Les membres de l'équipe de la NASA Mars Helicopter inspectent le modèle de vol (le véhicule réel allant vers Mars), à l'intérieur du simulateur spatial, une chambre à vide de 7,62 mètres de large au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, le 1er février 2019. NASA/JPL-Caltech

Vous pourriez penser que piloter un hélicoptère sur Mars est une folie, notion follement improbable. hélicoptères, après tout, atteindre la portance en déviant le flux d'air avec leurs pales de rotor, comme l'explique ce manuel de la Federal Aviation Administration. Et Mars n'a pas beaucoup d'air pour faire ça. Son atmosphère ténue, En réalité, représente moins de 1 % du volume de l'atmosphère sur Terre.

Bien, si vous pensez que cela ne peut pas être fait, La NASA est là pour vous prouver que vous avez tort. Lorsque l'agence spatiale lance son nouveau rover Mars 2020 en voyage sur la planète rouge en juillet 2020, il aura l'hélicoptère de Mars, un avion robotique miniature, attaché à celui-ci. L'hélicoptère expérimental, qui est en phase finale de test, pèse un peu moins de 4 livres (1,8 kilogramme) et ses lames mesurent environ 4 pieds (1,2 mètre) de long, de bout en bout. Les chercheurs de la NASA espèrent qu'il réalisera le tout premier vol d'un avion plus lourd que l'air sur la planète rouge.

La NASA travaille en fait sur le développement d'un hélicoptère qui pourrait voler sur Mars depuis des décennies maintenant, comme Bob Balaram, l'ingénieur en chef du projet au Jet Propulsion Laboratory de la NASA près de Pasadena, Californie, explique par e-mail. Mais résoudre tous les défis techniques était une tâche ardue.

« Un hélicoptère pour Mars doit être suffisamment robuste pour survivre au voyage vers Mars (charges g élevées, vibration, etc.) et les conditions environnementales auxquelles il sera confronté dans l'espace et à l'arrivée (froid nocturne, etc.), " dit Balaram. " La conception d'un tel véhicule doit également tenir compte de l'aérodynamisme unique dans la mince atmosphère martienne, ce qui impose des contraintes de poids difficiles à la conception du véhicule. Il n'a été possible de répondre à ces contraintes de masse strictes que récemment, avec l'avènement de l'électronique légère (par exemple, les composants de téléphone portable), et la technologie de la batterie (par exemple, les cellules lithium-ion)."

Afin d'atteindre une portance dans une atmosphère équivalente à 100, 000 pieds (30, 400 mètres) d'altitude sur Terre - plus du double de la hauteur maximale atteinte par les hélicoptères sur cette planète - les pales de l'hélicoptère de Mars tourneront à 2, 300-2, 900 tours par minute, environ 10 fois plus rapide que les hélicoptères terrestres.

Mais atteindre la portance n'est qu'une des choses que l'hélicoptère doit gérer. Il doit également être capable de survivre aux températures nocturnes brutalement froides de Mars, qui peut descendre à moins 100 degrés Fahrenheit (moins 73 degrés Celsius), selon Space.com. Et il doit pouvoir se recharger, ce qu'il accomplit via un panneau solaire intégré. Et en raison du décalage dans la transmission des instructions électroniques depuis la Terre, il ne peut pas être guidé par un humain avec un joystick à la maison. Au lieu, il s'appuiera sur des capteurs embarqués.

L'unité de la mission Mars 2020 est conçue pour démontrer que voler sur Mars est possible, plutôt que de mener d'autres recherches. Mais si cela fonctionne comme prévu, les futurs hélicoptères seront plus gros et plus performants. "La conception particulière choisie pour le démonstrateur technologique (rotors coaxiaux contrarotatifs) était de maximiser les performances pour l'espace disponible sur le rover Mars 2020, " Balaram dit. "Les hélicoptères scientifiques de la prochaine génération utiliseraient des configurations multi-rotors avec une capacité de charge utile de 0,5 à 2 kilogrammes (1,1 à 4,4 livres). La taille des véhicules peut généralement être comprise entre 20 et 30 kilogrammes (44 à 66 livres). La principale contrainte serait d'emballer les pales du rotor et le système global dans une configuration compatible avec les conceptions d'atterrisseurs pour Mars."

