La spectrométrie gamma et neutronique forme un puissant outil de caractérisation géologique et géochimique des surfaces planétaires. Cette méthode permet d'aborder des questions capitales en planétologie: composition de la croûte, du manteau; glaces; volcanisme; processus d'altération... La majorité des neutrons et des photons gamma résultent de l'interaction du rayonnement cosmique avec la matière. Le premier chapitre présente la physique de ces interactions nucléaires dans les sols planétaires et dans les détecteurs. Nos travaux visent à optimiser les observations en précisant les performances instrumentales, et en isolant les relations entre la composition du sol et les flux de neutrons. Des simulations numériques utilisant le code GEANT du CERN supportent notre analyse. Le deuxième chapitre évalue les performances du spectromètre gamma à base de germanium pour MARS SURVEYOR 2001. Le résultat des simulations est confronté aux mesures de calibration; puis les performances sont calculées en configuration de vol. Le bruit de fond près de Mars est évalué à ~160 c/s. L'instrument offre une bonne sensibilité à: Fe, Mg, K, Si, Th, Cl et O. Il sera possible aussi de mesurer U, Ti, H, C, S, Ca et Al. Les lobes d'émission à la surface sont aussi calculés. Ces mesures permettront une meilleure compréhension de la surface martienne. Le dernier chapitre traite de l'émission des neutrons rapides lunaires [500 keV; 10 MeV]. La forte influence de l'oxygène est mise en évidence. Comme l'a observé LUNAR PROSPECTOR, le flux intégré montre une dépendance marquée avec la teneur du régolite en fer et en titane, permettant la cartographie. L'influence des autres éléments chimiques est quantifiée. Une formule mathématique simple est proposée pour estimer le flux intégré de neutrons suivant la composition du sol. Enfin, une étude des effets de l'hydrogène sur le flux de neutrons rapides est menée; nous examinons les possibilités de quantifier son abondance dans le sol par cette méthode.

The solution of large and sparse eigenvalue problems arising from the discretization of the diffusion equation is considered. The multigroup<p>diffusion equation is discretized by means of the Nodal expansion Method (NEM) [9, 10]. A new formulation of the higher order NEM variants revealing the true nature of the problem, that is, a generalized eigenvalue problem, is proposed. These generalized eigenvalue problems are solved using the Jacobi-Davidson (JD) method<p>[26]. The most expensive part of the method consists of solving a linear system referred to as correction equation. It is solved using Krylov subspace methods in combination with aggregation-based Algebraic Multigrid (AMG) techniques. In that context, a particular<p>aggregation technique used in combination with classical smoothers, referred to as oblique geometric coarsening, has been derived. Its particularity is that it aggregates unknowns that<p>are not coupled, which has never been done to our<p>knowledge. A modular code, combining JD with an AMG preconditioner, has been developed. The code comes with many options, that have been tested. In particular, the instability of the Rayleigh-Ritz [33] acceleration procedure in the non-symmetric case has been underlined. Our code has also been compared to an industrial code extracted from ARTEMIS. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished