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, Bas : la combinaison avec les données CRISM ne montre pas d'altération par de l'eau liquide, Crédits : NASA/JPLCaltech, Haut : ravines photographiées par HiRISE/MRO

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, Mission Mariner 4 : a) Mariner 4 (Crédit : NASA/JPL-Caltech), b) Première image de Mars prise par la sonde Mariner 4 (Crédit : NASA/JPL)

, Mission Viking/NASA : a) Orbiteur Viking b) Atterrisseur Viking

, Première image prise à la surface de Mars par la sonde Viking, 1976.

, CC BY-SA 3.0 IGO, b) Image CIVA prise depuis le lander Philae à bord de Rosetta, crédits : ESA/Rosetta/Philae/CIVA,c) Image CaSSIS/TGO du rebord du crater Korolev, crédits : ESA/Roscosmos/CaSSIS

, Vue du dessus de la station Pathfinder, b) Sojourner en pleine analyse du rocher Yogi, c) Vue du rocher Yogi par la caméra de Sojourner

, Rovers toujours en activité à la surface de Mars : a) Vue d'artiste du Rover de la mission MER, crédits : NASA/JPL/Cornell University/Maas Digital, b) Auto-portrait du Rover MSL, crédits : NASA/JPL-Caltech/MSSS

L. Crédit, ESA/ATG medialab b) le Rover Mars2020 crédit

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L. Sondage-de, . Spld, and . Marsis, MOLA de la SPLD où figure la zone à l'étude (carré noir), b) Intensité du signal réfléchi par la couche basale (dB), c) Estimation de la constante diélectrique à l'intérieur et à l'extérieur de la zone réfléchissante

. Orosei, 10737) ; la surface, la zone réflechissante et l'épaisseur de la SPLD sont indiquées par des flèches, 2018.

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, b) Carte Radio-Fréquence (RF), c) Carte Numérique (DPU, Data Processing Unit), d) Carte DC/DC (Direct Current to Direct Current converter), Module électronique (WEU) du modèle de vol (PFM) : a) WISDOM (PFM)

. .. Schéma-synoptique-de-wisdom,

, Rx : antenne réceptrice), b) Disposition des éléments rayonnants, du système d'antennes de WISDOM (Tx : antenne émettrice

, Diagrammes de rayonnement 3D des antennes de WISDOM à différentes fréquences : a)

. Ghz,

, eme colonne) et modélisée (3 eme colonne ) et leur réponse (normalisée par le maximum) dans le domaine fréquentiel (4 eme colonne) pour chaque protocole de mesure décrit dans la 1 ere colonne : a) mesures sur plaque, b) mesures sur sol naturel, c) mesures avec les antennes face à face, d) mesures sans antenne

, Mesures sur plaque : a) Au laboratoire avec le prototype, b) En chambre anéchoïde avec l'EM, c) En salle blanche avec le PFM

, Mesures sur plaque avec les différents modèles de WISDOM (PFM, EM, BB) : a) ré-ponses temporelles, b) réponses fréquentielles

.. .. Schéma-de-la-configuration-de-mesure,

, Puissance émise en fonction de la fréquence, p.61

, Puissance émise en fonction de la fréquence, p.61

.. .. Et-?-en-fonction-de-la-fréquence,

, Coefficient de réflexion ? mesuré sur plaque métallique

, Facteur de bruit mesuré et calculé en fonction de l'atténuation (atténuateur de la chaîne de reception) et de la fréquence

, Modèle à 2 couches utilisé pour estimer les performances de WISDOM. La surface de la couche supérieure est lisse. L'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure peut être lisse ou rugueuse

, Estimation de la résolution verticale R v en fonction de la profondeur de l'interface enfouie et des pertes dans le milieu dans le cas d'interfaces lisses et rugueuses, p.67

, Amplitude du couplage direct en fonction de la température pour l'EM, a) Température des cartes de WISDOM, b) Amplitude du couplage direct, c) Amplitude en fonction du couplage direct

, Amplitude du couplage direct (en ADU) en fonction de la température (en ? C) a) pour le prototype (BB), b) pour le modèle de vol (PFM)

, Amplitude de l'écho de surface et du couplage direct par mesure (code couleur), c) Amplitude du module de la réponse fréquentielle par mesure

, Température des cartes par numéro de mesure, b) Amplitude de l'écho de surface et du couplage direct par numéro de mesure, c) Amplitude du couplage direct et de l'écho de surface en fonction de la température

, Amplitude de l'écho de surface en fonction de l'amplitude du couplage direct, p.69

, Cuve dans laquelle les tests thermiques du modèle de vol ont été réalisés (PIT OVSQ), p.70

, Amplitude des mesures rebouclées en fonction de la température, du PFM en fonction du numéro de mesure, b)

, Mesures en espace libre : a) En extérieur avec le prototype, b) En chambre anéchoïde avec l'EM, c) En salle blanche avec le PFM

, Mesure en espace libre : a) Mesures en espace libre (PFM, EM et prototype), b) Radargramme de la mesure en espace libre du prototype

, Mesure sur une plaque métallique située à 38 cm des antennes : a) Configuration de la mesure sur plaque métallique, b) Réponse de l'électronique (jaune), couplage direct (rouge) et écho de surface (bleu)

, Amplitude de l'écho sur la plaque en fonction de l'inclinaison ? des antennes, p.74

, Mesures sur sphère métallique avec a) le prototype, b) le modèle de

, Effet théorique et observé des additions cohérentes sur le rapport signal sur bruit (SNR)

, Ces résultats ont été obtenus à partir de mesures rebouclées faites avec le PFM, p.75

. .. Principe-du-gating,

, Sans gating, l'amplitude du second écho (vers 11 ns) est inférieur de 4.7 dB à l'amplitude du premier (vers 8 ns), Mesures rebouclées (avec des câbles de longueur différente) effectuées avec le PFM avec et sans gating

. .. , Prototype de l'instrument WISDOM monté sur un chariot adapté, p.76

C. De-mesures-sur-le-mont-etna,

, Campagne de mesures dans les grottes glacées du Dachstein (Autriche)-10/2013. Crédit : WISDOM team

&. Rover and . Bridget, sur lequel est monté le prototype de WISDOM dans le désert de l'Atacama (Chili)-10/2013. Crédit : Rafik Hassen-Khodja

C. De-mesures-dans-le-"colorado and . Provençal,

. Campagne-À-pérouze, Crédit : Alessandro Frigeri, p.79

. .. , Terrain aménagé sur le site de Guyancourt du LATMOS pour tester le radar WISDOM, d) Radargramme acquis par WISDOM sur ce terrain test

, Courbe du milieu : signal reçu dans le domaine fréquentiel. WISDOM ne permet que l'acquisition de la partie réelle de ce signal dans le domaine fréquentiel c'est-à-dire de la voie I (avant dernière courbe). La courbe du bas montre la partie imaginaire du signal reçu dans le domaine fréquentiel (c'est-à-dire la voie Q). L'information contenue dans cette dernière peut être en grande partie reconstruite grâce à une transformée de Hilbert, Principe du radar à sauts de fréquences. Deux courbes du haut : Signal émis dans les domaines fréquentiel et temporel, p.84

, Différents types de fenêtres d'apodisation, b) Réponses temporelles des fenêtres d'apo

, Largeur à mi-hauteur de l'écho sur plaque métallique en fonction des fenêtres d'apodisation, b) Enveloppe de l'écho sur plaque métallique, vol.87

, Radargramme acquis par WISDOM : a) traité avec une fonction porte ?, b) traité avec une fenêtre de Hamming, vol.87

, Signaux temporels obtenus avec WISDOM reconstruits à partir des parties réelle et imaginaire (trait plein) ou seulement à partir de la partie réelle via une transformée de Hilbert (traits pointillés)

, Les couleurs indiquent différents niveaux d'atté-nuation dans les chaînes d'émission et de réception. Bas : Idem qu'en haut mais en ne gardant que les points correspondant au pic de la réponse temporelle sur une dynamique de 30 dB (voir Figure 3.5), Haut : comparaison de l'amplitude de 100 signaux temporels obtenus avec WISDOM reconstruits à partir des parties réelle et imaginaire ou seulement à partir de la partie réelle via une transformée de Hilbert

. Ghz, GHz, c) 0.5-3.0 GHz

, Construction d'un radargramme : a) A-scan ou profil radar b) image d'un A-scan c) B-scan ou radargramme

, Radargramme brut, b) Radargramme traité avec soustraction de la moyenne

. .. , Interpolation en temps d'un profil radar mesuré par WISDOM, p.93

, Amplitude de l'écho en fonction de la distance antenne-mur, c) Reconstitution de l'écho par méthode stroboscopique et zero-padding

, Radargramme acquis par WISDOM a) sans interpolation selon la distance, b) avec interpolation selon la distance

, Comparaison des méthodes d'application de gain sur un radargramme acquis par WIS-DOM. a) sans gain, b) avec gain exponentiel, c) gain appliqué sur une fenêtre glissante 95

, 2) réflexions internes dans l'instrument (ringing), 3) couplage direct entre les antennes, 4) réflexions multiples entre les antennes et la surface, 5) réflexions entre les antennes, le corps du Rover et la surface (clutter ), Schéma représentant les origines possibles des réflexions parasites : 1) couplage interne de l'électronique

, Amplitude en dB des contributions à la mesure, b) Radargrammes obtenus sur le terrain d'expérimentation "Mars yard" avant et après avoir soustrait la mesure en espace libre

, Mars yard", a) radargramme brut, b) radargramme brut avec, en rouge, le couplage direct et, en bleu, l'écho de surface et leurs répétitions, c) radargramme traité par soustraction de la moyenne

, Radargramme WISDOM après soustraction de la moyenne, a) avec toutes les fréquences, b) avec les basses fréquences, c) avec les hautes fréquences

, Radargrammes WISDOM après soustraction d'une moyenne glissante calculée pour différentes valeurs de

. .. , Radargramme obtenu sur le terrain d'expérimentation "Mars Yard" traité par soustraction d'une moyenne (gauche), traité par analyse de l'écho de sol (droite), p.102

, Mars Yard" : a) Comparaison des méthodes de soustraction par la moyenne (M) et de SRD sur toute la bande de fré-quences, b) Comparaison des méthodes de soustraction par une moyenne glissante (MG) et de SRD avec filtrage en fréquence

, Décomposition d'une photographie par décomposition en valeurs singulières : a) Image originale (Crédit : Yann Hervé), b) Image reconstituée après suppression de la première valeur singulière, c) Image reconstituée après suppression des deux premières valeurs singulières, d) Amplitudes des 16 premières valeurs singulières

, Image originale, b) Sinus amorti, c) Image bruitée par un sinus amorti, p.105

.. .. Résidus, 105 filtrage des valeurs singulières, b) Coefficient de corrélation entre l'image originale et l'image débruitée par soustraction d'une moyenne glissante

, Vue 3D de boîte de modélisation montrant les antennes de WISDOM (en rouge) à 38 cm au dessus de la surface (en vert) et une sphère enfouie dans le sol (en bleu), b) Constante diélectrique selon le plan XZ passant par Y = 1 m, Simulation du fonctionnement d'un GPR sous TEMSI-FD : a)

, Méthodes de réduction du ringing appliquées sur données simulées : a) Données synthé-tiques brutes, b) Données synthétiques traitées par soustraction de la moyenne (M), c) Données traitées par filtrage des valeurs singulières

R. Obtenu-sur-le-"mars and Y. , Radargramme débruité par soustraction d'une moyenne, b) Radargramme débruité par SVD après filtrage de la première valeur singulière, c) Radargramme debruité par SVD après filtrage des deux premières valeurs singulières

, Colorado Provençal" : a) Données brutes, b) Radargramme traité par soustraction de la moyenne (M), c) Radargramme traité par soustraction d'une moyenne glissante (MG), N = 50 soit 1.7 m, d) Radargramme traité par filtrage des valeurs singulières (SVD) , e) Radargramme traité par analyse de l'écho de sol (AES), f) Radargramme traité par soustraction par le radargramme décalé par translation temporelle (SRD), Résidu de la méthode de décomposition en valeurs singulières : a) image propre correspondant à la première valeur singulière, b) image propre correspondant à la deuxième valeur singulière, c) comparaison entre le radargramme brut et le résidu (somme des deux premières singulières) obtenu par

. Le-"colorado and . Provençal, c) Radargramme traité par soustraction d'une moyenne glissante (MG), N = 50 soit 1.7 m, d) Radargramme traité par filtrage des valeurs singulières (SVD) , e) Radargramme traité par analyse de l'écho de sol (AES), f) Radargramme traité par soustraction par le radargramme décalé par translation temporelle (SRD), Données brutes, b) Radargramme traité par soustraction de la moyenne

, Chaîne de traitement des données du radar à pénétration de sol WISDOM, p.116

, Résolution verticale d'un GPR en fonction de sa bande de fréquences et de la constante diélectrique d'un sol considéré comme homogène

, (au centre) radargramme sur toute la bande de fréquences (B = 2.5 GHz), (à droite) Profil radar à la distance marquée par des pointillés sur les radargrammes, Radargrammes acquis par WISDOM sur un sol stratifié naturel : (à gauche) radargramme filtré aux basses fréquences (B = 1.2 GHz)

, Pseudo-spectre MUSIC d'un signal simulé présentant deux échos dont les retards sont 10 et 15 ns. Le SNR des échos est de 20 dB

, Principe du moyennage en sous-bandes de fréquences

. .. , Ecart en temps estimé avec MUSIC et la MSSP ou la SSP en fonction de la bande de fréquences effective (à gauche) et pourcentage de second écho résolu (à droite), p.124

, De gauche à droite : signal obtenu avec une IFFT , pseudo-spectre MUSIC obtenu avec la méthode SSP, pseudo-spectre MUSIC obtenu avec la méthode MSSP, p.125

, R en fonction du produit B?t pour a) B ef f = 0.5B, b) B ef f = 0

, Antennes de WISDOM au-dessus d'un sol stratifié à deux couches homogènes, p.127

, Epaisseur estimée par transformée de Fourier inverse (gauche) et par MUSIC (centre)

I. Comparaison and ). .. Music-(droite,

. .. , Erreur relative sur l'estimation de l'épaisseur de la couche supérieure en fonction du SNR et de l'épaisseur de cette couche a) avec une IFFT, b) avec MUSIC, p.128

C. De and L. , Coupe de la couche supérieure montrant l'échelle des hétérogénéités, b) Distribution des constantes diélectriques au sein de la couche supérieure

, Radargramme simulé pour une couche supérieure présentant des hétérogénéités de petite taille (L = 1.5 cm) et de faibles variations de constante diélectrique (std = 0.15) a) obtenu avec une transformée de Fourier inverse IFFT, b) obtenu avec MUSIC, p.129

. .. , a) Erreur relative sur l'estimation de la constante diélectrique en fonction de la taille des hétérogénéités (L) et de l'écart type des variations de constante diélectrique (std), b) Erreur relative sur l'épaisseur de la couche supérieure (en mètre) en fonction de la taille des hétérogénéités (L) et de l'écart type des variations de constante diélectrique (std), p.130

, Radargrammes construits à partir de l'algorithme MUSIC sur les données simulées pré-sentées dans cette section

. .. , Schéma du montage pour l'acquisition de mesures avec l'EM (sans antenne), p.131

, MUSIC et réponse temporelle (IFFT)

, Mesures sur plaque métallique : a) Radargramme obtenu avec une IFFT, b) Radargramme obtenu avec MUSIC

Y. Cellule-de, les composantes du champ électrique sont calculées sur le milieu des arêtes et les composantes du champ magnétique sur le milieu des faces, p.137

, Visualisation d'un milieu modélisé sous TEMSI-FD

, Surfaces rugueuses générées pour différentes valeurs de longueur de corrélation l c (écart type des hauteurs ? h fixé à 5 cm)

, Surface rugueuse : a) Photo prise par la caméra de Pathfinder IMP (Imager for Mars Pathfinder ) b) Reconstitution 3D à partir de la stéréo caméra du lander Pathfinder (IMP)

, Illustration des étapes correspondant à une itération du processus. À chaque itération, 8 nouveau cubes sont générés par le modèle

. .. , Coupe d'un milieu généré par TEMSI-FD à partir de la méthode diamant-carré pour plusieurs valeurs du nombre d'itérations N, (H et F sont fixées), p.142

, Mars Yard") : a) Photo du terrain d'expérimentation, b) Radargramme expérimental, c) Radargramme simulé sous TEMSI-FD, Comparaison entre les données expérimentales et les données simulées sous TEMSI-FD sur le terrain d'expérimentation, p.143

. Ciarletti, Hawaii, b) model géoélectrique du chenal enfoui, c) Radargramme simulé sous TEMSI-FD, il correspond au modèle géolectrique du sous sol présenté en b), d) Radargramme migré, 2017.

. Ciarletti, Modélisation d'un polygone de dessication sous TEMSI-FD : a) Modèle géoélectrique de la fente et son radargramme associé b) Modèle géoélectrique de la fente et d'une deuxième couche avec son radargramme associé, p.145, 2017.

, Les flèches rouges montrent le déplacement des antennes sur 3.3 m, b) vue du dessus du volume de calcul, c) Radargramme simulé, d) Radargramme migré, Vue 3D du volume de calcul où l'on voit les antennes de WISDOM (en rouge) à 38 cm au dessus du sol, qui est divisé en trois zones avec différentes densités de roches, 2017.