Les hélicoptères et autres types d'avions pourraient être extrêmement utiles pour l'exploration future de Mars, surtout s'ils sont déployés en conjonction avec des rovers robotiques à la surface de la planète.

"En particulier, ils sont bien adaptés pour prendre des caméras, capteurs, et d'autres instruments sur des terrains trop extrêmes ou instables pour les rovers de surface - pentes à angle élevé, falaises, terrain très accidenté parsemé de rochers, sols extrêmement mous, etc., " Dave Lavery, responsable du programme d'exploration du système solaire à la Division des sciences planétaires de la NASA, explique par e-mail. "Les plates-formes volantes peuvent également permettre l'utilisation de capteurs sur des zones de terrain relativement vastes, ce qui prendrait un temps prohibitif pour un rover, ou éventuellement un humain, couvrir, " comme l'obtention de scans détaillés de parcelles de 40 hectares (100 acres) sur la surface martienne. " Ils seront également utiles pour transporter de petites charges utiles, tels que le déploiement de petits instruments dans un domaine d'intérêt scientifique ou la récupération d'échantillons et leur renvoi dans un référentiel central pour analyse."

Vous pourriez penser que les images satellites orbitales de Mars serviraient à rendre inutiles les relevés aériens de la surface martienne, mais un avion volant à une altitude inférieure pourrait prendre des images à résolution encore plus élevée et recueillir d'autres données utiles que les instruments d'un satellite ne pourraient pas gérer. La technologie satellitaire "est limitée lorsqu'une vue rapprochée détaillée d'une région particulière est souhaitée, " explique Lavery. " En offrant la possibilité de faire voler une caméra ou un capteur à quelques dizaines ou centaines de mètres au-dessus de la surface, au lieu de centaines de kilomètres, les plates-formes atmosphériques peuvent permettre des vues très détaillées de régions sélectionnées de la planète."

Les hélicoptères pourraient être une aide pour d'éventuels colons humains sur la planète rouge. "Les tâches supplémentaires qu'un hélicoptère de Mars pourrait effectuer comprennent la livraison de fournitures d'urgence, ou des pièces à réparer, " explique Dale Skran, dans un e-mail. Il est président du comité exécutif de la National Space Society, une organisation à but non lucratif qui milite pour le développement et la colonisation de l'espace. "Toutefois, peut-être que l'avantage le plus important pourrait être une qualité ultra-élevée, images multi-spectrales pour soutenir la recherche des ressources nécessaires aux futurs colons martiens."

Skran envisage les futures générations d'hélicoptères avec des capacités plus sophistiquées. "Un hélicoptère entièrement ou majoritairement autonome, lorsqu'il est combiné avec une analyse de données basée sur l'intelligence artificielle, soutient l'exploration et l'évaluation rapides des ressources potentielles sur Mars avec une intervention humaine minimale, " dit-il. "Ceci est critique depuis les premiers jours de l'exploration et de la colonisation martiennes, la main-d'œuvre humaine sera rare."

Lavery a noté que les hélicoptères robotiques pourraient également servir d'éclaireurs avancés pour les rovers et les astronautes explorant la surface martienne. En vérifiant le terrain et en fournissant un aperçu visuel, il dit, "ces éclaireurs amélioreraient l'efficacité et la sécurité des opérations de surface en éliminant les chemins dangereux ou inefficaces de la considération et en évitant les" impasses "qui ne pourraient pas être identifiées par les satellites en orbite."

Maintenant c'est intéressant

Un hélicoptère martien capable de transporter des astronautes a été proposé au milieu des années 1960. Voici une illustration du concept.