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David Mimoun

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Responsabilités académiques

Enseignant-chercheur responsable de l’Unité de Formation "Systèmes Spatiaux"

Cours

  • Introduction à la mécanique céleste
  • Dynamique Spatiale du master ASEP
  • Systèmes spatiaux scientifiques

Recherche

Mes activités de recherche se concentrent autour de deux axes : l’instrumentation scientifique , tout particulièrement en géophysique planétaire (design de sismomètres planétaires) et le design préliminaire de missions spatiales. J’ai participé à de nombreux projets de missions, comme NetLander, ExoMars, et j’ai contribué à la proposition initiale Laplace (EJSM).

Activités en cours :
- co-Investigateur de la mission InSight du JPL.

La mission InSight

Proposée par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) a pour but de déployer, pour la 1ère fois, une station géophysique sur le sol de la planète rouge afin d’étudier la structure et la composition de l’intérieur de Mars.
L’objectif est de mieux comprendre la formation et l’évolution de Mars en apportant des contraintes sur sa structure interne, encore mal connue. Grâce à l’utilisation d’instruments géophysiques sophistiqués, InSight mesurera l’activité sismique de Mars, le flux de chaleur interne et les subtiles variations de rotation de la planète.

L’instrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structures) écoutera « battre le cœur » de la planète, en prenant des mesures précises des séismes et autres activités internes, afin de mieux comprendre l’histoire de Mars et sa structure. Alors que l’instrument Heat Flow and Physical Properties Package (HP3), fourni par l’agence spatiale allemande (DLR), s’enfoncera jusqu’à 5 m dans le sous-sol martien, afin de mesurer le flux de chaleur de la planète et d’en déduire sa vitesse de refroidissement et donc la puissance dissipée par le moteur planétaire.

L’instrument SEIS : un véritable défi technologique

Véritable défi technologique, le sismomètre SEIS sera développé en France par une équipe technique et scientifique du CNES, de l’Institut de Physique du Globe de Paris (CNRS/Université Paris Diderot), du campus Spatial de l’Université Paris Diderot, de l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE) et de la société SODERN. Plusieurs laboratoires européens et américains (l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH), l’Institut Max-Planck de recherche sur le système solaire (MPS) de Lindau, l’Imperial College à Londres et le Jet Propulsion Laboratory à Pasadena, Californie) contribueront également à ce développement technologique, ainsi que la société Toulousaine EREMS.
D’autres laboratoires du CNRS et d’universités françaises seront enfin associés à l’analyse des données (LPG Nantes, IRAP Toulouse).

Un des défis de la mission INSIGHT sera d’installer à la surface de Mars un Sismomètre VBB (très large bande), instrument généralement installé sur Terre dans des caves sismiques, où la température et la pression sont, habituellement, très stables. Il a donc fallu pour cela développer un bouclier éolien et thermique qui couvrira tout autant le sismomètre que le sol autour du capteur. Cette protection devra de plus être insensible aux tempêtes martiennes et aux vents très fort des « dust devils ». Le bouclier, de plusieurs kilogrammes, sera réalisé par le Jet Propulsion Laboratory, et utilisera une protection thermique très performante d’aérogel.
Un premier prototype de ce bouclier à été testé à La Réunion fin décembre 2011, avec l’aide des équipes de l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise et de l’Institut Max Planck de Lindau, profitant pour cela des terrains presque "martiens" du piton de la Fournaise et des variations importantes de température en altitude durant l’été austral.

Le Microphone martien à bord de SuperCam (responsable scientifique)

Ce capteur est le fruit d’une collaboration entre l’ISAE-SUPAERO, responsable du développement, de la livraison de ce microphone et du CNES qui en assure pour sa part la maitrise d’ouvrage.
Ce nouvel instrument est destiné à être intégré à SUPERCAM, version améliorée de CHEMCAM en service sur le rover Curiosity depuis 4 ans qui étudie à distance la diversité géologique de la planète Mars.

Le Mars Microphone sera situé sur le mât du Rover afin de bénéficier de ses capacités uniques de pointage. Ce nouvel instrument poursuivra plusieurs objectifs scientifiques et techniques originaux : 

• L’étude du son associé aux impacts laser sur les roches martiennes, afin de mieux connaître leurs propriétés mécaniques de surface
• L’amélioration de notre connaissance des phénomènes atmosphériques de surface : turbulence du vent, tourbillons de poussière, interactions du vent avec le rover lui-même
• La compréhension de la signature sonore des différents mouvements du rover : opérations du bras robotique et du mât, roulage sur sol normal ou accidenté de Mars, monitoring des pompes, etc.

« Cette opportunité unique d’entendre enfin des sons en provenance de la planète Mars ajoutera une dimension supplémentaire aux images provenant de sa surface » explique David Mimoun, professeur associé ISAE-SUPAERO et responsable scientifique du Microphone Martien. Des projets étudiants seront associés à cette aventure technique et scientifique.

Selon Xavier Jacob, enseignant-chercheur en acoustique à l’Université Paul Sabatier (Laboratoire PHASE) : « Les Martiens ont très certainement de grandes oreilles". En effet, les conditions atmosphériques sur Mars (pression, températures, composition) sont défavorables à la propagation acoustique telle que nous la connaissons sur Terre, « c’est tout le défi de cet instrument, et un nouvel environnement sonore à découvrir ».

Le « Mars Microphone » sera installé sur SuperCam et livré début 2018 au Los Alamos National Laboratory puis fin 2018 au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, qui l’installera finalement sur le véhicule Mars 2020. La mission sera lancée en Juillet 2020 pour un atterrissage sur Mars prévu en Février 2021. Les opérations devraient durer jusqu’en août 2023.

Le CNES assure la maitrise d’ouvrage de SuperCam. Il participe à sa conception et dans le futur aux opérations sur Mars. SuperCam, auquel est associé le « Mars Microphone », est le fruit d’une longue et fructueuse collaboration scientifique entre l’équipe du Dr. Roger Wiens du Los Alamos National Laboratory, et celle du Dr. Sylvestre Maurice de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), avec une contribution de l’équipe du Pr. Fernando Rull de l’Universitad de Valladolid en Espagne.

*Laboratoires français associés au projet Supercam
• ISAE-Supaero, DEOS, Systèmes Spatiaux pour la Planétologie et ses Applications
• Observatoire de Midi-Pyrénées (Univ. Paul Sabatier / CNRS / CNES / IRD / Météo France)
• Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS / Univ. Paul Sabatier)
• Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (CNRS / Observatoire de Paris / UPMC / Université Paris-Diderot)
• Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS / Université de Bordeaux)
• Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (CNRS / UVSQ)
• Institut d’astrophysique spatiale (CNRS / Université Paris Sud)
• Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (CNRS / Université Joseph Fourier)
• Institut des sciences de la Terre (CNRS / Université de Savoie / Université Joseph Fourier / IRD / IFSTTAR)
• Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (CNRS/ Muséum National d’Histoire Naturelle / UPMC / IRD)
• Laboratoire de planétologie et de géodynamique de Nantes (CNRS / Université de Nantes / Université Angers)
• Laboratoire de géologie de Lyon, Terre, planètes, environnement (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1 / ENS Lyon)
• Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine (CNRS / Université de Bordeaux)
• Laboratoire GeoRessources (Université de Lorraine / CNRS / CREGU)
• Laboratoire de Physique de l’Homme Appliquée à son Environnement (Université Paul Sabatier)

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