. La pression dans le sol est le plus grande immédiatement sous la charge. (credit DLR)

* [l’inertie thermique représente la capacité d’un matériau à conduire et à stocker de la chaleur et, dans le contexte de la science planétaire, une mesure de la capacité du sous-sol à stocker la chaleur pendant le jour et à la réutiliser pendant la nuit].

** [soit proche du sable]

 

La structure HP3 déplacée

Au 29 juin, les photos disponibles sur le site du JPL montrent que la structure de HP3 a été largement déplacée vers l’arrière. On voit clairement le haut de la taupe et le câble de données TEM-P.

Image de HP3 acquise le 29 juin 2019, Sol 209 par la caméra ICC (credit NASA/JPL-Caltech)

A suivre !

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