Aux observateurs occasionnels, faire atterrir un rover sur Mars peut sembler un peu comme une vieille nouvelle, Croyez-le ou non, surtout après tous les succès de la NASA. Mais beaucoup ne sont probablement pas au courant de la soi-disant « malédiction de Mars ». Le fait est, de nombreux engins spatiaux qui tentent d'y atterrir échouent et s'écrasent.

Le rover Perseverance de la NASA est le prochain à relever le défi de la malédiction martienne. Il tentera son atterrissage tant attendu au cratère Jezero le 18 février. Les gens de la NASA ont donné au rover Perseverance des outils finement réglés pour l'amener à la surface martienne en toute sécurité et vaincre la malédiction de Mars.

Le rover Perseverance atterrit au cratère Jezero parce que la NASA pense pouvoir y faire la meilleure science. L'objectif de la mission est de rechercher des signes de vie ancienne et de collecter des échantillons pour un éventuel retour sur Terre. Le cratère Jezero est un ancien, paléo-lac asséché. Il contient à la fois des sédiments préservés et un delta. Selon la Nasa, le cratère est l'un des "paysages les plus anciens et les plus intéressants scientifiquement que Mars ait à offrir". Les scientifiques pensent que s'il existe des preuves fossilisées d'une vie ancienne, ils peuvent le trouver à Jezero.

Mais c'est aussi dangereux d'atterrir.

"Jezero a une largeur de 28 milles, mais dans cette étendue, il y a beaucoup de dangers potentiels que le rover pourrait rencontrer :collines, champs de roches, dunes, les parois du cratère lui-même, pour en nommer quelques uns, " a déclaré Andrew Johnson, ingénieur principal en systèmes robotiques au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. "Donc, si vous atterrissez sur l'un de ces dangers, cela pourrait être catastrophique pour l'ensemble de la mission."

Environ 60% de tous les engins spatiaux envoyés sur Mars échouent. La persévérance utilisera ce qu'on appelle la navigation relative au terrain (TRN), une technologie d'abord utilisée dans les missiles de croisière, pour éviter ce même échec. En termes généraux, TRN se compose de deux éléments :une carte embarquée de la zone d'atterrissage avec les altitudes et les dangers, et une caméra de navigation. Alors que Persévérance approche de son ellipse d'atterrissage, la caméra compare ses images en temps réel avec la carte embarquée et commande aux roquettes de l'atterrisseur de diriger l'engin loin des dangers connus.

Globalement, le système d'atterrissage autonome du rover est connu sous le nom de système de vision d'atterrissage, ou LVS.

"Pour Mars 2020, LVS utilisera les informations de position pour déterminer où se trouve le rover par rapport aux points de sécurité entre ces dangers. Et dans l'un de ces endroits sûrs, c'est là que le rover atterrira, ", a expliqué Johnson dans un communiqué.

Ce type de système est en cours de développement depuis un certain temps déjà. L'OSIRIS-REx de la NASA en a utilisé un dans sa manœuvre risquée de collecte d'échantillons sur l'astéroïde Bennu. Ce système s'appelait Natural Feature Tracking (NFT) et il guidait efficacement le vaisseau spatial jusqu'à la surface jonchée de rochers de Bennu. La mission d'OSIRIS-REx a été couronnée de succès, et les échantillons devraient arriver sur Terre en septembre 2023.

Mais un système comme celui de Persévérance ne vient pas sans beaucoup de travail acharné et de délais. Il est en développement depuis plusieurs années, et, espérons, tout ce développement et ces tests seront payants.

Swati Mohan est le guide, la navigation, et responsable des opérations de contrôle pour Mars 2020 au JPL. Les deux premières étapes des tests étaient le matériel et la simulation, et ils ont tous deux été faits dans un laboratoire. Dans le communiqué de presse, Mohan a dit, "C'est là que nous testons toutes les conditions et variables possibles. Vide, vibration, Température, compatibilité électrique, nous mettons le matériel à l'épreuve."

Une fois que le matériel a été soumis à tout cet examen, c'est l'heure des simulations. « Ensuite, avec la simulation, nous modélisons divers scénarios que les algorithmes logiciels peuvent rencontrer sur Mars - une journée trop ensoleillée, jour très sombre, jour de vent et nous nous assurons que le système se comporte comme prévu quelles que soient ces conditions, " dit Mohan.

Après ça, le système était prêt pour les essais en vol. Mais pas de manière autonome. Au lieu, il a été testé sur un hélicoptère, où il a été utilisé pour estimer l'altitude et la position de l'hélicoptère.

« Cela nous a permis d'atteindre un certain niveau de préparation technique, car le système pouvait surveiller un large éventail de terrains, mais il n'a pas eu le même genre de descendance que Persévérance aura, ", a déclaré Johnson. "Il était également nécessaire de démontrer le LVS sur une fusée."

Le système LVS a été testé à plusieurs reprises sur le terrain sur une fusée. Cette fusée, le Masten Space System Xombie, a servi de banc d'essai pour LVS à partir de 2014. Le programme Flight Opportunities de la NASA a financé ces tests.

"Les tests sur la fusée ont permis de lever à peu près tous les doutes restants et ont répondu par l'affirmative à une question critique pour l'opération LVS, " a déclaré Nikolas Trawny du JPL, un ingénieur des systèmes de contrôle de la charge utile et du pointage qui a travaillé en étroite collaboration avec Masten sur les tests sur le terrain de 2014. "C'est alors que nous savions que LVS fonctionnerait pendant la descente verticale à grande vitesse typique des atterrissages sur Mars."

"Les tests que Flight Opportunities est mis en place pour fournir étaient vraiment sans précédent au sein de la NASA à l'époque, ", a déclaré Johnson. "Mais il s'est avéré si précieux qu'on s'attend maintenant à ce qu'il effectue ce type d'essais en vol. Pour LVS, ces vols de fusées ont été la pierre angulaire de notre effort de développement technologique."

Le système LVS est complexe. Non seulement il peut guider le rover Perseverance vers la surface, mais il peut le faire de la manière la plus économe en carburant. Le carburant pour les fusées de l'atterrisseur est limité, évidemment, donc il n'y a vraiment qu'une seule chance de bien faire les choses. Tout à fait, le système a été testé avec succès et n'est plus qu'à quelques jours de la vraie affaire :l'atterrissage au cratère Jezero.

Mais même avec tous les tests approfondis du système autonome, il peut encore y avoir des surprises. La vraie vie est toujours différente des simulations, et bien que la NASA ait confiance dans le système, ils seront toujours prêts à réagir et à s'adapter à tout problème ou changement de conditions.

"La vraie vie peut toujours vous lancer des balles courbes. Alors, nous surveillerons tout pendant la phase de croisière, vérifier l'alimentation de la caméra, s'assurer que les données circulent comme prévu, " dit Mohan. " Et une fois que nous aurons ce signal du rover qui dit, "J'ai atterri et je suis sur un terrain stable, "alors nous pouvons célébrer."