Décollage en hélicoptère sur Mars : quel avenir ?

L'avenir du vol martien s'est ouvert lundi. Ce sera un autre voyage de découverte au cours des dix ou vingt prochaines années alors que nous peaufinerons l'ingénierie et l'application des hélicoptères martiens.

L'équipe du JPL de la NASA réagit après qu'Ingenuity (à l'écran) a effectué son premier vol sur Mars lundi. (Source : capture vidéo de la NASA via Reuters)

Alors que les premières lueurs du soleil traversaient les nuages ​​d'une fraîche matinée de printemps à Washington, un petit hélicoptère a décollé sur une planète froide et désolée à près de 300 millions de kilomètres. Les nouvelles d'un autre monde si lointain, ont peut-être donné un peu de réconfort à la dure réalité de l'épidémie sur Terre. À 6 h 46 HNE, la liaison descendante des données de Mars a montré que Mars Ingenuity, le petit hélicoptère, avait pris son premier vol de 40 secondes où il est monté à environ 3 mètres dans les airs.

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Moment des frères Wright

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Il y a quelques années, j'ai visité Kitty Hawk, en Caroline du Nord, en route pour des vacances en famille. Kitty Hawk est une ville quelconque à la pointe des Outer Banks. C'est à Kitty Hawk qu'un couple de frères, Orville et Wilbur Wright, a eu cette surprenante envie d'essayer de piloter ce qui allait devenir le premier avion sur Terre. Si vous reculez de cent ans, à l'époque, sans parler de voler, les voitures n'étaient pas à la mode. C'est en 1903 que la première voiture Ford est assemblée : juste à l'époque où les frères Wright essayaient de piloter le premier avion. Par conséquent, il est intéressant de noter que les humains ont poursuivi le désir de voler à une époque où les voitures étaient rares. Le principal mode de transport était les chevaux et les calèches : il y avait une résistance, à l'époque, à la transition vers la calèche ou la voiture. Comme Ingenuity, le premier vol propulsé des frères Wright a été court (environ 12 secondes). Comme Ingenuity, personne ne savait à l'époque (du vol réussi) si ou si le vol transformerait la science et la technologie ou n'aurait aucune incidence sur le cours de l'histoire. Pour les frères Wright, bien sûr, nous savons que le vol a changé la civilisation humaine. Pour Mars Ingenuity, bien sûr, nous ne savons pas ce qui se passera dans le futur : de toute façon, nous le saurons peut-être dans un demi-siècle.

Le Dr Amitabha Ghosh est un planétologue de la NASA basé à Washington DC. Il a travaillé pour plusieurs missions de la NASA sur Mars, à commencer par la mission Mars Pathfinder en 1997. Il a été président du groupe de travail sur les opérations scientifiques pour la mission Mars Exploration Rover et a été chargé de diriger les opérations tactiques de Rover sur Mars pendant plus de 10 ans. Il a aidé à analyser la première roche sur Mars, qui s'est d'ailleurs avérée être la première roche analysée d'une autre planète.

Hélicoptère en mission sur Mars

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Avance rapide de cent ans : L'envie de tenter l'expérience ambitieuse, à la frontière entre le fou et l'ambitieux, car l'atmosphère est si mince sur Mars, est venue du Jet Propulsion Laboratory. D'une manière ou d'une autre, cette expérience ne correspondait pas aux objectifs généraux du Perseverance Rover, qui était chargé d'objectifs scientifiques allant de la recherche de preuves de vie à la fabrication d'oxygène sur Mars. Mais, les responsables du siège de la NASA ont adopté une vision à long terme et ont souscrit à cette technologie ambitieuse : avec une considération très importante que la démonstration de la technologie pourrait échouer.

Défi d'ingénierie : C'est un défi d'ingénierie de voler sur Mars : l'atmosphère a une densité de 1% par rapport à l'atmosphère terrestre. Pour maintenir le vol, les pales de l'hélicoptère doivent tourner à 2400 tr/min (rotations par minute) ou environ 8 fois plus vite qu'un hélicoptère de passagers pour voler sur Terre. Pour qu'un hélicoptère vole à quelques mètres du sol sur Mars, cela équivaut pour un hélicoptère à voler 2 à 3 fois la hauteur du mont Everest. Pour fournir un contexte, des avions comme le Boeing 747 volent à 30 000 pieds ou environ, la hauteur de l'Everest. Les meilleurs avions de combat comme le SR-71 de l'US Air Force, pouvaient voler jusqu'à trois fois la hauteur du mont Everest.

L'autre défi est de concevoir un vaisseau qui aura ses propres sous-systèmes d'alimentation, de communication et mécaniques avec une si petite allocation budgétaire. Non seulement cet engin devait assister à ce régime élevé et dépendre de panneaux solaires pour son alimentation, mais Ingenuity devait également survivre à la nuit martienne très froide qui peut être brutale sur les batteries et l'ordinateur de bord.

Sur cette image de la NASA, l'hélicoptère expérimental de la NASA sur Mars Ingenuity plane au-dessus de la surface de Mars le lundi 19 avril 2021. Le petit hélicoptère de 4 livres est passé de la surface rouge poussiéreuse à l'air fin martien lundi, réalisant le premier vol motorisé et contrôlé sur une autre planète. (NASA via AP)

Regarder vers l'avant

Pour la Terre, personne ne savait si l'aviation deviendrait généralisée et ferait partie intégrante de la vie humaine. Le premier genre de compagnies d'aviation commerciale n'a pas eu beaucoup de succès dans les années 1920, en amenant les gens à voler. Il n'y avait ni l'infrastructure ni la demande pour faire de l'aviation un marché de masse. L'aviation en tant qu'industrie n'était pas pour les âmes sensibles. Certains industriels célèbres comme Henry Ford sont entrés dans le secteur, ont été brûlés et sont sortis de manière célèbre, après avoir échoué à faire une entreprise positive en espèces. D'autres, comme l'indien JRD Tata, ont survécu aux douleurs de l'enfantement de l'aviation commerciale et ont dirigé une compagnie aérienne prospère.

Ingenuity peut ou non changer l'histoire de l'aviation martienne de deux manières. Premièrement, cela pourrait engendrer plusieurs missions pour tester les limites du vol martien et la viabilité de l'utilisation d'hélicoptères martiens pour les besoins de la mission. Après Ingenuity, il doit y avoir quelques autres missions d'hélicoptère pour tester davantage d'autres questions d'ingénierie : plus important encore, jusqu'où un hélicoptère martien peut-il voler, à quelle hauteur peut-il voler et quel est le poids maximum qu'il peut transporter ? Si effectivement ces distances sont importantes, un hélicoptère peut-il être utilisé pour transporter des humains ou transporter du fret sur Mars ? Nous sommes assez loin de ce point où nous aurons des réponses, mais ce sont quelques-unes des questions qui seront probablement prises en compte lorsque nous explorerons les limites techniques du vol sur Mars.

Deuxièmement, que peut faire un petit hélicoptère comme Ingenuity pour soutenir une mission de rover ? Les rovers martiens peuvent parcourir une distance limitée à chaque sol. L'une des raisons à cela est qu'il existe peu d'informations sur l'itinéraire proposé du rover. L'imagerie haute résolution en orbite prend en charge la conduite sur Mars, mais l'imagerie d'un hélicoptère peut être d'une résolution beaucoup plus élevée et peut être réalisée rapidement. L'imagerie en orbite a un temps d'exécution beaucoup plus long. Ainsi, un hélicoptère devrait être en mesure de fournir de meilleures images des dangers le long de l'itinéraire d'un rover : cela peut aider à planifier un trajet plus long. Deuxièmement, il y a des parties du paysage que les rovers ne peuvent pas atteindre : peut-être un rocher déchiqueté ou une colline escarpée ou une dépression. Un hélicoptère pourrait vraisemblablement être utilisé pour atterrir, effectuer une reconnaissance scientifique rapide et même rapporter un échantillon de roche pour que le rover l'analyse.

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En bout de ligne

L'avenir du vol martien s'est ouvert lundi. Ce sera un autre voyage de découverte au cours des dix ou vingt prochaines années alors que nous peaufinerons l'ingénierie et l'application des hélicoptères martiens.

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