SEIS sur Mars : la cloche de protection est en place

Pour mémoire, la sonde Insight s’est posée sur Mars le 26 novembre dernier. Puis le bras robotique a posé l’instrument principal, SEIS (Seismic Experiment Interior Structure), sur le sol martien le 19 décembre.

Ensuite, il ne manquait plus que 2 étapes essentielles avant le début des mesures du sismomètre : la bonne mise en place du câble reliant SEIS à Insight et la pose du bouclier de protection. C’est dorénavant choses faites.

L’atterrisseur InSight a acquis cette image de la zone située devant l’atterrisseur à l’aide de sa caméra ICC (Instrument Context Camera) montée sur l’atterrisseur, le 2 février 2019, au Sol 66 de la mission. Chaque image ICC a un champ de vision de 124 x 124 degrés. (Credit: NASA/JPL-Caltech)

Le « cordon ombilical » a été déployé non sans mal

Au cours du Sol 44 de la mission, le 11 janvier, le sismomètre SEIS a été mis à niveau grâce à 3 pieds motorisés. Etape également essentielle pour permettre aux 3 pendules internes de l’instrument  situés dans la sphère d’être positionnés parfaitement à l’horizontale, avec une précision attendue de 0,1°, perpendiculaire à la direction de la gravité martienne (le vecteur de gravité étant parallèle à la verticale).

Le sismomètre s’est alors retrouvé au plus près du sol martien comme le montre cette animation d’image prise depuis Insight :

 

Puis il fallait déployer complètement le câble de transmission des données de SEIS vers l’atterrisseur. Le 3 janvier, la boîte du « cordon ombilical de SEIS » avait été ouverte afin qu’une plus grande longueur de câble soit disposée sur le sol.

Pour que les éventuels mouvements du câble dus au vent martien ou à ses déformations à cause des variations thermiques à la surface de Mars n’engendrent de perturbations sur le sismomètre, une boucle de relaxation (LSA pour Load Shunt Assembly) devrait être ouverte à son tour. Cette boucle est prévue pour absorber les déformations thermo-élastiques du Tether (câble) afin que celles-ci ne fassent pas bouger le sismomètre.

Mais cette opération délicate a été plus difficile que prévue. Tout d’abord, il y a eu quelques soucis avec le grappin au bout du bras robotique qui ne voulait plus se relocaliser comme prévu. Puis, il a fallu plusieurs tentatives pour réussir à avoir une séparation satisfaisante des 2 plaques du LSA.

Images des essais au sol de l’ouverture de la boucle de relaxation du câble de SEIS sur le modèle ForeSight (maquette échelle 1 d’Insight) au JPL :

 

La première tentative d’ajustement a eu lieu au cours du Sol 56, la seconde au Sol 59 et la 3e au Sol 61 (28 janvier).

Séquence animée montrant les trois premières tentatives de traction du câble du point de vue des caméras de la sonde InSight : 

 

 

Dorénavant, le câble est en place et tout a été fait pour diminuer au maximum toutes les sources de bruit autres que celles que SEIS doit mesurer, à savoir d’infimes signaux sismiques de la planète Mars.

Image d’une partie du câble reliant une partie d’Insight à SEIS à l’aide de la caméra IDC (Instrument Deployment Camera) robotisée de l’atterrisseur, prise le 28 janvier 2019, Sol 61. Chaque image IDC a un champ de vision de 45 x 45 degrés. (Crédit: NASA / JPL-Caltech)

 

La cloche de protection mise en place

Les vents martiens sont très faibles comparés à ceux de la Terre à cause d’une très faible atmosphère mais ils sont bien présents, comme l’attestent ces images montrant les poussières sur la caméra d’Insight qui s’enlèvent au fur et à mesure des jours grâce au vent martien :

 

Afin de protéger l’instrument hyper-sensible qu’est SEIS, un bouclier de protection contre les vents martiens a été prévu. Il protégera aussi les équipements électroniques des différences thermiques jour/nuit martiennes : le bouclier de protection éolien et thermique WTS, Wind and Thermal Shield.

Test grandeur nature au JPL en Californie avant le déploiement réel du WTS sur Mars. La lumière jaune permet de recréer la lumière sur Mars (credit NASA/JPL-Caltech/IPGP)

La cloche mesure 69 cm de diamètre et 35 cm de hauteur, et pèse 9,5 kg, plus lourd que SEIS lui-même. Le bouclier a été développé pour pouvoir résister à des bourrasques de 60 m/s, et devrait même pouvoir survivre à des vents de 100 m/s.

La partie dorée est une jupe thermique extensible qui tombera sur le sol sous l’effet de la gravité. Le pourtour inférieur de la jupe est fait en cotte de mailles qui permettra à la jupe de recouvrir des éventuels cailloux en épousant leurs surfaces et en créant une enceinte intérieure étanche. Cette zone écailleuse est issue des « lorica squamata« , les protections de l’armée romaine entre les Ier et Ve siècles !

La jupe extensible du bouclier de protection éolien et thermique d’InSight, avec la cotte de mailles dans la partie inférieure (© NASA/JPL-Caltech/IPGP/Philippe Labrot).

La cloche a été déployée et posée sur SEIS au Sol 66, le 2 février 2019.

Animation d’images prises par les caméras d’Insight (credit NASA/JPL-Caltech/IPGP/Besoin d’espace) :

 

Une opération qui a pris plusieurs heures et nécessité de nombreux tests sur Terre sur la maquette échelle 1 d’Insight au JPL car il ne fallait qu’à aucun moment la cloche ne heurte SEIS, sachant qu’il n’y avait qu’un espace de 6 cm entre la surface interne du bouclier et l’instrument ! Et qu’une fois posé, WTS ne doit pas être en contact avec SEIS sous peine de transmettre des vibrations.

Les équipes de SEIS et d’Insight analysent actuellement un grand nombre de données  : position du WTS par rapport au sismomètre, performance thermique du bouclier, niveau de bruit sous cloche, etc…

Les mesures du sismomètre le plus performant au monde, et sous maîtrise d’oeuvre de l’Agence Spatiale française, le CNES, devraient bientôt commencer !

Le sismomètre SEIS : de l’extérieur vers le centre, on distingue le bouclier thermique et éolien WTS, l’enveloppe de protection thermique RWEB, puis l’enceinte de confinement sphérique qui protège les pendules VBB. Le berceau de mise à niveau motorisé ainsi que les capteurs de courte période sont également visibles (© IPGP/David Ducros)

Article rédigé grâce à de nombreuses informations consultables sur le site de l’IPGP sur la mission.

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