Embarqué à bord de Perseverance pour servir de preuve de
concept, Ingenuity — l’hélicoptère martien de la NASA — surpasse
déjà toutes les attentes des ingénieurs. Ses huit premiers vols
d’essai ont démontré ses performances de vol, sa capacité à
naviguer correctement et à se poser de manière stable sur le sol
martien. Mais en vue du Vol 9, l’appréhension régnait au sein de la
NASA. Pour la première fois, l’engin devait parcourir un terrain
accidenté (incluant une plongée dans un cratère), alors qu’il n’est
initialement pas configuré pour cela. Non seulement la manœuvre
s’est correctement déroulée, mais Ingenuity est en outre revenu
avec des images en couleurs du sol martien.
Le Vol 9 n’était pas comme les vols qui l’ont précédé. Il a
battu les records de durée de vol et de vitesse de croisière, et il
a presque quadruplé la distance parcourue entre deux aérodromes.
Mais ce qui a vraiment distingué ce vol, c’est le terrain
qu’Ingenuity a dû négocier pendant ses 2 minutes et 46 secondes
dans les airs — une zone appelée Séítah qui serait difficile à
traverser avec un véhicule terrestre comme le rover Perseverance.
Ce vol a également été explicitement conçu pour avoir une valeur
scientifique en fournissant la première vue rapprochée des
principales cibles d’étude que le rover n’atteindra pas avant un
certain temps.
Dans chacun de ses vols précédents, Ingenuity a sauté d’un
aérodrome à un autre sur un terrain en grande partie plat. Lors de
la planification des vols précédents, les opérateurs ont pris soin
d’éviter de survoler un cratère. Mais lors du Vol 9, l’engin a
commencé par plonger dans ce qui ressemble à un cratère fortement
érodé, puis a continué à descendre sur un terrain en pente et
vallonné avant de remonter à nouveau pour émerger sur une plaine
plate au sud-ouest.
Ingenuity : un hélicoptère conçu pour survoler des surfaces
planes
Il peut sembler étrange que les détails du terrain soient aussi
importants pour un véhicule qui voyage dans les airs. La raison est
liée au système de navigation d’Ingenuity et à ce pour quoi il a
été conçu à l’origine : une brève démonstration technologique sur
un site de test expérimental soigneusement choisi.
Lorsque nous, les êtres humains, regardons des images en
mouvement du sol, telles que celles prises par la caméra de
navigation d’Ingenuity, nous avons instantanément une assez bonne
compréhension de ce que nous regardons. Nous voyons des rochers et
des ondulations, des ombres et de la texture, et les reliefs du
terrain sont relativement évidents. Ingenuity, cependant, n’a pas
la perception humaine et la compréhension de ce qu’il regarde. Il
voit le monde en matière de caractéristiques individuelles et
anonymes — essentiellement des points qui se déplacent avec le
temps — et il essaie d’interpréter le mouvement de ces points.
Pour faciliter ce travail, les ingénieurs ont aidé l’algorithme
de navigation d’Ingenuity : ils lui ont indiqué que toutes ces
structures sont situées sur un terrain plat. Cela a libéré
l’algorithme de la nécessité de calculer les variations de hauteur
du terrain et lui a permis de se concentrer sur l’interprétation du
mouvement des éléments par les seuls mouvements de l’hélicoptère.
Mais des complications surviennent s’il essaie ensuite de survoler
un terrain qui n’est pas vraiment plat.
Les différences de hauteur du terrain entraîneront le
déplacement des entités dans le champ de vision à des vitesses
différentes, et l’algorithme de navigation d’Ingenuity « suppose »
toujours que le sol en dessous est plat. Il s’efforce d’expliquer
le mouvement des éléments par des changements dans les mouvements
de l’hélicoptère, ce qui peut conduire à des erreurs. Plus
important encore, cela peut entraîner des erreurs dans le cap
estimé, ce qui entraînera le vol de l’hélicoptère dans une
direction différente de celle prévue.
Un fonctionnement soigneusement ajusté et des images couleurs
en récompense
L’hypothèse selon laquelle le sol est plat est intégrée dans la
conception de l’algorithme, et cela est impossible à changer lors
de la planification des vols. Les opérateurs ne peuvent
qu’anticiper les problèmes qui surgiront en raison de cette
hypothèse et les atténuer le plus possible en termes de
planification des vols et de paramètres donnés au logiciel.
Mars from the air is amazing.
These images were taken by
#Ingenuity on July 5, 2021 (sol 133), during the
#MarsHelicopter‘s 9th flight on Mars. Check out those amazing
rover tracks and rock formations!
Des outils de simulation permettent d’étudier en détail l’issue
probable du vol avant de l’effectuer. Pour le Vol 9, une adaptation
clé du plan de vol était de réduire la vitesse au point crucial
lors de la plongée dans le cratère. Bien que cela se soit fait au
prix d’une prolongation du temps de vol, cela a permis d’atténuer
les erreurs de cap précoces qui pouvaient se transformer en une
importante erreur de position transversale.
Certains des paramètres détaillés de l’algorithme de navigation
non modifiés jusqu’à présent lors des vols précédents ont également
été ajustés. Et un terrain de vol beaucoup plus grand que lors des
vols précédents a été déterminé, avec un rayon de 50 mètres.
L’engin a fini par atterrir à environ 47 mètres du centre de cet
aérodrome.
Dans la semaine à venir, Ingenuity enverra des images en couleur
que les scientifiques de Perseverance ont hâte d’étudier. Les
affleurements rocheux capturés sur ces images montrent des contacts
entre les principales unités géologiques du sol du cratère Jezero.
Ils comprennent également un système de fractures que l’équipe de
Persévérance appelle « Raised Ridges », que les planétologues
espèrent étudier en partie pour déterminer si un ancien habitat
souterrain pourrait y être préservé.
