L'hélicoptère Ingenuity Mars de la NASA voyagera avec le rover Perseverance à travers 314 millions de miles (505 millions de kilomètres) d'espace interplanétaire pour se rendre sur Mars. Mais pour l'équipe travaillant sur le premier essai en vol expérimental sur une autre planète, l'ingénierie des 5 derniers pouces (13 centimètres) du voyage a été l'une des plus difficiles de toutes. 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 mis au point l'ingénieux système de livraison par hélicoptère de Mars.

"L'ingéniosité ne ressemble à aucun autre hélicoptère jamais construit, car 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 comment faire du stop et nous déployer en toute sécurité depuis le rover Mars 2020 Perseverance."

Le fuselage carré d'Ingenuity (qui abrite des ordinateurs, appareils photo, batteries et autres) a à peu près la taille d'une balle molle (7,9 x 6,3 x 5,5 pouces, ou 20 par 16 par 14 centimètres). Mais si vous regardez en dehors de la boîte, vous trouverez plein d'autres choses importantes, y compris une antenne, panneau solaire, jambes d'atterrissage et deux rotors mesurant 4 pieds (1,2 mètre) de diamètre, ce qui rend l'arrimage et le déploiement de l'hélicoptère un défi. L'ensemble du paquet fait pencher la balance à environ 4 livres (2 kilogrammes).

"En mission sur Mars, l'ajout d'une seule nouvelle rondelle mérite généralement un débat, " a déclaré Chris Salvo, le responsable de l'interface hélicoptère de la mission Mars 2020 au JPL. "L'hélicoptère Ingenuity Mars est un grand, fragile, assemblage unique de matériel qui est différent de tout ce que la NASA a jamais accueilli 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 fini par atterrir 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 de place (un SUV terrestre en fournit environ un tiers), le système de distribution réduit cette distance d'environ 2 pouces (6 centimètres). L'ingéniosité mesure environ 19 pouces (49 centimètres). C'est là qu'intervient le voyage de 5 pouces.

"Ce n'est pas beaucoup de place pour jouer avec, " dit Salve, "mais nous avons trouvé si vous attachez l'hélicoptère horizontalement, il y en a assez pour faire le travail."

Comment le travail est fait

L'ingéniosité sera déployée environ deux mois après l'atterrissage de Persévérance, le 18 février. 2021. Au début des opérations de surface, les équipes de rover et d'hélicoptères seront à la recherche d'aérodromes potentiels - une parcelle de terrain martien de 10 mètres sur 10 mètres qui est relativement plate, niveau, sans obstruction et visible par Persévérance lorsque le rover est garé à proximité d'un terrain de football.

Vers le 60e jour martien, ou sol, de la mission, La persévérance laissera tomber le bouclier de débris en composite de graphite du système de livraison de l'hélicoptère Mars qui protégeait l'hélicoptère lors de l'atterrissage. Ensuite, il se dirigera vers le centre de l'aérodrome choisi. Environ six jours plus tard, une fois que les équipes d'hélicoptères et de rover sont satisfaites, tout est parti, ils commanderont au système de livraison par hélicoptère de Mars 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. Le long du chemin, un petit moteur électrique tirera le bras jusqu'à ce qu'il s'enclenche, amenant le corps de l'hélicoptère complètement à la verticale avec deux de ses jambes d'atterrissage à ressort déployées. Un autre feu pyrotechnique, relâcher les autres jambes.

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

Si tout va bien, les contrôleurs de mission commanderont au système de livraison de libérer, et Ingenuity couvrira ces 5 derniers pouces. Une fois qu'une bonne chute est confirmée, La persévérance sera commandée pour partir afin que l'hélicoptère puisse commencer à recharger ses batteries avec son panneau solaire. À ce moment, l'horloge à 30 sols du programme d'essais en vol d'Ingenuity commence.

L'Ingenuity Mars Helicopter est un test en vol expérimental d'une nouvelle technologie. Les futures missions martiennes pourraient faire appel à des hélicoptères de deuxième génération pour ajouter une dimension aérienne à leurs explorations. Ils pourraient agir comme éclaireurs pour les équipages humains, transporter de petites charges utiles ou enquêter sur des falaises, grottes, cratères profonds et autres destinations non visitées ou difficiles d'accès. Mais avant que tout cela n'arrive, un véhicule d'essai doit prouver que c'est possible.

Et avant que le véhicule d'essai puisse faire quoi que ce soit, il doit atterrir en toute sécurité sur la surface de Mars.

" L'ingéniosité a besoin de persévérance, " a déclaré Aung. " Le Mars Helicopter Delivery System est un gadget ingénieux et juste l'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 devaient intégrer une station de base électronique et une antenne entièrement dédiées aux opérations d'hélicoptère dans le rover. Nos équipes ont dû travailler en étroite collaboration pour faire fonctionner ce système complexe. Quand l'ingéniosité s'envole, ce sera une réussite 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 système de livraison par hélicoptère de Mars. Programme de services de lancement de la NASA, basé au Centre spatial Kennedy, est responsable de la gestion des lancements.

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, collecter des échantillons pour un futur retour sur Terre, et ouvrir la voie à l'exploration humaine de la planète rouge. Peu importe le jour où Persévérance décolle du 20 juillet au 20 août. 11 période de lancement, il atterrira au cratère Jezero de Mars le 18 février, 2021.

La mission du rover Mars 2020 Perseverance fait partie d'un programme plus vaste qui comprend des missions vers la Lune comme moyen de se préparer à l'exploration humaine de la planète rouge. Chargé de ramener les 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.