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La petite embarcation cherchera à prouver qu’un vol propulsé et contrôlé est possible sur une autre planète. Mais le faire entrer à la surface de Mars prendra beaucoup d’ingéniosité.

L’hélicoptère Ingenuity Mars de la NASA voyagera avec le rover Persévérance à travers 314 millions de miles (505 millions de kilomètres) d’espace interplanétaire pour se rendre sur Mars. Mais pour l’équipe qui travaille sur le premier test en vol expérimental sur une autre planète , l’ingénierie des 13 derniers centimètres du voyage a été parmi les plus difficiles de tous. Pour naviguer en toute sécurité sur ces 5 pouces – la distance qu’Ingenuity parcourra depuis l’endroit où il est rangé sur le rover jusqu’à la surface de Mars – ils ont imaginé l’ingénieux système de livraison d’hélicoptère Mars.

« L’ingéniosité ne ressemble à aucun autre hélicoptère jamais construit parce que le vol contrôlé motorisé sur Mars ne ressemble à rien de ce qui a été tenté », a déclaré MiMi Aung, chef de projet de l’hélicoptère Mars au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. « Et puis nous avons dû trouver un moyen de faire du stop et de nous déployer en toute sécurité à partir du rover Mars 2020 Perseverance. »

Le fuselage carré d’Ingenuity (qui abrite des ordinateurs, des caméras, des piles et autres) est de la taille d’une balle molle (7,9 x 6,3 x 5,5 pouces ou 20 x 16 x 14 cm). Mais si vous regardez en dehors de la boîte, vous trouverez de nombreuses autres choses importantes – y compris une antenne, un panneau solaire, des jambes d’atterrissage et deux rotors mesurant 4 pieds (1,2 mètre) de diamètre – qui rendent l’arrimage et le déploiement de l’hélicoptère un défi. L’ensemble du paquet fait pencher la balance à environ 4 livres (2 kilogrammes).

« Lors d’une mission sur Mars rover, l’ajout d’une seule rondelle neuve mérite généralement d’être débattu », a déclaré Chris Salvo, responsable de l’interface hélicoptère de la mission Mars 2020 au JPL. « L’hélicoptère Ingenuity Mars est un assemblage de matériel unique, grand et fragile, différent de tout ce que la NASA a jamais hébergé lors d’une mission planétaire. »

Les ingénieurs de la mission ont considéré chaque espace de stationnement disponible sur le châssis du rover pour leur ajout inhabituel, y compris le bras robotique. Ils ont finalement atterri sur le ventre de Persévérance, qui sur une étendue relativement plate de la surface de la planète rouge devrait offrir environ 26 pouces (67 centimètres) de garde au sol. Bien que cela puisse sembler beaucoup d’espace (un VUS terrestre fournit environ un tiers de cela), le système de livraison réduit cette distance d’environ 2 pouces (6 centimètres). L’ingéniosité mesure environ 19 pouces (49 centimètres) de hauteur. C’est là que le voyage de 5 pouces entre en jeu.

« Ce n’est pas beaucoup de place pour jouer », a déclaré Salvo, « mais nous avons constaté que si vous fixez l’hélicoptère horizontalement, il y a assez pour faire le travail. »

Comment se fait le travail

Ingenuity sera déployé environ deux mois après l’atterrissage de Persévérance le 18 février 2021. Au cours des premières opérations en surface, les équipes de rover et d’hélicoptère seront à la recherche d’aérodromes potentiels – un 33 par 33 pieds (10 par 10 mètres) de terrain martien qui est relativement plat, de niveau, sans obstacle et visible par Persévérance lorsque le rover est stationné sur un terrain de football.

Aux alentours du 60 ^e jour ou sol martien de la mission, Persévérance laissera tomber le bouclier anti-débris composite en graphite du Mars Helicopter Delivery System qui protégeait l’hélicoptère lors de l’atterrissage. Ensuite, il conduira au centre de l’aérodrome choisi. Environ six jours plus tard, une fois que les équipes d’hélicoptères et de rover seront satisfaites, ils commanderont 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 incendie pyrotechnique libère les autres jambes.

« Et pendant ce temps, le système de déploiement doit maintenir les connexions des câbles électriques et de données entre le rover et l’hélicoptère jusqu’à ce qu’il soit prêt à tomber », a déclaré David Buecher, responsable du système de déploiement au Lockheed Martin Space à Denver, qui a construit le système. « Bien que j’aie travaillé sur ma juste part des systèmes de déploiement spatiaux, celui-ci était à un autre niveau. »

Si tout se passe bien, les contrôleurs de mission commanderont au système de livraison de se libérer, et Ingenuity couvrira ces 5 derniers pouces. Une fois une bonne baisse confirmée, Persévérance se verra ordonner de repartir afin que l’hélicoptère puisse commencer à recharger ses batteries avec son panneau solaire. À ce moment-là, l’horloge à 30 sol du programme d’essais en vol d’Ingenuity commence.

L’hélicoptère Ingenuity Mars est un test en vol expérimental de nouvelles technologies. Les futures missions sur Mars pourraient enrôler des hélicoptères de deuxième génération pour ajouter une dimension aérienne à leurs explorations. Ils pourraient agir comme éclaireurs pour des équipages humains, transporter de petites charges utiles ou enquêter sur des falaises, des grottes, des cratères profonds et d’autres destinations non visitées ou difficiles à atteindre. Mais avant tout cela, un véhicule d’essai doit prouver que c’est possible.

Et avant que le véhicule d’essai puisse faire tout cela, il doit atterrir en toute sécurité à la surface de Mars.

« L’ingéniosité a besoin de persévérance », a déclaré Aung. « Le Mars Helicopter Delivery System est un gadget ingénieux et n’est qu’un des exemples de la façon dont la mission Mars 2020 a fonctionné au-delà de l’appel pour accueillir notre projet de test. Avec lui et l’hélicoptère, ils ont dû incorporer une station de base électronique » et une antenne entièrement dédiée aux opérations d’hélicoptères dans le rover. Nos équipes ont dû travailler en étroite collaboration pour faire fonctionner ce système complexe. Lorsque Ingenuity volera, ce sera une réalisation que nous pourrons tous partager.  »

À propos de la mission Mars 2020

Une division de Caltech à Pasadena, JPL a construit et gère l’hélicoptère pour la NASA. Lockheed Martin Space a fourni le Mars Helicopter Delivery System. Le programme de services de lancement de la NASA, basé au Kennedy Space Center, est responsable de la gestion du lancement.

La persévérance est un scientifique robotique pesant environ 2 260 livres (1 025 kilogrammes). La mission d’astrobiologie du rover recherchera des signes de vie microbienne passée. Il caractérisera le climat et la géologie de la planète, collectera des échantillons pour un futur retour sur Terre et ouvrira la voie à l’exploration humaine de la planète rouge. Peu importe le jour où la persévérance décolle pendant son 20 juillet-août. 11 période de lancement, il atterrira sur le cratère Jezero de Mars le 18 février 2021.

La mission Mars 2020 Perseverance rover fait partie d’un programme plus vaste qui comprend des missions sur la Lune comme moyen de se préparer à l’exploration humaine de la planète rouge. Chargée de renvoyer des astronautes sur la Lune d’ici 2024, la NASA établira une présence humaine soutenue sur et autour de la Lune d’ici 2028 grâce aux plans d’exploration lunaire Artemis de la NASA