Le tout premier hélicoptère spatial de la NASA s'approche de Mars

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Le tout premier hélicoptère spatial de la NASA s'approche de Mars
Le tout premier hélicoptère spatial s'approche de Mars dans le ventre du rover de la NASA. Cela pourrait changer notre façon d'explorer d'autres planètes. © NASA

La NASA a embarqué un hélicoptère à énergie solaire dans le ventre de son rover Perseverance, qui devait se poser sur Mars le 18 février. L'hélicoptère, baptisé Ingenuity, a pour objectif de réaliser les premiers vols contrôlés jamais effectués sur une autre planète. Perseverance sera le cinquième rover de la NASA en direction de Mars, mais son passager clandestin, l’hélicoptère Ingenuity, sera le premier vaisseau spatial de ce type.

Le 18 février, les robots se poseront dans un ancien lit de lac martien appelé cratère Jezero, où Perseverance pourrait trouver des signes de vie extraterrestre. Quelques mois après l'atterrissage, le rover est programmé pour descendre Ingenuity à la surface martienne, s'éloigner et regarder le minuscule drone effectuer une série de vols d'essai. En cas de succès, ce seront les premiers vols contrôlés jamais effectués sur une autre planète.

Ingenuity n’est qu’un démonstrateur technologique — qui a coûté à la NASA environ 85 millions de dollars (soit 70 près de millions d’euros) — mais elle pourrait donner le coup d'envoi d'une nouvelle approche de l'exploration d'autres planètes.

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"À l'avenir, elle pourrait transformer la manière dont nous faisons de la planétologie, et éventuellement être un éclaireur afin que nous puissions déterminer où exactement nous devons envoyer nos robots", a déclaré l'administrateur de la NASA Jim Bridenstine lors d'une conférence de presse avant le lancement du rover en juillet 2020.

Comme pour toute technologie d'avant-garde, en particulier dans l'espace, Ingenuity est confronté à des défis qui pourraient compromettre sa mission. Les chauffages internes de l'hélicoptère devront le maintenir au chaud pendant les nuits glaciales martiennes, lorsqu'il fera jusqu’à -54° celsius. Comme personne n'a jamais volé sur Mars, des facteurs inconnus pourraient contrecarrer les tentatives d'Ingenuity. Le mois dernier encore, une autre technologie martienne pionnière — une "taupe" sur l'atterrisseur InSight de la NASA, destinée à s'enfoncer profondément dans la croûte terrestre — n'a pas pu mener à bien sa mission lorsque des sols d'une épaisseur inattendue l'ont arrêtée dans son élan.

"L’hélicoptère Ingenuity est un projet à haut risque et à haute récompense", a déclaré Matt Wallace, le chef de projet adjoint de Perseverance au Laboratoire de recherche sur la propulsion de la NASA (Jet propulsion laboratory), lors d'un briefing la semaine dernière. "Il y aura toujours une risque de problème. Mais c'est pour cela que nous le faisons. Nous apprendrons de ce problème le cas échéant."

Si Ingenuity survit et vole, voici à quoi il faut s'attendre.

Les premières images d’un drone sur Mars

Vue d'artiste de d'Ingenuity sur la surface de la planète Mars.  NASA/JPL-Caltech

Même pour un drone à voilure tournante d'un kilo comme Ingenuity, la minceur de l'atmosphère martienne rend le vol difficile. L'air ne possède qu’1% de la densité de l'atmosphère terrestre. "Le premier et le plus grand défi est de fabriquer un véhicule qui soit assez léger pour être soulevé", a expliqué MiMi Aung, qui dirige le projet d'hélicoptère au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, dans une vidéo sur l’astronef. "Le second est de générer de la portance". Pour attraper suffisamment d'air, les quatre pales en fibre de carbone de l'hélicoptère doivent tourner en sens inverse à environ 2 400 tours par minute, soit environ huit fois plus vite qu'un hélicoptère de transport de passagers sur la Terre. Pour alimenter toute cette rotation, des panneaux solaires placés sur le dessus de l’astronef absorbent l'énergie du soleil. "C'est l'équilibre d'un système très léger, tout en ayant assez d'énergie pour faire tourner les rotors si vite pour les soulever, et en plus il faut en concevoir l'autonomie", a déclaré MiMi Aung.

Comme la communication avec les engins spatiaux sur Mars nécessite quelques minutes, les contrôleurs au sol sur Terre ne peuvent pas diriger le vol d'Ingenuity en temps réel. Les ingénieurs ont donc conçu et programmé l'hélicoptère pour qu'il puisse effectuer jusqu'à cinq vols de façon autonome, sur une période de 30 jours martiens (environ un mois terrestre).

Le premier vol permettra simplement de tester que l'hélicoptère peut décoller du sol et se mettre en vol stationnaire à environ 3 mètres dans les airs. De là, chaque test sera plus difficile que le précédent, pour aboutir à un vol final qui pourrait porter l'hélicoptère à plus de 300 mètres du sol martien. Deux caméras situées sous le drone capteront des images de la surface martienne en dessous — une en couleur, une en noir et blanc.

Perseverance filmera avec ses propres caméras, ce qui permettra à l'hélicoptère et au rover de s'enregistrer mutuellement. "Imaginez que vous regardez depuis Perseverance un hélicoptère qui vole autour de lui, et que l'hélicoptère regarde en arrière pour nous donner des images de ce que fait Perseverance", a déclaré Bridenstine. "Nous allons pouvoir voir de nos propres yeux, avec des films, ce genre d'activités se déroulant sur une autre planète. Et je ne peux pas vous dire à quel point je suis excité."

La NASA a déjà prévu d'envoyer au moins un hélicoptère au-delà de Mars : une mission prévue pour 2026 prévoit d’envoyer un drone à voilure tournante à propulsion nucléaire à la recherche de vie extraterrestre sur Titan, la plus grande lune de Saturne. "Ce qui est vraiment le plus important, c'est que tout ce que nous apprenons ici est destiné aux futurs systèmes hélicoptères que nous souhaitons intégrer dans l'exploration spatiale", a déclaré Aung.

Pour amener l'hélicoptère sur Mars, il faut un "tour de magie"

L'administrateur associé de la NASA, Thomas Zurbuchen, a proposé le projet d'hélicoptère à un stade tardif de la conception du rover. Mais l'équipe derrière la machine était enthousiasmée par cette idée. "J'ai dit à Thomas que quoi que vous puissiez faire pour que cela se réalise, je suis tout à fait d'accord", a déclaré Bridenstine. À ce moment-là, Perseverance était déjà rempli d'instruments et d'équipements et il y avait très peu de place pour installer une toute nouvelle machine. "On nous a tardivement demandé d'accueillir cette petite chose appelée l'hélicoptère martien", a déclaré Wallace lors du briefing de pré-lancement. "Nous avons dû faire un petit tour de magie pour mettre celui-ci sur le rover. Nous avons sorti un petit lapin du chapeau." Comme le dessous du rover avait un panneau libre, les ingénieurs ont mis l'hélicoptère léger et compact à l'intérieur.

Lockheed Martin, un des sous-traitants de la NASA, a construit le système qui fera descendre Ingenuity sur le sol martien. Environ deux mois après l'atterrissage, Perseverance fera tomber le bouclier qui recouvre l'hélicoptère. Le rover se rendra alors sur le terrain plat et sans débris choisi par les responsables de la mission pour faire voler Ingenuity. Après six jours de vérification de tous les systèmes du robot, les responsables de la mission enverront le signal pour libérer l'hélicoptère. Un petit moteur électrique, un bras à ressort et un dispositif pyrotechnique éloigneront lentement Ingenuity du rover pour le mettre en position verticale, puis feront tomber le drone sur 13 centimètres jusqu’au sol. L'hélicoptère de 48 centimètres de hauteur aura un dégagement d'environ 66 centimètres sous le ventre du rover.

Pour l'instant, ce système complexe est en attente alors qu'il parcourt les derniers kilomètres jusqu'à sa destination.

Version originale : Morgan McFall-Johnsen / Business Insider US

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