Comment le petit nouvel hélicoptère de la NASA marquera l’histoire sur Mars

Nous sommes au-delà ravi du lancement prochain du Rover de persévérance sur Mars, mais le nouvel explorateur de la NASA ne sera pas seul sur son périple. Caché sous son ventre est un petit hélicoptère nommé Ingenuity, qui wilJ’espère être le premier avion à voler sur un monde extraterrestre.

Persévérance et Ingenuity devraient être lancés jeudi, 30 juillet à 7 h 50 HE (4 h 50 HP). Le rover et l’hélicoptère Mars 2020 de la NASA devraient atterrir au cratère Jezero en février 2021, le déploiement d’Ingenuity se produisant quelques mois plus tard. Frappe sur bois, ce sera le premier fait par l’homme avion pour tenter un vol contrôlé sur une autre planète.

Ce minuscule véhicule à ossature nue est ce que la NASA appelle un démonstrateur technologique. L’agence spatiale souhaite mettre ce concept à l’épreuve et utiliser l’expérience pour développer des projets plus ambitieux. Les démos technologiques précédentes incluent Mars 1997 Éclaireur rover et le 2018 Mars Cube One nanosatellites – les plus petites machines à survoler une planète.

Ecrire dans un contour présenté à la conférence AIAA sur la mécanique de vol atmosphérique 2018, les ingénieurs du projet ont décrit des versions améliorées du concept de giravion:

Ils pourraient accéder et atterrir à des cibles désignées de manière contrôlée et pourraient être utilisés pour transporter ou récupérer de petites charges utiles. Les hélicoptères pourraient améliorer les missions de rover en repérant rapidement des itinéraires de traversée sûrs ou en effectuant des reconnaissances sur d’éventuelles destinations cibles scientifiques et, en tant que systèmes autonomes, pourraient être utilisés pour explorer des zones qui pourraient ne pas être accessibles par les rovers. Les hélicoptères martiens peuvent également être considérés comme des éléments d’une architecture de retour d’échantillons où ils pourraient être utilisés pour la récupération en temps opportun de petits échantillons scientifiques vers un véhicule d’ascension de Mars pour leur retour sur Terre.

Avant d’arriver à ce stade, cependant, la NASA devra évaluer les performances d’Ingenuity sur Mars. Au cours d’une période de 30 jours, l’hélicoptère fonctionnera comme beaucoup comme cinq tests en vol, dont aucun ne durera plus de 90 secondes. L’ingéniosité montera n’importe où de 10 à 33 pieds (3 à 10 mètres) au-dessus de la surface et traversera jusqu’à 980 pieds (300 mètres) pendant chaque vol, selon à la NASA. L’hélicoptère robotique sera capable de autonome vol et volonté communiquez avec Perseverance après l’atterrissage.

Avec un fuselage à peu près de la taille d’une balle molle, Ingenuity ne pèse que 1,8 kg. Ses deux pales rotatives, qui tournent dans des directions opposées, mesurent 1,2 m de long. Le giravion est équipé d’une antenne, de quatre pattes d’atterrissage et d’un panneau solaire pour recharger ses batteries.

Une phase critique de la mission se produira lorsque Perseverance déploiera l’hélicoptère sur la surface martienne. To déplacer l’hélicoptère du ventre du rover au sol, la NASA a développé le système de livraison d’hélicoptères Mars, en tant qu’agence spatiale explique:

Vers le 60e jour martien, ou sol, de la mission, Perseverance lâchera le bouclier de débris en graphite composite du système de livraison d’hélicoptère Mars qui protégeait l’hélicoptère lors de l’atterrissage. Ensuite, il se dirigera vers le centre de l’aérodrome choisi. Environ six jours plus tard, une fois que les équipes d’hélicoptères et de rover seront convaincues que tout est parti, ils ordonneront à Mars Helicopter Delivery System de faire son travail.

Le processus de déploiement commence par la libération d’un mécanisme de verrouillage qui maintient l’hélicoptère en place. Puis un dispositif pyrotechnique coupe-câble se déclenche, permettant à un bras à ressort qui maintient l’hélicoptère de commencer à faire tourner Ingenuity hors de sa position horizontale. En cours de route, un petit moteur électrique tirera le bras jusqu’à ce qu’il se verrouille, amenant le corps de l’hélicoptère complètement vertical avec deux de ses jambes d’atterrissage à ressort déployées. Un autre feu pyrotechnique libérant les autres jambes.

Après ce point, l’hélicoptère sera enfin libéré, ce qui obligera la machine à survivre à une chute de 5 pouces à la surface. Compte tenu de l’attraction plus faible de gravité sur Mars par rapport à la Terre, cela devrait être un jeu d’enfant. Environ une semaine plus tard, en supposant que tout semble bon, Ingenuity effectuera son premier vol d’essai.

Techniquement, l’hélicoptère a déjà enregistré 75 minutes de vol, ou, plus précisément, une maquette de l’hélicoptère a enregistré ce temps de vol sur Terre pendant NASA des tests entre 2014 et 2019. Evidemment, Mars et la Terre ont des environnements très différents, obligeant l’agence spatiale à faire preuve de créativité dans l’expérimentation.

Par exemple, Mars a une atmosphère 100 fois plus fine que celle de la Terre, il n’y a donc pas beaucoup d’air pour fournir l’ascenseur indispensable. TPour prendre son envol, Ingenuity fera tourner ses rotors à 2 400 tr / min, ce qui est considérablement plus rapide que les rotors d’un hélicoptère conventionnel.

Pour simuler les conditions trouvées sur Mars, les ingénieurs de la NASA ont aspiré tous les gaz d’un 25 pouces-large (64-cm) et ajouté du dioxyde de carbone. Une maquette du giravion a réussi à soutenir le vol pendant environ une minute, planant au-dessus du sol à une altitude de 2 pouces (5 cm). C’était un petit saut pour l’hélicoptère mais un pas de géant pour les développeurs.

De plus, comme la gravité sur Mars est d’environ 38% de la gravité de surface sur Terre, l’hélicoptère de 4 livres ne pèsera que 1,5 livres (0,68 kg) sur la planète rouge. Au cours du développement, le modèle a été testé avec un système qui simule réduit la gravité, et il a bien fonctionné.

L’ingéniosité devra également supporter de graves variations de température, car les températures nocturnes peuvent devenir aussi froides que –130 degrés Fahrenheit (-90 degrés Celsius). L’hélicoptère comprend 1 500 composants différents fabriqués à partir d’aluminium, de silicium, de carbone, de papier d’aluminium et de mousse, qui ne cesseront de se dilater et de se contracter au cours de sa mission. Ingenuity a été conçu avec ces variations de température à l’esprit, mais nous devrons attendre et voir comment il se comporte alors qu’il est réellement sur la planète rouge.

L’ingéniosité ne portera aucun instrument scientifique, mais elle a des capacités autonomes. En raison de retards de communication entre la Terre et Mars, l’hélicoptère devra voler seul et choisir des endroits raisonnables pour atterrir.

Le projet Ingenuity est un petit début, mais le succès mènera à des choses plus grandes et meilleures. Des années à partir de maintenant, lorsque des avions de toutes sortes s’élanceront au-dessus de la surface martienne (et peut-être même d’autres planètes), nous pourrons regarder en arrière sur cet hélicoptère pionnier comme le artisanat qui a rendu tout cela possible.