04 Février 2019  |  Espace
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 12/2018

Une sonde explore Mars en profondeur

Le robot InSight, qui s’est posé sur Mars le 26 novembre, doit nous permettre de mieux comprendre la formation des planètes rocheuses. Il comporte une sonde de mesure qui, à l’aide d’un moteur développé par maxon, doit pénétrer à 5 m de profondeur dans le sol martien, en tractant un câble équipé de capteurs thermiques.

Le 26 novembre, le robot InSight s’est posé sur la planète Mars. Si tout fonctionne bien, cet atterrisseur stationnaire procèdera, pendant deux ans, à des mesures très diverses et fournira des données importantes concernant aussi bien la Planète rouge, que la formation de la Terre. La mission est organisée par le laboratoire Jet Propulsion Laboratory, une coentreprise de la NASA.
Sept ans de travail et sept mois de voyage ont permis à la sonde de rejoindre Mars. C’est la première fois depuis 2012 qu’un engin réussit à se poser sur cet astre, depuis le véhicule Curiosity, le seul encore actif sur la Planète rouge. Seuls les États-Unis ont réussi à y poser des robots, alors que l’URSS a écrasé plusieurs atterrisseurs, tout comme les Européens, en 2016.
 
Vue d’artiste de l’atterrisseur InSight. (©NASA/JPL-Caltech)
 
 
Un programme chargé pour une mission de 24 mois
C’est un programme chargé qui attend InSight, durant une mission qui doit durer 24 mois. Cet appareil de 360 kg est notamment équipé d’un sismographe de conception française, SEIS, qui sera posé directement sur le sol de la planète et écoutera ses plus infimes vibrations: ondes de choc des météorites, tremblements de terre, craquements des couches rocheuses, peut-être même mouvements du magma profond. En effet, l’un des enjeux de la mission est de savoir si le noyau de Mars est entièrement liquide, comme on le pense aujourd’hui, ou s’il y a une partie solide.
 
Un moteur enfonce une sonde dans le sol martien
Des moteurs à courant continu, fournis par le spécialiste des entraînements obwaldien, maxon motor, sont aussi du voyage. Un motoréducteur compact, de 22 mm de diamètre, est intégré à l’appareil de mesure HP3, développé par le Centre allemand aéronautique et aérospatial (DLR). Cet instrument servira à déterminer le profil de température régnant sur la planète.
L’entraînement de maxon est situé dans un percuteur que ses développeurs ont baptisé «taupe». Ce percuteur pénètre, de manière autonome, jusqu’à 5 m de profondeur, grâce au moteur dont il est équipé, qui tend un ressort à chacune de ses rotations. Ce ressort se détend ensuite violemment, déclenchant ainsi un choc vers le bas. Ces chocs permettent à la «taupe» de se frayer progressivement un chemin dans le sous-sol et ce, durant plusieurs semaines.
Pendant la descente, la «taupe» tracte un câble équipé de capteurs, conçus notamment pour permettre aux chercheurs d’analyser l’état thermique du sous-sol martien, et donc de mieux comprendre sa formation. Mars étant une planète rocheuse, comme la Terre, les données scientifiques recueillies pourront également fournir de nouvelles connaissances sur notre propre planète.
 
La «taupe» est un percuteur qui pénètrera jusqu’à 5 m de profondeur dans le sol martien, en tractant un câble équipé de capteurs thermiques.
 
 
Un motoréducteur résistant à plus de 400 g
De par sa nature, Mars n’est pas une planète accueillante pour le matériel technique. Malgré tout, plus de cent entraînements de maxon sont déjà parvenus à s’affirmer sur la Planète rouge. La mission actuelle InSight a cependant placé les ingénieurs suisses face à de nouveaux défis. Car pour enfoncer la broche avec efficacité, le motoréducteur DC doit résister à des forces de plus de 400 g et ce, plus de 100’000 fois.
Plusieurs variantes, ainsi que de nombreux tests ont été nécessaires pour aboutir à la solution appropriée: un moteur standard DCX 22 modifié par l’ajout d’anneaux soudés, de soudures au niveau des paliers et de balais raccourcis. Le réducteur GP 22 HD utilisé a, quant à lui, bénéficié d’une lubrification spécialement adaptée à la planète Mars.
 
Retrouvailles avec une ancienne connaissance
Pendant sa mission, l’alimentation de la sonde InSight sera assurée par deux panneaux solaires. Pour cela, le Jet Propulsion Laboratory a choisi des solutions ayant participé au succès lors de la mission Phoenix, afin de réduire les coûts. Ainsi, le moteur DC RE 25, développé maxon il y a quelques années, se chargera de déployer les panneaux solaires. Ce type de moteur est aussi installé dans le rover Opportunity de la NASA, qui fonctionne sur Mars depuis plus de 14 ans.

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