Etude et modélisation des performances des radars sondeurs basse fréquence pour la recherche de l'eau dans le sous-sol de Mars - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Potentials of low frequency sounding radar for water exploration in the Martien subsurface

Etude et modélisation des performances des radars sondeurs basse fréquence pour la recherche de l'eau dans le sous-sol de Mars

Résumé

The performances of low frequency sounding radars are strongly related to the ability of the electromagnetic waves to penetrate the geological materials constituting the studied soil. The aim of our research is to study experimentally the geo-electrical and geo-magnetic properties of the Martian sub-surface and simulate the backscattered radar echo in the frequency band 1-20 MHz, in order to determine the ability of future radar sounding experiments to detect the possible presence of water in the Martian sub-surface, few hundreds of meter deep. In the first part, we constructed experimentally a most common dielectric profile representative of the Martian sub-surface starting from the general geological description of the Martian sub-surface by measuring the electric permittivity and magnetic permeability of well-defined volcanic and sedimentary materials that have been reported for Mars. This led to synthetic representative samples of the Martian sub-surface materials under adequate conditions of porosity and temperature that should exist in the first 2.5 km of the upper crust. This 2 MHz geo-electrical profile was used to evaluate the penetration depth and losses of the radar signal. In the second part, we constructed four geological models corresponding to terrains where we considered the possibility of finding liquid water lenses at shallow depths. Those localities could be considered as potential landing sites of the Netlander GPR experiment. We conducted series of measurements of the electromagnetic properties of local volcanic and sedimentary materials that might be present on those sites. This led to the construction of four realistic geo-electrical models. We finally used the FDTD technique to simulate the radar backscattered echo for each site considering the Netlander GPR parameters.
Les performances des systèmes de sondage radar sont liées à leur capacité de pénétration dans les matériaux géologiques qui constituent les sites observés. Notre thématique de recherche consiste à étudier expérimentalement les propriétés géo-électrique du sous-sol martien et à modéliser l'écho radar rétro-diffusé afin, de quantifier les capacités des futurs radars sondeurs basse fréquence (de 1 à 20 MHz) à détecter la présence de possibles réservoirs d'eau situés à quelques centaines de mètres de profondeur dans le sous-sol de Mars. Ce sont principalement les propriétés électromagnétiques des roches (permittivité électrique et perméabilité magnétique) qui contrôlent la profondeur de pénétration et l'identification de zones humides. Ainsi, la connaissance des propriétés géo-électriques et de la stratigraphie de la sub-surface de Mars est nécessaire pour modéliser et interpréter les données issues des futurs radars d'exploration martienne. Dans la première partie de notre travail nous avons effectué des mesures de permittivité électrique et de perméabilité magnétique des échantillons représentatifs des couches géologiques constituant le modèle général du sous-sol martien. Cette première étape nous a permis d'établir un profil diélectrique général de la sub-surface de Mars à 2 MHz, que nous avons ensuite utilisé pour évaluer les profondeurs de pénétration et les atténuations dans le signal radar rétro-diffusé. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons construit quatre modèles géologiques et géo-électriques correspondent à des contextes locaux représentant un intérêt particulier pour la recherche de lentilles d'eau dans la proche sub-surface de Mars. Ces sites pourrant constituer des cibles d'atterrissages potentiels pour les GPR de la mission Netlander. Enfin, nous avons utilisé un code FDTD pour simuler le signal radar rétro-diffusé à 2 MHz pour chacun de ces sites, en considérant les paramètres instrumentaux des GPR de la mission Netlander.
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Dates et versions

tel-00011598 , version 1 (22-02-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011598 , version 1

Citer

Essam Heggy. Etude et modélisation des performances des radars sondeurs basse fréquence pour la recherche de l'eau dans le sous-sol de Mars. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011598⟩
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