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Les radars à pénétration de sol (ou GPR, Ground Penetrating Radar) sont des outils de prospection du sous-sol dont l'utilisation connaît une sollicitation croissante en planétologie. Dans le cadre de l'exploration martienne, la technique radar s'impose comme l'unique moyen d'explorer le sous-sol profond (au delà du kilomètre) afin d'y détecter d'éventuels réservoirs hydriques, reliques d'une activité aqueuse passée. L'instrument TAPIR (Terrestrial And Planetary Investigation Radar), proposé pour la mission ExoMars (ESA), est un GPR impulsionnel opérant, depuis une position fixe, à des fréquences HF particulièrement basses (~2-6MHz). Dotés de nombreux modes de fonctionnement (mesure d'impédance, sondage mono et bi-statique, mode passif), il a fait l'objet de plusieurs campagnes de mesures sur différents sites naturels (dune du Pyla, Terre Adélie, désert de l'ouest-égyptien). Dans cet ouvrage, nous présentons une étude à la fois théorique et expérimentale des performances de TAPIR. Une réflexion sur l'hydrologie d'un sous-sol présentant un aquifère est également proposée, le but étant de définir les caractéristiques des sites d'amarsissage les plus favorables à la prospection GPR.