Mars : l’hélicoptère de la NASA s’apprête à marquer l’histoire de l'aérospatiale

Après un contretemps technique, les ingénieurs espèrent qu'Ingenuity sera le premier véhicule à prendre son envol depuis un autre monde.

Publication 13 avr. 2021 à 12:45 CEST
Mars Ingenuity Grounded for Now

8 avril 2021 : cette image d’Ingenuity posé sur la surface martienne a été capturée par le rover Perseverance de la NASA. Les ingénieurs font passer une dernière série de tests à cet hélicoptère avant son premier vol.

Photographie de NASA/JPL-Caltech

Bientôt, la NASA pourra tenter d’effectuer le premier vol sur une autre planète. L’hélicoptère de l'agence spatiale américaine, surnommé Ingenuity, s’est installé sur une surface plane de la planète Mars. Il entame les derniers tests avant de tenter de prendre son envol dans la fine couche d’air martienne. 

Le premier vol d’Ingenuity était initialement prévu pour le 11 avril mais un souci technique est survenu lors des phases de préparation au vol. L’ordinateur de bord de l’hélicoptère a mis fin au test prématurément alors qu’il tentait de faire pivoter les rotors de l’engin à pleine vitesse sans quitter le sol. Toutefois, l’hélicoptère de la NASA est sain et sauf et la communication avec la Terre est optimale. L’équipe scientifique prévoit de mettre à jour le logiciel de l’hélicoptère et « planifiera une date de vol la semaine prochaine », selon un communiqué de la NASA.

Effectuer un vol sur Mars est une véritable prouesse en raison de l’atmosphère brumeuse de la planète. [Ce vol] martien sera équivalent à 100 000 pieds sur Terre, une hauteur bien supérieure à ce que les hélicoptères les plus performants peuvent atteindre. Le plus haut vol d’hélicoptère jamais enregistré s’est déroulé en 1972, lorsque l’aviateur français Jean Boulet s’est envolé d’une base aérienne au nord-est de Marseille à 40 820 pieds.

Pour son premier vol, Ingenuity s’élèvera à environ 10 pieds, en vol stationnaire. Il pivotera légèrement avant de se poser de nouveau au sol. Le voyage ne durera que 30 secondes mais s’il réussit, Ingenuity offrira de nouvelles occasions d’explorer d’autres mondes, se réjouit MiMi Aung. C’est elle qui est à la tête du projet d’Ingenuity pour le Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

La NASA espère que du haut de ses 48 centimètres, cet hélicoptère ouvrira la voie à de plus grands aérogires sur Mars. Ces expériences permettraient aux scientifiques d’étudier la planète rouge sous de nouveaux angles. Les vaisseaux spatiaux en orbite autour de la planète offrent une vision globale de sa structure et de ses caractéristiques géologiques. Les atterrisseurs et les rovers, quant à eux, sillonnent la surface et fournissent un aperçu détaillé des couches de minéraux et de pierres qui renferment des indices sur l’histoire de Mars.

Selon Matt Shindell, conservateur du département des sciences et de l’exploration des planètes au National Air and Space Museum de la Smithsonian Institution (NASM), les hélicoptères pourraient permettre d’étudier l’ensemble des cratères, canyons et montagnes de Mars, et ce, avec un niveau de précision bien plus élevé que les orbiteurs. Ils pourraient également atteindre certaines zones impossibles d’accès pour les rovers, telles que les parois des canyons ou les pentes volcaniques.

« Ce qu’un hélicoptère pourrait éventuellement faire, c’est combler les lacunes entre les perspectives orbitales et terrestres. On aurait alors une idée plus précise de [la géographie de] Mars à l’échelle régionale », assure Shindell.

Un futur engin volant pourrait également servir « d’éclaireur pour les missions des rovers afin de surplomber l’horizon et de déterminer un plan de route », ajoute Steve Jurczyk, l’administrateur par intérim de la NASA. « À terme, pour les missions habitées vers Mars, ils pourraient servir d’éclaireurs pour les astronautes. »

 

LÀ OÙ L’AIR SE FAIT RARE ET OÙ LA NUIT EST GLACIALE

Le rover Perseverance de la Nasa a déposé Ingenuity sur la surface martienne après un atterrissage réussi sur la planète rouge le 18 février dernier. Perseverance sert maintenant de relais de communication pour le vol d’essai de l’hélicoptère.

Le vol est risqué car la fine atmosphère de Mars rend l’utilisation des pales de rotor beaucoup plus compliquée. Il est alors difficile d’obtenir un vol contrôlé. Si les choses tournent mal – le dysfonctionnement d’un capteur ou une bourrasque de vent qui frappe Ingenuity – le vaisseau pourrait s’écraser au sol.

Les premières ébauches d’un hélicoptère martien ont été étudiées dans les années 1990. Il faudra toutefois attendre quelques décennies de plus pour que la technologie nécessaire soit assez poussée pour faire décoller un prototype dans une chambre à vide sur Terre. Les batteries devaient être plus performantes, les ordinateurs plus petits et il était impératif que des matériaux composites légers soient mis au point pour les rotors de l’hélicoptère.

Ingenuity fera tourner ces rotors de plus de 120 centimètres de large à la vitesse effrénée de 2 500 rotations par minute. S’il veut rester stable dans les airs, l’engin doit contrôler ses rotors de manière très autonome, et ce, rapidement. Pour ce faire, il est équipé d’un minuscule ordinateur comparable à ceux des smartphones ou ceux développés pour les voitures autonomes.

Entre ses vols, le petit hélicoptère doit faire face à des températures nocturnes qui chutent jusqu’à -90 °C. Un petit panneau solaire spécialement conçu pour l’ensoleillement martien recharge les batteries qui alimentent les moteurs de l’hélicoptère ainsi qu’un chauffage pour garder le véhicule au chaud la nuit.

Lorsqu’ils seront prêts pour un nouvel essai, les ingénieurs prévoient de faire voler Ingenuity en milieu d’après-midi, heure martienne. Décoller à cette heure-ci permettra au panneau solaire de l’hélicoptère de recharger les batteries avant et après le vol. Ainsi, elles disposeront encore d’énergie pour faire fonctionner les chauffages qui aideront Ingenuity à faire face à une nouvelle nuit frigorifique.

Grâce à un instrument placé sur le rover Perseverance, la NASA surveillera également les rafales de vent afin de déterminer l’heure la plus propice au décollage.

« Ingenuity a été testé dans des conditions [qui comprenaient] des vents simulés à l’aide de modèles informatiques et d’un immense “mur de vent” que notre équipe a construit dans l’une des chambres d’essai du JPL », a écrit Bob Balaram, ingénieur en chef du projet Ingenuity, dans communiqué préalable au vol. « Toutefois, on ne peut pas tester tous les types de conditions venteuses qui surviennent sur Mars. »

Pour témoigner du caractère historique de ce vol, Ingenuity transporte un morceau de tissu de la taille d’un timbre provenant du Wright Flyer. C’est l’avion avec lequel Orville Wright a effectué le premier vol motorisé d’un appareil plus lourd que l’air en 1903. Survolant les collines de Kitty Hawks en Caroline du Nord, ce vol avait duré tout juste 12 secondes.

« Les frères Wright sont mon inspiration », révèle MiMi Aung du JPL. Avant leur envol, « vous savez, de nombreuses personnes ont effectué des essais partiels, ont obtenu des victoires partielles, ont fait des prédictions théoriques ou analytiques. Certaines auraient même fait des prédictions philosophiques » sur le pilotage d’un avion. « Mais il arrive un moment où il suffit juste d’avoir le cran. »

 

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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