Comprendre la structure interne de Mars pour enfin savoir pourquoi la soeur jumelle de la Terre est devenue un désert glacé, c'était la mission assignée au sismomètre SEIS qui s'est posé en 2018 sur la Planète rouge et dont les faits et gestes sont pilotés depuis le Cnes à Toulouse. Après le succès de cette mission InSight, le savoir-faire français en matière de sismologie est à nouveau mobilisé, cette fois pour aller sur la Lune.

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La Nasa vient de sélectionner la société américaine Draper pour poser un atterrisseur sur la face cachée de la Lune en 2025. L'opération s'inscrit dans le programme CLPS (Commercial Lunar Payload Services) via lequel l'agence spatiale américaine fait appel à des sociétés privées du New Space pour fabriquer des atterrisseurs lunaires à des coûts optimisés.

Un savoir-faire français inégalé

À son bord, l'atterrisseur conçu par Draper transportera le premier sismomètre envoyé sur la Lune depuis les missions Apollo. Le coeur de cet instrument, baptisé FSS (Farside Seismic Suite), repose sur un sismomètre fabriqué en France par Sodern, une filiale d'ArianeGroup.

"C'est ce qui se fait de mieux en matière de sismologie planétaire. Comme on dit, souvent copié, jamais égalé, lance Gabriel Pont, chef de projet FSS au CNES. Le sismomètre qui sera envoyé sur la Lune est un modèle de rechange de l'instrument SEIS. Le modèle de vol destiné à la mission martienne ayant très bien fonctionné avant son lancement, nous n'avons pas eu besoin d'en changer. Par ailleurs, étant donné qu'aucune mission vers Mars à court ou moyen-terme ne permet de le replacer, nous avons eu l'idée avec le JPL (Jet Propulsion Laboratory) californien, l'Institut de Physique du Globe de Paris et le CNES de le réutiliser pour une mission lunaire."

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Il a fallu tout de même procéder à quelques ajustements pour adapter l'instrument à cette nouvelle mission, notamment à la gravité lunaire différente de celle observée sur la Planète rouge. Là encore, ce sont des équipes françaises de l'Institut de Physique du Globe de Paris qui ont été mobilisées avec le concours de la PME toulousaine Erems (fournisseur de nombreux équipements électroniques pour le spatial).

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Autre défi : s'assurer que la poussière lunaire ne vienne pas perturber le fonctionnement du sismomètre. "Nous avons donc été obligés de développer ce qu'on appelle une 'Seismo box', un boîtier qui contient le pendule de l'instrument et qui est muni d'un filtre pour éviter le passage de poussière tout en maintenant le vide de l'atmosphère lunaire", décrit Gabriel Pont. Une Seismo box développée par l'IPGP avec l'Isae Supaero à Toulouse et le laboratoire parisien Astroparticule et cosmologie.

Mieux connaître la face cachée de la Lune

Cette technologie dernier cri doit faire progresser notre connaissance du satellite naturel de la Terre. Le premier sismomètre posé sur la Lune remonte à la mission Apollo 11 lors d'une des missions extravéhiculaires de Neil Armstrong et Buzz Aldrin en juillet 1969. Dans les années suivantes, un mini réseau d'instruments de sismologie a été déployé sur place.

"Pour autant, les missions Apollo se sont posées uniquement sur la face visible de la Lune, dans une région assez restreinte et avec des instruments des années 70. L'intérêt de la mission FSS est d'étudier la face cachée pour observer s'il existe des comportements sismiques différents, ce qui nous permettra de mieux comprendre sa constitution. Nous serons dotés d'un sismomètre beaucoup plus performant pour que les scientifiques puissent améliorer les mesures faites au cours des missions Apollo", indique Gabriel Pont.

L'atterrisseur se posera au coeur d'un cratère d'impact. De quoi aider également les chercheurs à étudier l'impact des météorites sur le comportement sismique de la planète localement. En attendant, industriels et scientifiques français sont à pied d'oeuvre pour livrer l'instrument début 2023 à la Nasa.