Ingéniosité, l'expérience technologique de la NASA, se prépare à tenter le premier vol habité vers la planète rouge. Quand le rover Persévérance de la NASA atterrira sur Mars le 18 février 2021, il transportera un petit mais puissant passager : l'hélicoptère martien Ingenuity.
L'hélicoptère, qui sur Terre pèse environ 1,8 kg et a un fuselage de la taille d'une boîte à mouchoirs, est apparu il y a six ans comme une perspective improbable. Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud savaient qu'il était théoriquement possible de voler dans la fine atmosphère de Mars, mais personne n'était sûr de pouvoir construire un véhicule suffisamment puissant pour voler, communiquer et survivre de manière autonome avec des restrictions extrêmes sur sa masse. Ensuite, l'équipe a dû prouver lors d'essais sur Terre qu'elle pouvait voler dans les conditions de Mars. Actuellement, l'équipe se prépare à tester l'appareil dans les conditions réelles de Mars. Ingenuity a connu de fortes vibrations de lancement le 30 juillet 2020, plongeant dans l'atmosphère martienne à bord de Perseverance.
L'ingéniosité est une expérience de vol
L'hélicoptère Mars Ingenuity est une soi-disant démonstration technologique - un projet étroitement ciblé dont le but est de tester de nouvelles possibilités pour la première fois. Les démonstrations précédentes de technologies révolutionnaires comprenaient le premier rover martien, Sojourner, et les CubeSats Mars Cube One (MarCO) qui ont survolé Mars.
L'hélicoptère ne transporte pas d'instruments scientifiques et ne fait pas partie de la mission scientifique Persévérance. L'objectif d'Ingenuity est d'ordre technique : démontrer le vol d'un giravion dans l'atmosphère extrêmement fine de Mars, dont la densité n'est que d'environ 1 % de la densité de notre atmosphère terrestre. L'équipe Ingenuity effectuera jusqu'à cinq vols d'essai au cours de la fenêtre de démonstration de 30 jours martiens (31 jours terrestres).
Mars ne sera pas très gentil avec Ingenuity
Parce que l'atmosphère martienne est si mince, Ingenuity est conçu pour être léger, avec des pales de rotor beaucoup plus grandes et tournant beaucoup plus rapidement que celles qui seraient nécessaires pour un hélicoptère de la masse d'Ingenuity sur Terre.
Sur la planète rouge, la température nocturne est de moins 90 degrés Celsius dans le cratère Jezero, lieu d'atterrissage du rover et de l'hélicoptère. Ces températures repousseront les limites de la conception originale des pièces finies utilisées dans Ingenuity. Des tests sur Terre à des températures prévues montrent que les pièces d'Ingenuity devraient fonctionner comme prévu, mais l'équipe attend avec impatience de vrais tests sur Mars.
"L'une des premières choses qu'Ingenuity devra faire lorsqu'elle arrivera sur Mars est simplement de survivre à sa première nuit", a déclaré Tim Canham, directeur des opérations d'Ingenuity au JPL.
L'ingéniosité dépend de la persévérance
L'ingéniosité se trouve sur le côté sous le ventre du rover Persévérance, avec un couvercle pour le protéger des débris projetés lors de l'atterrissage. Le rover et l'hélicoptère sont logés en toute sécurité à l'intérieur de la capsule du vaisseau spatial pendant son voyage de 471 millions de kilomètres vers Mars. Le système d'alimentation du vaisseau spatial Mars 2020 recharge périodiquement les batteries d'Ingenuity sur le chemin.
Pour atteindre la surface de Mars, Ingéniosité et Persévérance partiront ensemble à l'atterrissage. Le système d'entrée, de descente et d'atterrissage du rover comprend un parachute supersonique, de nouveaux "cerveaux" pour éviter les dangers de manière autonome et des composants pour une grue manoeuvrable qui abaissera le rover à la surface. Seulement environ 50% des tentatives d'atterrissage sur Mars d'une agence spatiale ont réussi.
Une fois qu'un site approprié pour l'hélicoptère est trouvé, le système de livraison d'hélicoptère de Mars laissera tomber la plate-forme d'atterrissage, ramènera l'hélicoptère en position basse et abaissera doucement Ingenuity à la surface. Pendant toute la campagne de mise en service et les essais en vol de l'hélicoptère, le rover maintiendra la communication avec la Terre.
L'ingéniosité est très intelligente pour un petit robot
Les retards font partie intégrante de la communication avec les engins spatiaux à des distances interplanétaires, ce qui signifie que les contrôleurs de vol Ingenuity au JPL ne pourront pas contrôler l'hélicoptère avec un joystick. En fait, ils ne pourront pas visualiser les données d'ingénierie ou les images du vol au fur et à mesure de son déroulement.
De cette façon, Ingenuity prendra ses propres décisions en fonction des paramètres établis par ses ingénieurs sur Terre. Par exemple, l'hélicoptère a une sorte de thermostat programmable qui le maintiendra au chaud sur Mars. Pendant le vol, Ingenuity analysera les données des capteurs et les images du terrain pour s'assurer qu'il reste sur la trajectoire de vol définie par les ingénieurs du projet.
L'équipe Ingenuity progresse pas à pas vers le succès
Compte tenu de la nature expérimentale d'Ingenuity, l'équipe a une longue liste d'étapes que l'hélicoptère doit franchir avant de pouvoir décoller et atterrir au printemps 2021. L'équipe les a définis comme suit :
- Survivre à la croisière vers Mars et réussir son atterrissage
- Faire surface en toute sécurité sous Persévérance
- Chauffage autonome dans les nuits martiennes très froides
- Recharge indépendante du panneau solaire sur les rotors
- Communication réussie avec l'hélicoptère et retour via un sous-système connu sous le nom de station de base de l'hélicoptère Mars
Si les premiers essais en vol expérimentaux sur une autre planète réussissent, l'équipe d'Ingenuity effectuera plusieurs autres vols d'essai.
Le travail réussi d'Ingenuity changera l'avenir de l'exploration de Mars
Ingenuity est conçu pour démontrer les technologies et les opérations uniques nécessaires pour voler dans l'atmosphère martienne. En cas de succès, ces technologies et l'expérience de piloter un hélicoptère sur une autre planète pourraient conduire à la création d'autres avions robotiques avancés qui pourraient faire partie de futures missions robotiques et humaines vers Mars.
Les utilisations possibles d'un futur hélicoptère sur Mars incluent la fourniture d'un point de vue unique non fourni par les orbiteurs, rovers et atterrisseurs actuels sur Terre ; l'imagerie haute définition et l'intelligence pour les robots ou les humains ; et accès au terrain difficile pour les véhicules tout-terrain. L'hélicoptère du futur pourrait même aider à transporter des charges utiles légères mais vitales d'un endroit à un autre.
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