Enlever! Le premier vol sur Mars lance une nouvelle façon d’explorer les mondes

La NASA a réalisé le premier vol motorisé sur un autre monde. Ingenuity, le robot giravion qui fait partie de la mission Persévérance de l’agence, a décollé de la surface de Mars le 19 avril, lors d’un vol de 40 secondes qui est un repère de l’aviation interplanétaire.

«Nous pouvons maintenant dire que des êtres humains ont piloté un giravion sur une autre planète», déclare MiMi Aung, ingénieur principal du projet au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena, en Californie.

Le court vol d’essai d’Ingenuity est l’équivalent hors-Terre des frères Wright pilotant leur avion au-dessus des dunes côtières de Kitty Hawk, en Caroline du Nord, en 1903. En hommage, l’hélicoptère porte un morceau de tissu de mousseline de la taille d’un timbre-poste du Wright L’avion des frères. «Chaque monde n’a droit qu’à un premier vol», déclare Aung.

Le vol a été retardé d’une semaine, car des problèmes logiciels ont empêché l’hélicoptère de passer en mode vol deux jours avant une tentative de vol prévue le 11 avril. Aujourd’hui, à 12 h 34, heure du Pacifique américain, Ingenuity a réussi à faire tourner ses pales en fibre de carbone contrarotatives à plus de 2400 tours par minute pour lui donner la portance dont il avait besoin pour s’élever de 3 mètres dans les airs. Le drone de 85 millions de dollars américains a plané là-bas, puis, dans une manœuvre planifiée, a tourné à 90 degrés et est redescendu en toute sécurité vers la surface martienne. «Ce n’est que le premier grand vol», déclare Aung.

Quatre autres vols, d’une durée maximale de 90 secondes chacun, sont prévus dans les semaines à venir. Dans ces derniers, Ingenuity est susceptible de s’élever jusqu’à 5 mètres au-dessus de la surface et de voyager jusqu’à 300 mètres du point de décollage. Chaque vol successif poussera les capacités d’Ingenuity à voir à quel point le drone se comporte dans la mince atmosphère de Mars, qui n’est qu’à 1% de la densité de la Terre.

Les agences spatiales ont déjà envoyé des avions à la dérive sur d’autres planètes; par exemple, les missions Vega 1 et Vega 2 de l’Union soviétique ont envoyé des ballons dans l’atmosphère de Vénus en 1985. Mais le vol d’Ingenuity est le premier vol contrôlé sur une autre planète.

Son but est de tester si les hélicoptères peuvent être utilisés pour explorer d’autres mondes. En survolant le terrain, il prendra des images en noir et blanc de la surface en dessous et des images en couleur regardant vers l’horizon. Les futurs hélicoptères pourraient aider les rovers, voire les astronautes, à se frayer un chemin à travers la surface, en recherchant des zones intéressantes à venir et en relayant des images de ce à quoi ressemble le paysage.

Les gros giravions pourraient également pénétrer dans des zones inaccessibles aux rovers roulant sur le sol, explique Anubhav Datta, ingénieur aérospatial à l’Université du Maryland à College Park qui travaille sur des concepts d’hélicoptères martiens depuis des décennies. «Si nous prenons au sérieux les missions humaines sur Mars, nous devrions sérieusement envoyer de gros hélicoptères pour vraiment explorer ce qui nous attend là-bas», dit-il. «Les endroits les plus intéressants que nous voulons explorer ne sont pas sur un terrain plat mais sur les pentes, sur les falaises, dans les cratères et dans les grottes.» Les caméras et autres instruments à bord des hélicoptères pourraient capturer des informations sur ces lieux.

La NASA construit déjà un octocoptère de la taille d’une voiture nommé Dragonfly qu’elle prévoit d’envoyer sur la lune de Saturne, Titan. Prévu pour être lancé en 2027, l’hélicoptère explorerait l’atmosphère de Titan, qui est quatre fois plus dense que celle de la Terre et riche en composés organiques primordiaux. C’est un environnement très différent de celui que connaît Ingenuity sur Mars. Mais les premières leçons de vol d’Ingenuity informeront la conception de Dragonfly. «Nous sommes impatients d’apprendre de l’expérience de l’équipe Ingenuity de vol dans un ciel extraterrestre», déclare Elizabeth Turtle, planétaire au laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland, qui est la chercheuse principale de Dragonfly.

Ingenuity est arrivé dans le cratère Jezero de Mars en février, niché sous le ventre du rover Perseverance. De son site d’atterrissage, Perseverance s’est rendu à un «  aérodrome  » plat dans le cratère qui est relativement exempt de roches, et y a déposé Ingenuity. Le rover a ensuite roulé jusqu’à une légère élévation à 65 mètres, un point de vue à partir duquel il a regardé et filmé le décollage et le vol d’Ingenuity.

Le plus grand défi dans la conception d’Ingenuity était de le rendre suffisamment petit et léger pour être transporté sous le ventre de Perseverance, tout en étant capable de voler, dit Aung. L’hélicoptère a fini par ne peser que 1,8 kilogramme. Les ingénieurs l’ont testé sur Terre dans une chambre spéciale du JPL à partir de laquelle presque tout l’air avait été aspiré, pour simuler la mince atmosphère martienne.

Comparé à un hélicoptère de taille similaire sur Terre, Ingenuity a des pales plus grandes qui tournent beaucoup plus vite, pour le soulever dans l’air mince martien. Datta dit qu’il attendra avec impatience des informations sur la puissance que prend l’hélicoptère pour planer; ces connaissances aideront les ingénieurs à mieux comprendre l’aérodynamique sur Mars.

Un autre chercheur, William Farrell du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, croise les doigts pour dire qu’Ingenuity aidera les scientifiques à se faire une meilleure idée des propriétés électriques de l’atmosphère martienne. Pour ce faire, il aurait besoin de voler – ou au moins de faire tourner ses pales – près du crépuscule sur Mars. Farrell et ses collègues ont récemment calculé que les pales de l’hélicoptère en mouvement pourraient se charger électriquement par contact avec la poussière de l’air environnant.¹, tout comme les pales d’hélicoptère sur Terre peuvent accumuler de la charge lors des tempêtes de sable. Cela pourrait provoquer une faible lueur bleu violacé le long des lames, mieux visible dans la faible lumière du crépuscule. Farrell a demandé à l’équipe d’Ingenuity si elle pouvait faire tourner les lames pendant le crépuscule à un moment donné – et si cela se produit, il surveillera de près.

La faible atmosphère martienne signifie que les vents n’y sont pas particulièrement forts. L’ingéniosité peut gérer des vents d’un peu plus de 10 mètres par seconde en vol, et des vents plus forts lorsqu’il est assis au sol. Il est alimenté par des panneaux solaires pour le garder au chaud pendant les nuits martiennes glaciales, lorsque les températures peuvent descendre à -90 ºC au cratère de Jezero.

Ingenuity est conçu pour durer seulement 30 jours martiens, qui se terminent le 4 mai. Après cela, même si l’hélicoptère est toujours fonctionnel, il aura accompli sa mission et les scientifiques de l’équipe se tourneront de nouveau vers le rover sur lequel il s’est rendu sur Mars. L’ingéniosité reposera à perpétuité dans le cratère de Jezero alors que Perseverance s’éloigne de sa mission principale de collecter des échantillons de roches pour un éventuel retour sur Terre.