IMAGERIE DES RÉFLECTEURS DU SOUS-SOL: Résultats de la campagne de mesure RANETA/NETLANDER en Antarctique V.Ciarletti, A.Le Gall, J.J.Berthelier, R.Ney, F.Dolon CETP/IPSL A. Reineix IRCOM

Un radar impulsionnel polarimétrique HF Principales caractéristiques du radar Radar immobile posé sur le sol (Mission NETLANDER CNES) Localisation des réflecteurs (distance et direction) à grande profondeur Estimation de la permittivité complexe du sous-sol proche Quelques chiffres Fréquence centrale : 2  4 MHz Durée de l’impulsion : 0.25  10 s Nombre d’acquisitions cohérentes : 1  224 Codage : biphase, BPSK Sondage en profondeur Amélioration du SNR

Localisation des réflecteurs en distance et direction Grandeurs mesurées Champ électrique horizontal Champ magnétique complet Localisation des réflecteurs en distance et direction k H Eh Champ électrique horizontal 2 dipôles amortis orthogonaux de 70 m de long  Ex Ey Champ magnétique Antenne magnétique orientable  Hx Hy Hz

Impédance simulée (FDTD) Grandeurs mesurées Impédance de l’antenne électrique Estimation de la permittivité effective du sous-sol proche Impédance simulée (FDTD) Partie imaginaire Partie réelle W

Effet des additions cohérentes

L’expérience RANETA (RAdar de NEtlander en Terre Adélie) 139.2° 139.3° 139.4° 139.5° 139.6° -66.5° -66.4° 0 2.5 5 km Prud'homme 426 m 370 m 285 m 647 m 1032 m 892 m 641 m 60° 70° Dumont d'Urville Reference H d GPR Glace Socle

Mesures de l’impédance de l’antenne électrique Partie réelle 200 400 600 800 1 000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Frequence (MHz) EA1 EA2 Partie imaginaire -4 000 -3 000 -2 000 -1 000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Frequence (MHz) r~3 ~5 10-5

Un jeu complet de données Ex Ey GPR Hx Hy Hz Ex Ey Hx Hy Hz Retard de propagation (ms) Niveau reçu (mV)

Mesures copolaires à différentes fréquences Niveau reçu (mV) Retard de propagation (ms)

Mesures copolaires en différents endroits 31/01/04 H=285m 04/02/04 H=370m 29/01/04 H=413m 22/01/04 H=426m 01/02/04 H=618m 24/01/04 H=891m 4 6 8 10 12 14 16 18 Retard Dt (s) Niveau reçu (mV) 500 1000 Distance estimée d(m)

Description du sous-sol Bilan de liaison Emission Réception divergence Attenuation cible (*) § Description du sous-sol Mesures Electronique du radar Modélisation FDTD ® Pertes (dB) Hr mesuré Hr calculé(*) ( =0.44) Hr FDTD 29/01/2004 d=520m 92 dB 10-13T 2 10-12T 0.7 10-12T 01/02/2004 d=890m 118 dB 10-14T 2.5 10-14T _

Influence de la fréquence sur les retards mesurés

Influence de la fréquence sur les pertes de propagation divergence Attenuation cible

Résultat préliminaire de reconstitution du socle Ex Ey GPR Hx Hy Hz 1 2 3 1 2 3

Conclusions et perspectives Données de qualité Bilan de liaison raisonnable Validation du concept du GPR de NETLANDER Nécessité d’une modélisation électromagnétique fiable Interaction forte entre développement, mesure et modélisation Version bistatique testée avec succès sur la dune du Pyla Applications sur terre : Glaciologie,… Participation à des campagnes d’inter comparaison sur des analogues martiens (LPI, SWRI, JPL)