dans

«  7 minutes de terreur  »: un regard sur la technologie dont la persévérance a besoin pour survivre à l’atterrissage sur Mars

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Chris James, ARC DECRA Fellow, Center for Hypersonics, School of Mechanical and Mining Engineering, Université du Queensland

Ce mois a été chargé pour l’exploration de Mars. Plusieurs pays ont envoyé des missions sur la planète rouge en juin de l’année dernière, profitant d’une fenêtre de lancement. La plupart sont maintenant arrivés après leur voyage de huit mois.

Dans les prochains jours, la NASA effectuera une entrée directe de l’atmosphère martienne pour faire atterrir le rover Perseverance dans le cratère Jezero de Mars.

En rapport: Comment regarder le rover Perseverance de la NASA atterrir sur Mars
Atterrissage sur Mars du rover Perseverance:
tout ce que tu as besoin de savoir

La persévérance, de la taille d’une voiture, est la plus grande charge utile jamais réalisée sur Mars – elle pèse littéralement une tonne (sur Terre). Après l’atterrissage, le rover recherchera des signes de vie ancienne et collectera des échantillons pour finalement être renvoyés sur Terre.

La mission utilisera un matériel similaire à celui de la mission Mars Science Laboratory (MSL) 2012, qui a posé le rover Curiosity, mais bénéficiera de certaines améliorations, notamment une meilleure précision d’atterrissage du rover.

Le voyage de Curiosity a fourni une mine d’informations sur le type d’environnement auquel Mars 2020 pourrait faire face et sur la technologie dont il aurait besoin pour survivre.

Livre de Mars: 22,99 € chez Magazines Direct

En 148 pages, explorez les mystères de Mars. Avec la dernière génération de rovers, d’atterrisseurs et d’orbiteurs se dirigeant vers la planète rouge, nous découvrons encore plus de secrets de ce monde que jamais. Découvrez son paysage et sa formation, découvrez la vérité sur l’eau sur Mars et la recherche de la vie, et explorez la possibilité que le quatrième rocher du soleil soit un jour notre prochaine maison.

Rejoignez notre discussion sur Mars!

Rejoignez nos forums ici pour discuter de l’atterrissage du rover Perseverance Mars. Qu’espérez-vous trouver?

Rejoignez notre discussion sur Mars!

Rejoignez nos forums ici pour discuter de l’atterrissage du rover Perseverance Mars. Qu’espérez-vous trouver?

Mars: une terre des plus extraterrestres

Comme Mars est un environnement hostile et éloigné avec une atmosphère environ 100 fois plus mince que celle de la Terre, il y a peu d’atmosphère que les vaisseaux spatiaux entrants peuvent utiliser pour ralentir aérodynamiquement.

Au contraire, survivre à l’entrée sur Mars nécessite un mélange créatif d’aérodynamique, de parachutes, de rétropropulsion (en utilisant la poussée du moteur pour décélérer pour l’atterrissage) et souvent un grand airbag.

A lire :  Mise à jour EMUI 11: options multitâches et toujours actives pour Huawei P30 et Co.

De plus, les modèles de météo martienne ne sont pas mis à jour en temps réel, nous ne savons donc pas exactement à quel environnement une sonde sera confrontée lors de l’entrée. Les événements météorologiques imprévisibles, en particulier les tempêtes de poussière, sont l’une des raisons pour lesquelles la précision des atterrissages a souffert lors des missions précédentes.

Lire la suite: Les missions sur Mars de la Chine et des Émirats arabes unis sont sur le point d’entrer en orbite – voici ce qu’elles pourraient découvrir

Les ingénieurs de la NASA appellent la phase d’entrée, de descente et d’atterrissage (EDL) des missions d’entrée sur Mars les «sept minutes de terreur». En seulement sept minutes, il existe une myriade de façons dont l’entrée peut échouer.

Schéma des étapes clés de la séquence d'entrée, de descente et d'atterrissage de la mission Mars 2020 du 18 février 2021.

Un profil de la phase d’entrée, de descente et d’atterrissage de Mars 2020. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Protection thermique

Le vaisseau spatial MSL 2012 était équipé d’un bouclier thermique de 4,5 mètres de diamètre qui protégeait le véhicule lors de sa descente dans l’atmosphère de Mars.

