L’hélicoptère Ingenuity se prépare pour son premier vol sur Mars !

vol hélicoptère Ingenuity Mars
Une illustration de l'hélicoptère Ingenuity de la NASA volant sur Mars. | NASA/JPL-Caltech

Depuis qu’il s’est posé à la surface de Mars le 18 février dernier, le rover Perseverance s’est principalement livré à la vérification complète de son équipement. Un nouveau pas important va bientôt être franchi : Ingenuity, l’hélicoptère fixé sur le rover, s’apprête à prendre son envol. Son bouclier de protection s’est détaché avec succès il y a deux jours, et la NASA a vraisemblablement choisi l’endroit idéal pour ce premier test.

Il s’agira du tout premier vol motorisé et contrôlé d’un giravion sur une autre planète. Le premier essai est prévu pour le 8 avril au plus tôt. Mais avant cela, plusieurs étapes restent à surmonter. Les choses ont plutôt bien commencé : le bouclier en composite de graphite, qui a protégé l’hélicoptère pendant toute la procédure d’atterrissage, s’est détaché comme prévu, faisant apparaître l’appareil toujours fixé sur le « ventre » de Perseverance.

À présent, le rover est en route vers le site sélectionné par la NASA, où Ingenuity doit effectuer son premier vol. Une fois sur place, le petit hélicoptère disposera de 30 jours solaires martiens (soit environ 31 jours terrestres) pour mener sa campagne de vols d’essai.

Ingenuity va-t-il survivre à sa première nuit en solo ?

Pour toute l’équipe de la mission Mars 2020, le vol d’Ingenuity est très attendu. « Ingenuity est une démonstration technologique qui vise à être le premier vol propulsé sur un autre monde et, en cas de succès, pourrait élargir davantage nos horizons et élargir la portée de ce qui est possible avec l’exploration de Mars », a déclaré Lori Glaze, directrice de la Division des sciences planétaires au siège de la NASA.

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Le bouclier qui protégeait Ingenuity pendant l’atterrissage, s’est détaché le 21 mars. L’hélicoptère est désormais libre de prendre son envol. © NASA/JPL-Caltech/MSSS

Mais voler de manière contrôlée sur Mars est bien plus difficile que de voler sur Terre. La planète rouge a une gravité significative (environ un tiers de celle de la Terre), mais son atmosphère est peu dense (sa densité équivaut à 1% de celle de l’atmosphère terrestre). De ce fait, pendant une journée martienne, la surface de la planète ne reçoit qu’environ la moitié de la quantité d’énergie solaire qui atteint la Terre lors d’une journée terrestre (car l’effet de serre induit est très faible). Par conséquent, les températures nocturnes peuvent chuter jusqu’à -90°C, ce qui met en péril les composants électroniques non protégés.

Les concepteurs d’Ingenuity ont bien entendu tenu compte de tous ces paramètres. Suffisamment petit pour être embarqué sur Perseverance, suffisamment léger pour voler dans le ciel martien, l’engin dispose en outre d’un système pour alimenter des radiateurs internes et éviter que ses composants ne gèlent. Le tout a été minutieusement testé, à maintes reprises, dans les laboratoires du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Malgré cet important travail effectué en amont, de par le caractère inédit de l’expérience, son issue est évidemment encore incertaine. « Bien que se déployer à la surface sera un grand défi [pour Ingenuity], survivre à cette première nuit sur Mars seul, sans que le rover le protège et le maintienne sous tension, sera encore plus grand », souligne Bob Balaram, ingénieur en chef du projet Mars Helicopter au JPL.

Une procédure de vol complexe et irréversible

L’endroit d’où Perseverance doit observer le vol d’essai d’Ingenuity est baptisé « Van Zyl Overlook », en hommage à Jakob van Zyl, leader de longue date de l’équipe du JPL, décédé subitement en août 2020. L’hélicoptère se trouvera quant à lui au centre d’une parcelle de 10×10 mètres, sélectionnée pour son absence d’obstacles potentiels et l’extrême planéité du sol. Une fois en place sur son « aérodrome », l’appareil pourra entamer la procédure de déploiement ; à ce stade, aucun retour en arrière ne sera possible.

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Carte de la zone de vol de l’hélicoptère Ingenuity. © NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

L’équipe devra donc s’assurer que le moment est bien choisi. « Toutes les activités sont étroitement coordonnées, irréversibles et interdépendantes. Au moindre indice suggérant que quelque chose ne se passe pas comme prévu, nous pouvons décider d’attendre un sol [ndlr : un jour martien] ou plus jusqu’à ce que nous ayons une meilleure idée de ce qui se passe », précise Farah Alibay, responsable de l’intégration de Mars Helicopter pour le rover Perseverance.

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Le processus de déploiement en question durera six sols environ. Au premier sol, l’équipe sur Terre déverrouillera le mécanisme qui maintient l’hélicoptère contre le rover. Le sol suivant, ils déclencheront un dispositif pyrotechnique coupant les câbles, permettant au bras mécanisé qui supporte Ingenuity de faire tourner l’hélicoptère hors de sa position horizontale. Au cours du troisième sol, un petit moteur électrique terminera de faire tourner Ingenuity jusqu’à ce qu’il soit complètement à la verticale. Au quatrième sol, les quatre pieds d’atterrissage seront déployés. L’imageur WATSON (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering) prendra des photos de chacune de ces étapes.

Dans sa position finale, l’hélicoptère sera suspendu à environ 13 centimètres au-dessus de la surface martienne, toujours relié à Perseverance. Au cinquième sol, l’équipe utilisera une dernière fois le rover pour charger les six cellules de batterie d’Ingenuity. Par la suite, le rayonnement solaire permettra d’alimenter les panneaux solaires de l’appareil pour charger ses batteries. Au sixième et dernier sol de cette phase de déploiement, l’équipe devra s’assurer de trois choses : que les quatre pieds d’Ingenuity sont fermement ancrés à la surface, que le rover s’est bien éloigné d’environ 5 mètres, et que les deux engins communiquent via leurs radios embarquées.

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Le moment venu, Perseverance recevra et transmettra à Ingenuity les instructions de vol finales envoyées par l’équipe du JPL. Si la modélisation des vents locaux et l’analyse de la dynamique environnementale réalisées par le rover montrent que les conditions sont optimales, le petit hélicoptère pourra alors enfin tenter son premier vol : il devrait décoller d’environ 3 mètres, à la vitesse d’un mètre par seconde, puis survoler la surface pendant une trentaine de secondes avant de se reposer au sol.

Source : NASA

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