, Couche de glace souterraine simulée sous TEMSI-FD : a) Milieu homogène, b) Milieu homogène avec interfaces rugueuses, c) Milieu non-homogène avec interfaces rugeuses, p.147

, Radargrammes obtenus sur les milieux modélisés sous TEMSI-FD présentés sur la Figure 5.12, a) Radargramme d'un milieu homogène avec interface lisse, b) Radargramme d'un milieu homogène avec interfaces rugeuses, c) Radargramme d'un milieu non homogène avec interfaces rugueuses

, Constante diélectrique estimée à partir de la méthode de l'écho de sol sur des données simulées :a) Modèle à une couche modélisé sous TEMSI-FD, b) Comparaison entre la constante diélectrique en entrée du code et celle estimée par la méthode présentée en 5, vol.2, p.1150

L. Mesures-sur, Terrain d'expérimentation : a) avec la sonde ThetaProbe ML2x, b) Le GPR SIR-4000 GSSI, c) Le prototype de WISDOM

, Constante diélectrique estimée avec la sonde Thetaprobe : a) Carte de la constante diélectrique du terrain d'experimentation, b) Constante diélectrique estimée sur les profils P1, P2, P3 et P4 (Figure 5.15c)

. Mesures-sur-le-terrain-d, expérimentation : a) Photo du dispositif expérimental, b) Radargramme obtenu avec le SIR 4000, 900 MHz, c) Radargramme obtenu avec le SIR 4000, 400 MHz

, Constantes diélectriques estimées à partir des mesures sur le Mars yard avec le SIR-4000 (antennes de 400 et 900 MHz)

, Valeurs de la constante diélectrique r estimée à partir de l'écho de surface sur le terrain d'expérimentation pour les deux modes en co-polarisation de WISDOM, p.154

, Détection automatique de signatures hyperboliques sur le terrain d'experimentation : Radargramme où figure les différentes classes, b) Détection d'hyperbole sur le radargramme : les points rouges représentent les points sur lesquelles sont réalisés l'ajustement, les pointillés indiquent de fausses détections, c) Estimation de la constante diélectrique à partir des signatures hyperboliques détectées

, Position des sites de mesures dans le, Crédit : réalisée à partir de Googlemap

. Mesures-sur-le-site,

, Radargramme acquis avec le prototype de WISDOM sur le site 2

.. .. Radargramme,

, des antennes de 400, 900 et 1600 MHz. L'échelle verticale est adaptée à la profondeur de pénétration des fréquences utilisées

, Analyse de la texture des radargramme par le calcul de l'entropie a) Entropie du radargramme après filtrage, b) contour qui délimite les différentes textures du radargramme 176

, Détection des pentes apparentes ? : a) classes avec une pente apparente inférieure à 10 ? , b) classes avec un pente apparente supérieure à 10 ?

, Détection automatique d'hyperboles : les hyperboles (vertes) sont des hyperboles mathématiques qui résultent de l'ajustement sur les points expérimentaux (points rouge) par la méthode des moindres carrés

, Estimation de la constante diélectrique à partir de l'écho de sol sur le site n ? 2 du Colorado Provençal

, Estimation de la constante diélectrique à partir des réflecteurs en sous-sol sur le site n ? 2 du Colorado Provençal

P. Au-colorado, Zoom sur quelques centimètres de la couche consolidée qui permet de voir une stratification fine c) Radargramme acquis avec WISDOM sur le site n ? 4 où l'on voit des couches (flèches)

, Estimation de la constante diélectrique en laboratoire sur des échantillons provenant du Colorado Provençal, Courbe rouge : échantillon rouge, courbe bleue : échantillon blanc, p.181

, Radargramme acquis avec WISDOM sur le site n ? 2 dans le Colorado provençal, le temps de propagation a été convertit en profondeur grâce à l'estimation de la constante diélec-trique

, Bleu 01) acquis avec WISDOM sur le site n ? 2 dans le Colorado provençal, le temps de propagation a été convertit en profondeur grâce à l'estimation de la constante diélectrique, p.183

, Code couleur : gris (analysé dans des fréquences voisine (450 MHz-1.5 GHz) de celles de WISDOM), blanc (analyse entre 10 et 200 MHz), Estimation de la constante diélectrique d'analogues martiens

, SHARAD (cyan), TECP/Phoenix (orange), Estimation de la constante diélectrique de formations martiennes à partir des données MARSIS, SHARAD et TECP/Phoenix. Code couleur : MARSIS (blanc)

. .. Radars-sondeurs-martiens,

. .. , Caractéristiques et performances attendues du radar WISDOM, p.49

. Caractéristiques and . .. Wisdom, , p.51

, Tests et qualifications des modèles de WISDOM

, 2)) pour chaque configuration de mesures

. Principales and . .. Wisdom, , p.81

.. .. Fenêtres-d'apodisation, , vol.87

, Ecarts théorique estimés ?t theorique à partir de la mesure du temps de propagation dans chaque câble à l'analyseur de réseaux

, Ecarts en temps estimés par IFFT et MUSIC

, Moyenne et écart-type des valeurs de constante diélectrique en fonction des instruments 154

, Moyenne et écart-type des valeurs de constante diélectrique sur les sites de la campagne de mesure Figure 5