Mercure est la planète tellurique ayant la densité moyenne non comprimée la plus élevée des planètes telluriques (environ 5.3). Sa formation n’est pas totalement élucidée, et pour expliquer une telle densité, il faut admettre que le rayon du noyau de Mercure vaut 80% du noyau planétaire. Une des hypothèses les plus admises propose que Mercure ait vu son manteau soufflé par un impact catastrophique lors de sa formation. Mais comment Mercure a-t-elle évolué après cet impact ? Quelle est l’épaisseur de sa croûte ? Bien de questions restent sans réponse pour cette planète autour de laquelle aucun satellite n’a jamais été mis en orbite.

La mission BepiColombo de l’Agence Spatiale Européenne, dont le lancement est prévu en 2013, a donc comme but de mieux connaitre Mercure et d’étudier son origine, son évolution. La mission rejoindre Messenger (http://messenger.jhuapl.edu/), dont l’insertion en orbite est prévue en 2011.

BepiColombo est, entre autres, équipé d’un altimètre laser, BELA, qui déterminera avec précision la topographie de Mercure, la forme de sa surface. Couplé à une expérience de gravimétrie, cet instrument permettra également des analyses conjointes de la topographie et de la gravimétrie de la planète, permettant ainsi d’étudier la structure de la lithosphère voir même, avec quelques hypothèses, de déterminer l’épaisseur de la croûte.

Notre contribution consiste à simuler le comportement mécanique de la partie émettrice de l’instrument BELA (BEPICOLOMBO Laser Altimeter) vis-à-vis des conditions thermiques susceptibles d’être rencontrées au cours de la mission autour de Mercure. Cela signifie étudier les déformations géométriques et les contraintes mécaniques subie par les organes de l’instrument du fait des dilatations thermiques, ceci à l’aide de la méthode de calcul éléments finis.

Cette étude est réalisée en collaboration avec le DLR Berlin, et rentre dans le cadre plus complet de l’étude thermique générale de la partie émettrice de l’instrument BELA dont le DLR est en charge. La logique suivie est la suivante : l’IPGP a été chargé de réaliser la partie thermomécanique de l’étude, ceci à partir des résultats purement thermiques obtenus par les calculs menés au DLR. L’étude thermomécanique consiste à construire un modèle, simuler différents cas de charge à l’aide de celui-ci, et enfin fournir observations et recommandations vis-à-vis des résultats obtenus. Les délivrables demandés à l’IPGP par le DLR sont les modèles bruts et les rapports d’analyse de l’étude thermo-élastique. Dernièrement, nous avons élargi l’étude au design de l’émetteur laser.

Equipe projet IPGP :
D.Mimoun (chef de Projet),
S.Tillier (Ingénieur mécanicien-thermicien),
P.Lognonné (co-Investigateur,
M.Wieczorek (co-Investigateur).

Financement :
CNES

Partenaires :
L'instrument BELA est un altimètre laser développé par un consortium dirigé par l'Université de Berne et le DLR (Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt), associant le MPS (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung), l'IAA (Instituto de Astrofisica de Andalucia), l’IPGP et le LAM (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille).