Ingenuity avec ses pales déployées photographié avec la Mastcam-Z de Perseverance. © Nasa, JPL-Caltech, ASU
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Ingenuity : Jean-Marc Moschetta nous explique les défis qui attendent le vol du drone de la Nasa dans le ciel de Mars

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Ingenuity n'a évidemment pas qu'un seul objectif. Sur Mars, la Nasa est sur un terrain inconnu. Des essais au sol à la conception de l'engin et du design des pales au comportement attendu d'Ingenuity, de nombreuses inconnues devront être levées par son retour d'expérience. Les explications de Jean-Marc Moschetta, Professeur d'aérodynamique à l'Isae-Supaéro qui a codirigé, avec Hervé Bézard de l'Onera, la thèse de doctorat de Thibault Désert consacrée à la conception aérodynamique d'un drone martien « made in France ».

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Après des essais satisfaisants du rotor et des pales, la Nasa a donné son feu vert au premier vol martien d'Ingenuity. Si tout se déroule comme prévu, il devrait décoller du cratère Jezero ce dimanche 11 avril le 14 avril (MàJ 11 avril : la Nasa a reporté le vol) pour un vol autonome de 30 secondes au maximum. La tentative de décollage est prévue dans la nuit de dimanche à lundi,  à 4 h 54 heure de Paris (il sera 12 h 30 dans le cratère Jezero, sur Mars). Comme nous l'explique Jean-Marc Moschetta, Professeur d'aérodynamique à l'ISAE-Supaéro, ce vol doit notamment « démontrer la faisabilité d'exploiter et d'utiliser un hélicoptère autonome sur Mars ». Si sur Terre le vol aérien est évidemment maîtrisé, « sur Mars, la Nasa est sur un terrain inconnu ».

La principale difficulté qui attend Ingenuity sera de « décoller et s'élever dans les airs martiens » en raison de la très « faible masse volumique de l'atmosphère ». À cela s'ajoute que la pression et la densité de l'atmosphère martienne sont d'environ le « centième de celles qui règnent sur Terre au niveau de la mer ou encore celles que l'on connaît à une altitude d'une trentaine de kilomètres, dans la stratosphère, où l'air est plutôt rare ». Pour décoller et compte tenu de ces contraintes, Ingenuity devra éjecter une « quantité de mouvement (produit de la masse par la vitesse) suffisamment élevée vers le sol pour compenser la force de gravité qui va l'attirer vers le bas ».

Optimisation pour les conditions atmosphériques martiennes

Techniquement, le gros challenge pour Ingenuity est donc « d'envoyer beaucoup de masse vers le sol ». Pour cela, il faut envoyer le peu de matière qu'il y a dans l'air martien le plus rapidement possible avec une vitesse de rotation très importante. Sur Ingenuity, elle est comprise entre 2.400 et 2.900 tours par minute, soit « 10 fois celle des pales d'un hélicoptère sur Terre ». « C'est ce qui va provoquer la force propulsive et l'élévation de l'appareil. »

Mais cette vitesse nécessaire a « un énorme inconvénient ». En bout de pales, elle « atteint rapidement la vitesse du son » ! Certes, c'est un phénomène connu et parfaitement maîtrisé sur Terre mais sur Mars, la Nasa est « confrontée à un domaine de l'aérodynamique inédit et quasiment inexploré à ce jour avec un rotor et des pales aussi petites ». Sur Mars, cette vitesse du son est de 238 mètres par seconde, plus faible que sur Terre, mesurée à 340 mètres par seconde. À un moment donné du vol, Ingenuity sera confronté à des « phénomènes transsoniques qui sont des phénomènes aérodynamiques générés au passage du mur du son ». Concrètement, il y a une « sorte de mur du son qui se produit en bout de pale, ce qui freine le rotor ».

Ingenuity posé au sol. Parmi les concepts assez maîtrisés pour être mis en place dans une mission martienne, on citera en exemple des drones à voilure fixe (avions), des ballons et donc les drones à voilure tournante (hélicoptères). © Nasa, JPL

Pour s'affranchir de cette contrainte, la Nasa a optimisé la géométrie et le design des « deux rotors bi-pales coaxiaux d'Ingenuity de façon à ne pas trop augmenter la vitesse de rotation en les vrillant ». Cela explique la forme de libellule des pales, vue de dessus. Notez que ce n'est pas un hasard si Ingenuity est comparé à une libellule. Cet insecte est en mesure de planer dans les gammes du nombre de Reynolds des écoulements rencontrées auxquelles sera confronté Ingenuity. Cependant, tout comme les conditions de vol rencontrées par un drone martien étant inconnues sur Terre, les « géométries permettant de maximiser les performances aérodynamiques en conditions martiennes sont également peu connues ».

Le ou les vols que réalisera Ingenuity serviront aussi à améliorer les « modèles utilisés pour la conception de ce type de véhicules aériens adaptés aux conditions atmosphériques propres à Mars ». Il faut aussi savoir que les essais réalisés au sol sont limités aux capacités des moyens d'essais recréant les conditions martiennes. Le JPL a dû pour cela réaliser une chambre reproduisant l'atmosphère martienne et un système de câbles pour simuler la gravité martienne.

Pour en savoir plus

C'est « une grande victoire » : Ingenuity a survécu à sa première nuit seul sur Mars !

Article de Nathalie Mayer publié le 06/04/2021

Il n'a qu'un seul objectif. Mais quel objectif ! Devenir le premier engin à réaliser un vol motorisé et contrôlé sur une autre planète que la Terre. Cela pourrait se faire le 11 avril 2021. En attendant, Ingenuity, l'hélicoptère de la Nasa vient de passer sa première nuit... seul sur Mars !

Sur Mars, les préparatifs pour le premier test en vol d’Ingenuity se poursuivent. Avec ce week-end, une nouvelle étape importante de franchie : pour la première fois, l'hélicoptère a passé une nuit seul à la surface de la Planète rouge. « Une grande victoire », commente Mimi Aung, le chef de projet Ingenuity au Jet Propulsion Laboratory de la Nasa, dans un communiqué.

Car dans le cratère Jezero, les nuits sont plus que fraîches. Les températures peuvent en effet descendre en dessous des -90 °C. Suffisant pour endommager des composants électroniques ou les batteries dont Ingenuity aura besoin pour voler. Mais les ingénieurs de la Nasa l'ont confirmé : tout va bien pour celui qui s'apprête à devenir le premier engin à tenter un vol motorisé et contrôlé sur une autre planète que notre Terre.

Au moment de son déploiement, Ingenuity a renvoyé vers la Terre, ses toutes premières images prises avec sa caméra couleur depuis le ventre de Perseverance où il était accroché. © JPL-Caltech, Nasa

Une nouvelle étape franchie avec succès

Rappelons qu'Ingenuity a été déployé depuis l'endroit où il était attaché au ventre du rover Perseverance ce samedi 3 avril 2021. Jusqu'à ce qu'il pose ses quatre pattes sur le sol de Mars, il y est d'ailleurs resté attaché. De quoi lui assurer une bonne source d'énergie. Juste après, pour permettre au panneau solaire situé au sommet des rotors de l'hélicoptère de commencer à recevoir la lumière du Soleil, les ingénieurs de la Nasa ont demandé à leur rover de s'éloigner.

Perseverance en a profité pour renvoyer vers la Terre, les premières images d'Ingenuity posé à la surface de Mars, ses pales toujours refermées sur elles-mêmes. Elles devraient être libérées demain. De quoi permettre alors aux ingénieurs de les tester ainsi que les moteurs qui les entraînent. Ils poursuivront ensuite la longue série de vérifications qui doit les mener au grand jour. Mais ce ne sera pas avant le 11 avril 2021.


Ingenuity sur Mars : la Nasa se prépare à une première dans l'histoire de l'exploration spatiale

La Nasa a annoncé que le premier vol du drone-hélicoptère Ingenuity pourrait avoir lieu au plus tôt le 8 avril. Une fois posé au sol, le giravion aura 31 jours terrestres pour essayer d'être le premier hélicoptère à voler sur une planète autre que la Terre. Son objectif n'est pas de collecter des données scientifiques mais de réaliser des démonstrations techniques pour démontrer l'utilité et l'intérêt de disposer d'un véhicule aérien en complément d'un rover ou d'un lander, avec à la clé de probables futurs projets aériens plus ambitieux.

Article de Rémy Decourt paru le 25/03/2021

Photo d'artiste de drone-hélicoptère Ingenuity sur la Planète rouge. © Nasa, JPL-Caltech

Le premier vol d'Ingenuity est prévu à partir du 8 avril. Accroché sous le ventre du rover Perseverance, ce giravion, drone-hélicoptère ou Marscoptère, est actuellement en transit, vers  l'« aérodrome » d'où il tentera de décoller. Cette parcelle de 10 mètres sur 10 mètres a été choisie pour sa planéité et son absence d'obstacles. Comme le rappelle la Nasa, ce sera la première tentative d'un vol motorisé et contrôlé d'un engin volant sur une planète autre que la Terre. En attendant ce vol historique, sa préparation est tout de même assez complexe. Comme le détaille l'équipe du projet dans un communiqué de presse, plusieurs étapes sont à franchir étroitement coordonnées, irréversibles et dépendantes les unes des autres, avant ce vol.

« L'aérodrome » martien d'où décollera et évoluera Ingenuity. Ce site, baptisé Van Zyl Overlook, a été choisi pour sa planéité et son absence d'obstacles. Cette parcelle mesure 10 mètres sur 10 mètres. © Nasa, JPL-Caltech, Université de l'Arizona

Le processus de déploiement du Marscoptère prendra environ six sols (six jours et quatre heures terrestres). Ingenuity sera posé au sol le cinquième sol. Lors du sixième et dernier sol de cette phase de déploiement, l'équipe devra confirmer trois choses : que les quatre jambes d'Ingenuity sont fermement posées à la surface, que le rover se soit positionné à une distance de sécurité d'au moins cinq mètres et que Perseverance et Ingenuity communiquent ensemble via leur radio de bord. C'est à partir de ce moment que débutera la période de 30 sols martiens (31 jours terrestres), au cours de laquelle toutes les vérifications de pré-vol et tous les vols d'essai auront lieu.

Détail du site de lancement d'Ingenuity (Van Zyl Overlook) photographié par la caméra Navcam de Perseverance. © Nasa, JPL-Caltech

Avant son premier vol, Ingenuity fera fonctionner ses rotors à 2.537 tr/min et réalisera un check-up complet de ses systèmes. Si aucune anomalie n'est détectée, il décollera. Après avoir grimpé à une vitesse d'environ un mètre par seconde, le Marscoptère planera à environ trois mètres au-dessus de la surface pendant 30 secondes. Lors de son vol, il devrait réaliser quelques « figures de style », comme rester en vol stationnaire et tourner sur lui-même avant de retourner se poser au sol.

Le capot de protection d'Ingenuity a été retiré et déposé au sol, exposant le drone-hélicoptère à l'environnement martien. Sa première tentative de vol est prévue au plus tôt le 8 avril. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

Une première mission déjà programmée

En raison de l'éloignement de la Terre à Mars, plusieurs minutes sont nécessaires pour communiquer entre les deux planètes. De ce fait, il n'est pas possible de piloter l'hélicoptère en temps réel. Il sera autonome avec une capacité limitée à interpréter des consignes reçues depuis la Terre quand il sera au sol. En vol, il se débrouillera par ses propres moyens et réalisera sa mission en suivant un plan de vol enregistré dans sa mémoire interne.

« Lorsque le rover Sojourner s'est posé sur Mars en 1997, il a prouvé que le fait de parcourir la Planète rouge était possible et a complètement redéfini notre approche de la façon dont nous explorons Mars. De la même manière, nous voulons en savoir plus sur le potentiel d'Ingenuity pour l'avenir de l'exploration robotique et scientifique », détaille Lori Glaze, directrice de la Division des sciences planétaires au siège de la Nasa.

Si Ingenuity réussit à décoller et à planer lors de ce premier vol, plus de 90 % des objectifs du projet auront été atteints

Si Ingenuity réussit à décoller et à planer lors de ce premier vol, plus de 90 % des objectifs du projet auront été atteints. Suivront d'autres vols plus audacieux avec des durées maximales de plus ou moins trois minutes, à une altitude comprise entre trois et cinq mètres, avec une distance parcourue d'une cinquantaine de mètres. Ingenuity n'embarquant pas d'instruments scientifiques à son bord, il n'a donc pas d'objectifs scientifiques. Il dispose seulement de deux caméras pour photographier le sol à la verticale et vers l'avant. Cependant, les données acquises par les caméras seront utilisées pour tester l'intérêt du recours à des vols de reconnaissance optique et démontrer la faisabilité d'exploiter et d'utiliser un hélicoptère autonome sur Mars.

L'expérience acquise et les données recueillies permettront de déterminer si l'envoi d'un hélicoptère plus grand sur Mars peut être envisagé. La complémentarité d'un drone et d'un rover ne fait aucun doute avec des possibilités d'utilisation nombreuses. On pense à des vols de reconnaissance qui aideront les rovers à tracer leur chemin, explorer certaines zones d'intérêt difficiles d'accès aux rovers ou déployer des instruments sur des terrains auxquels on ne peut accéder que par voie aérienne. En prévision des futures missions habitées, les possibilités d'utilisation sont également très variées.

Cette vidéo résume le processus de déploiement d’Ingenuity sur le sol martien. © Nasa, JPL-Caltech, YouTube


Le drone-hélicoptère, attaché sur le ventre de Perseverance, a atterri en bon état

Article de Rémy Decourt publié le 25/02/2021

Avec la mission Perseverance, l'exploration de la planète Mars se fera également par les airs. En effet, aux sept instruments scientifiques à bord du rover de la Nasa s'ajoute le drone Ingenuity. Ce petit hélicoptère expérimental doit démontrer l'utilité et l'intérêt de disposer d'un véhicule aérien en complément d'un rover ou d'un lander, avec à la clé de probables futurs projets aériens plus ambitieux.

Pour la première fois, la Nasa a envoyé sur Mars un drone-hélicoptère. L'engin motorisé, baptisé Ingenuity, a rejoint la planète Rouge, accroché sur le ventre du rover Perseverance. Les premières données retournées sur Terre indiquent que le drone se porte bien. Des données reçues rapidement après l'atterrissage car le JPL voulait s'assurer de l'état de charge des batteries du drone et du bon fonctionnement du système qui gère le chauffage de ses composants électroniques. Comme le souligne la Nasa, le succès de la mission de l'hélicoptère en dépend. L'un ne va pas sans l'autre. Il faut qu'Ingenuity ait suffisamment d'énergie stockée à son bord pour maintenir son système de chauffage et sa batterie en bon état. Les batteries seront progressivement chargées un peu plus chaque jour.

Le drone restera attaché sous le ventre du rover pendant de 30 à 60 jours. Avant de le poser au sol, les équipes du projet chercheront un site propice, idéalement une zone de 10 mètres sur 10 mètres à partir de laquelle Ingenuity décollera et reviendra se poser. Le drone disposera alors d'une fenêtre d'opération de 30 sols pour réaliser ses vols de démonstration. Pour son premier vol, Ingenuity devra décoller de quelques centimètres au-dessus du sol, rester dans les airs 20 à 30 secondes et atterrir. S'il réussit à décoller et à planer lors de ce premier vol, plus de 90 % des objectifs du projet auront été atteints. Suivront d'autres vols plus audacieux avec des durées maximales de plus ou moins trois minutes, à une altitude comprise entre trois et cinq mètres, avec une distance parcourue d'une cinquantaine de mètres.

Le drone-hélicoptère Ingenuity attaché sous le ventre du rover Perseverance (sur la plaque dorée). © Nasa, JPL

Cinq vols de démonstration

Jusqu'à quatre vols supplémentaires pourraient être tentés, chacun s'appuyant sur le succès du précédent pour augmenter les objectifs en temps de vol et en distance franchie. Comme le souligne MiMi Aung, la chef de projet de l'hélicoptère Ingenuity au JPL, « quasiment chaque étape d'ici à la fin de notre programme de démonstration en vol sera une première, et chacune de ces étapes doit réussir pour que nous passions à la suivante ».

Chaque vol sera conçu pour tester l'intérêt du recours à des vols de reconnaissance optique et démontrer la faisabilité d'exploiter et d'utiliser un hélicoptère autonome sur Mars. L'expérience acquise et les données recueillies permettront de déterminer si l'envoi d'un hélicoptère plus grand sur Mars peut être envisagé. La complémentarité d'un drone et d'un rover ne fait aucun doute avec des possibilités d'utilisation nombreuses. On pense à des vols de reconnaissance qui aideront les rovers à tracer leur chemin, explorer certaines zones d'intérêt difficiles d'accès aux rovers ou déployer des instruments sur des terrains auxquels on ne peut accéder que par voie aérienne. En prévision des futures missions habitées, les possibilités d'utilisation sont également très variées.

Pour le moment, la Nasa n'a pas d'autres projets d'hélicoptères ou de drones martiens. Avec l'ESA elle se focalise sur la mission de retour d’échantillons martiens qui va l'occuper jusqu'au début de la décennie 2030.


Mars 2020 : le drone-hélicoptère de la Nasa prêt à voler sur la Planète rouge

Article de Rémy Decourt publié le 07/04/2019

Le très petit hélicoptère de la Nasa qui volera sur Mars en 2021 est prêt. La Nasa a annoncé la fin de sa construction et la réussite de ses vols d'essais dans une chambre à vide simulant l'atmosphère martienne.

La Nasa vient de confirmer que son hélicoptère martien était prêt après avoir simulé des vols martiens pour s'assurer que l'hélicoptère pourra voler sur Mars. Pour tester son appareil, le JPL et la Nasa ont dû recréer sur Terre les conditions atmosphériques de la Planète rouge. Et cela n'a pas été une mince affaire car il est très difficile de simuler l'atmosphère martienne.

L'hélicoptère martien de la Nasa de la mission Mars 2020. © Nasa, JPL

Il faut savoir que cette dernière est à seulement 1 % de la densité de l'atmosphère terrestre de sorte que, pour obtenir une telle densité atmosphérique, similaire ici sur Terre, il faut se situer à 30.480 mètres d'altitude ! Pour simuler ces conditions martiennes, le JPL et la Nasa ont donc créé une chambre à vide de 7,62 mètres de large, à l'intérieur de laquelle les principaux constituants de l'atmosphère terrestre ont été extraits et remplacés par du dioxyde de carbone, le composant principal de l'atmosphère de Mars.

Pour tenir compte de la faible gravité sur Mars, qui correspond à deux tiers de celle sur Terre, un câble motorisé a été attaché au sommet du mini-hélicoptère de façon à compenser les effets de la gravité terrestre pendant les vols de tests. Pour se maintenir en l'air, les pales de l'hélicoptère devront tourner à près de 3.000 tours par minute. Un rythme 10 fois plus élevé que celui nécessaire sur Terre et censé compenser les effets de l'atmosphère martienne. Les ingénieurs et techniciens ont également dû s'assurer que leur petit hélicoptère sera capable de fonctionner et de résister aux températures très négatives attendues sur Mars, jusqu'à moins 90° degrés. Pour cela, il est équipé de cellules solaires pour charger ses batteries lithium-ion et d'un mécanisme de chauffage pour affronter ces températures glaciales.

Si ce petit hélicoptère, qui pèse seulement 1,8 kilogramme, réussit à décoller, puis à voler dans les cieux martiens, ce sera évidemment un exploit technologique sans précédent ouvrant la voie à de nouvelles utilisations de la robotique pour explorer les mondes du Système solaire. Il faut savoir que les seules tentatives d'exploration aérienne planétaire, à ce jour, ont été faites avec des ballons sur Vénus. En 1985, les sondes soviétiques Vega 1 et 2, dont la destination finale était la comète de Halley, ont largué chacune lors de leur passage à proximité un atterrisseur et un ballon sonde. Les deux ballons ont été déployés à 54 kilomètres de la surface de Vénus et ont fonctionné durant 46 heures (source Wikipédia).


Mars 2020 : un hélicoptère sur la Planète rouge

Article de Rémy Decourt, publié le 15/05/2018

La mission Mars 2020 de la Nasa sera passionnante et très ambitieuse. De par ses objectifs scientifiques mais aussi parce qu'elle réalisera une collecte d'échantillons qui seront ensuite envoyés sur Terre. Elle embarquera aussi le premier hélicoptère à voler dans le ciel de Mars, préfigurant peut-être une nouvelle façon d'explorer la Planète rouge.

La Nasa a donné son feu vert à la construction d'un hélicoptère martien pour la mission Mars 2020. Cette idée a pris forme à l'été 2013 et a progressivement conduit à un engin volant de très petite taille (10 cm de côté) et d'un poids de seulement 1,8 kg. Ses pales contrarotatives tourneront à près de 3.000 tours par minute, une vitesse très rapide.

Comme le souligne Thomas Zurbuchen, un des responsables des programmes scientifiques de la Nasa, « explorer la Planète rouge avec un hélicoptère illustre le mariage réussi de l'innovation technologique et de la recherche scientifique. Cela constitue une opportunité unique de faire progresser l'exploration de Mars pour l'avenir ». Et d'ajouter : « après que les frères Wright ont prouvé, il y a 117 ans, que le vol motorisé aérien était possible ici sur Terre, un autre groupe de pionniers américains s'apprête à prouver que la même chose peut être réalisée sur un autre monde ».

En images de synthèse, découvrez les missions de l'hélicoptère martien de la Nasa et ses essais dans le labo du JPL. © Nasa, JPL

Un pari technologique avant d'être une mission scientifique

Pour fonctionner sur Mars, cet hélicoptère utilisera des cellules solaires pour charger des batteries lithium-ion et alimenter son chauffage, indispensable pour survivre aux nuits martiennes où les températures avoisinent les -70 °C. Compte tenu de la faible densité de l'atmosphère martienne (environ 1 % de celle de la Terre), ce Marscopter, même près du sol, volera dans un air dont la pression, sur notre planète, est celle régnant à environ 30.000 m. Rappelons que le record d'altitude d'un hélicoptère est de 12.442 m.

En raison de l'éloignement de la Terre à Mars, plusieurs minutes sont nécessaires pour communiquer entre les deux planètes. De fait, il n'est pas possible de piloter l'hélicoptère en temps réel. Il sera autonome avec une capacité à interpréter des consignes reçues depuis la Terre puis, par ses propres moyens, voler et réaliser la mission attribuée.

Cette première escapade d'un hélicoptère dans le ciel de Mars est avant tout une mission de démonstration technologique assez risquée. Bien qu'il réalisera des tâches scientifiques et sera utilisé comme éclaireur pour le rover Mars 2020, un échec du Marscopter ne sera pas dramatique et n'affectera pas la mission du rover. Cela dit, s'il fonctionne et démontre une certaine habilité à voler dans le ciel de Mars, il ne fait guère de doute qu'un hélicoptère avec un rayon d'action plus élevé sera développé dans le futur.

En effet, pour les scientifiques il y a un réel intérêt à disposer d'hélicoptères pour explorer Mars, notamment pour atteindre des endroits inaccessibles par le sol (pentes trop prononcées, parois internes de cratères...). C'est le cas aussi de plateaux trop élevés. Du fait de la faible densité de l'atmosphère martienne, en effet, les rovers et les atterrisseurs ne peuvent se poser que sur un site de basse altitude, de sorte qu'ils aient le temps de freiner.


Mars 2020 : un hélicoptère sur la Planète rouge ?

Article de Rémy Decourt publié le 05/03/2018

Les progrès réalisés en matière de miniaturisation permettent aujourd'hui d'envisager des missions avec des caractéristiques inédites pour Mars en taille, en masse et en coût. C'est le cas du projet d'hélicoptère martien qui pourrait voler en tandem avec un rover.

Alors qu'aucune grande mission, au-delà du rover Mars 2020, n'est envisagée, à l'exception des futurs besoins pour la mission de retour d’échantillons martiens, la Nasa travaille sur des concepts inédits d'exploration robotique de Mars. Parmi les idées en développement déjà bien avancées, des équipes de la Nasa et celles de ses partenaires traditionnels dans l'exploration de Mars, dont Malin Space Science Systems, travaillent sur l'utilisation de CubeSat autour de Mars.

Autre exemple, un hélicoptère qui fonctionnerait en tandem avec le rover Mars 2020 pour modéliser plus efficacement son environnement et faciliter ses déplacements. Pour l'instant, il s'agit d'un simple éclaireur de reconnaissance topographique utile pour tracer les routes du rover et reconnaître le terrain pour la mission de retour d'échantillons martiens, prévue sur dix ans, en plusieurs étapes.

Reconnaissance topographique depuis le ciel martien

Ce Marscopter sera seulement utilisé pour faciliter les déplacements du rover, ce qui ne serait pas un luxe. L'autonomie des rovers martiens en matière de décision de déplacement est en effet quasiment nulle. Ce sont les contrôleurs au sol qui tracent les routes qu'emprunteront les rovers. Pour cela, ils utilisent des données envoyées par les orbiteurs mais surtout par celles des rovers eux-mêmes.

Concept d'hélicoptère martien étudié par le JPL de la Nasa. © Nasa, JPL

L'intérêt de ce Marscopter est évident. Les caméras des rovers sont situées à seulement plusieurs dizaines de centimètres du sol. Par exemple, celles de Curiosity et de Mars 202O sont situées à un peu plus de deux mètres du sol. Comme le souligne au Figaro Sylvestre Maurice, astrophysicien à l'Irap (CNRS/université de Toulouse/Cnes), impliqué dans la mission Curiosity et Mars 2020, aujourd'hui, « nous ne pouvons pas faire de modèle numérique du terrain à plus de 40 mètres de distance. Avec ce Marscopter, prévu pour monter à une trentaine de mètres de haut, le futur rover Mars 2020 pourrait "voir" dans un rayon de 500 mètres ».

Au-delà de l'aide à la navigation du rover, les données du Marscopter pourraient potentiellement tripler la distance que ces véhicules parcourent actuellement dans une journée martienne et aider les scientifiques à choisir quels sites explorer.

Cela dit, la réalisation d'un engin volant sur Mars se heurte à de nombreuses techniques. L'atmosphère martienne est très peu dense et formée de 95 % de dioxyde de carbone, un gaz moins porteur que l'azote et l'oxygène terrestre.

Pour s'affranchir de cette contrainte forte, l'idée du JPL de la Nasa, qui travaille depuis cinq ans sur cette idée, est un engin volant ressemblant à un cube de dix centimètres de côté, surmonté de trois pales pour un diamètre total de 1,10 mètre (de l'extrémité d'une pale à une autre) et pour un poids de seulement un kilogramme. Au sol, il reposerait sur quatre pattes très fines. Des essais dans une chambre recréant les conditions atmosphériques de Mars ont qualifié l'idée et montré qu'un tel hélicoptère pouvait se soulever du sol, voler à quelques mètres de hauteur et parcourir une distance également de plusieurs mètres.

La décision ou non de l'embarquer à bord du rover Mars 2020 n'a pas encore été prise. Elle est attendue lors de la prochaine réunion prévue dans deux mois du Mepag, le groupe d'analyse du programme d'exploration de Mars de la Nasa.

Préparer le retour d'échantillons martiens

Cette décision dépendra des progrès de développement réalisés d'ici là et si le budget disponible est suffisant pour terminer son développement avant le lancement de Mars 2020.

Si cet hélicoptère martien est envoyé sur Mars dès 2020, il voyagera à bord du rover Mars 2020, une autre partie de son travail consistera à vérifier en amont les meilleurs sites pour recueillir les échantillons que le rover Mars 2020 doit prélever. Marscopter cartographiera les terrains environnants avec une très grande précision, ce qui sera utile à la Nasa pour choisir le site d'atterrissage du MAV, le véhicule qui apportera les échantillons en orbite, et en fonction des caractéristiques de ces terrains si la suppression du « fetch rover » est envisageable.

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