Il est entré dans l’atmosphère martienne à environ 5 900 m par seconde. C’est hypersonique, ce qui signifie que c’est plus de cinq fois la vitesse du son.

Mars 2020 sera similaire. Il s’appuiera fortement sur son système de protection thermique, y compris un bouclier thermique avant et un bouclier thermique de la coque arrière, pour empêcher le flux chaud d’endommager le rover rangé à l’intérieur.

Sur la photo, l'écran thermique de la coque arrière de Mars 2020 (premier plan) et l'écran thermique principal PICA (arrière-plan).

Sur la photo, l’écran thermique de la coque arrière de Mars 2020 (premier plan) et l’écran thermique principal PICA (arrière-plan). (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

À des vitesses hypersoniques, l’atmosphère de Mars ne pourra pas s’échapper assez rapidement du vaisseau spatial. En conséquence, une forte onde de choc se formera à l’avant.

Dans ce cas, le gaz devant le véhicule sera rapidement comprimé, provoquant un énorme saut de pression et de température entre l’onde de choc et l’écran thermique.

Le flux chaud post-choc chauffe la surface de l’écran thermique lors de l’entrée, mais l’écran thermique protège la structure interne de cette chaleur.

Étant donné que les missions MSL 2012 et Mars 2020 utilisent des charges utiles relativement plus importantes, ces engins spatiaux présentent un risque plus élevé de surchauffe pendant la phase d’entrée.

Mais MSL a efficacement contourné ce problème, en grande partie grâce à un bouclier thermique spécialement conçu qui a été le premier véhicule de Mars à utiliser le matériau Phenolic Imprregnated Carbon Ablator (PICA) de la NASA.

A lire :  Les préparatifs pour l'apesanteur excitent et effraient l'équipage de Valoria 2 - Rapport du commandant: sol 2

Ce matériau, que l’engin spatial Mars 2020 utilise également, est constitué de fibre de carbone hachée noyée dans une résine synthétique. Il est très léger, peut absorber une chaleur immense et constitue un isolant efficace.

Entrée guidée

Toutes les entrées avant la mission MSL de 2012 n’avaient pas été guidées, ce qui signifie qu’elles n’étaient pas contrôlées en temps réel par un ordinateur de vol.

Au lieu de cela, le vaisseau spatial a été conçu pour frapper «l’interface d’entrée» de Mars (125 km au-dessus du sol) d’une manière particulière, avant d’atterrir là où les vents martiens les emportaient. Avec cela est venu une incertitude significative à l’atterrissage.

Cette impression d'artiste montre des propulseurs contrôlant l'angle de l'engin spatial lors de l'entrée sur Mars de MSL 2012.  Mars 2020 utilisera la même technique.

Cette impression d’artiste montre des propulseurs contrôlant l’angle de l’engin spatial lors de l’entrée sur Mars de MSL 2012. Mars 2020 utilisera la même technique. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

La zone d’incertitude à l’atterrissage est appelée ellipse d’atterrissage. Les missions Viking Mars de la NASA dans les années 1970 avaient une ellipse d’atterrissage estimée à 280 x 100 km. Mais MSL et maintenant Mars 2020 ont été conçus pour surpasser les efforts précédents.

La mission MSL a été la première entrée guidée sur Mars. Une version améliorée de l’ordinateur de guidage Apollo a été utilisée pour contrôler le véhicule en temps réel afin d’assurer un atterrissage précis.

Avec cela, MSL a réduit son ellipse d’atterrissage estimée à 20×6,5 km et a fini par atterrir à seulement 2 km de sa cible. Avec un peu de chance, Mars 2020 obtiendra des résultats similaires.

Sur la photo, les différents sites d'atterrissage sur Mars de la NASA, y compris le site d'atterrissage proposé pour Perseverance.  La persévérance devrait atterrir dans une zone relativement moins dégagée.

Sur la photo, les différents sites d’atterrissage sur Mars de la NASA, y compris le site d’atterrissage proposé pour Perseverance. La persévérance devrait atterrir dans une zone relativement moins dégagée. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Parachutisme supersonique

Un parachute sera utilisé pour ralentir suffisamment le vaisseau spatial Mars 2020 pour que les dernières manœuvres d’atterrissage soient effectuées.

Avec un diamètre de 21,5 m, le parachute sera le plus grand jamais utilisé sur Mars et devra être déployé plus rapidement que la vitesse du son.

Le déploiement du parachute au bon moment sera essentiel pour réaliser un atterrissage précis.

Une toute nouvelle technologie appelée «range trigger» contrôlera le temps de déploiement du parachute, en fonction de la position relative de l’engin spatial par rapport à son point d’atterrissage souhaité.

persévérance mars 2020

Le vaisseau spatial descendant après le déploiement du parachute. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Navigation à la pointe de la technologie

Environ 20 secondes après l’ouverture du parachute, le bouclier thermique se séparera du vaisseau spatial, exposant Perseverance à l’environnement martien. Ses caméras et capteurs peuvent commencer à collecter des informations à l’approche du sol.

A lire :  Ces 3 astronautes lanceront la mission Crew-3 de SpaceX vers la Station spatiale internationale en 2021

Le système de navigation spécialisé en fonction du terrain du rover l’aidera à atterrir en toute sécurité en le détournant vers une surface d’atterrissage stable.

Perseverance comparera une carte préchargée du site d’atterrissage avec des images recueillies lors de sa descente rapide. Il devrait alors être en mesure d’identifier les points de repère ci-dessous et d’estimer sa position relative au sol avec une précision d’environ 40 m.

La navigation relative au terrain est de loin supérieure aux méthodes utilisées pour les entrées passées sur Mars. Les engins spatiaux plus anciens devaient se fier à leurs propres estimations internes de leur emplacement lors de leur entrée.

Et il n’y avait aucun moyen de recalibrer efficacement ces informations. Ils ne pouvaient que deviner où ils se trouvaient avec une précision d’environ 2-3 km à l’approche du sol.

Lire la suite: Mars InSight: pourquoi nous écouterons l’atterrissage du rover Perseverance

Le touché final

Le parachute transportant le vaisseau spatial Mars 2020 ne peut le ralentir qu’à environ 320 km par heure.

Pour atterrir en toute sécurité, le vaisseau spatial larguera le parachute et la coque arrière et utilisera des roquettes face au sol pour se calmer pour les 2 100 derniers mètres. C’est ce qu’on appelle la «rétropropulsion».

Et pour éviter d’utiliser des airbags pour faire atterrir le rover (comme cela a été fait dans les missions antérieures à MSL), Mars 2020 utilisera la manœuvre «skycrane»; un ensemble de câbles abaissera lentement la Persévérance au sol pendant qu’il se prépare à un fonctionnement autonome.

Une fois que Perseverance sent que ses roues sont au sol en toute sécurité, il coupera les câbles connectés au véhicule de descente (qui s’envolera et s’écrasera quelque part au loin).

Et avec cela, les sept minutes de terreur seront terminées.

persévérance mars 2020

Rover de persévérance étant placé sur le sol martien par la grue céleste. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

Suivez toutes les questions et débats d’Expert Voices – et participez à la discussion – sur Facebook et Twitter. Les opinions exprimées sont celles de l’auteur et ne reflètent pas nécessairement les vues de l’éditeur.

45secondes est un nouveau média, n’hésitez pas à partager notre article sur les réseaux sociaux afin de nous donner un solide coup de pouce. 🙂

  • Nutreov Physcience Calori-Track Capteur de Graisses Calories 90 comprimés dont 7 Jours Offerts
    Calori-Track Capteur de Graisses est un complément alimentaire du laboratoire Nutreov à base de poudre de cladodes de Figuier de barbarie. La législation ne nous autorisant pas à communiquer sur les propriétés de certaines plantes et de certains actifs, nous vous conseillons de consulter la littérature
  • Kit INTERMEDIAIRE en PVC brise-vue (Hauteur Clôture : 940mm soit 7 lames, Système de pose : Avec tubes sur platines)
    Notre clôture brise-vue en PVC, comme la clôture pare-vue, est une clôture ajourée à lisses PVC horizontales.Cependant cette clôture ajourée est composée de lames biaisées de 130mm permettant de vous cacher des regards indiscrets tout en laissant passer le vent.Cette palissade brise-vue est disponib
  • JVC DLA-N7 Noir - PRIX CONFIDENTIEL SUR LE SITE
    La technologie e-shift JVC, qui décale des fractions d'images d'un demi-pixel sur la verticale comme à l'horizontale et multiplie ainsi par 4 la densité…