dans

Atterrissage du rover chinois sur Mars: comment Zhurong tentera d’atterrir sur la planète rouge

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.

Bandivadekar profond, Doctorant, Université de Strathclyde

Pendant les premiers mois de 2021, l’atmosphère martienne bourdonnait de nouveaux visiteurs venus de la Terre. Tout d’abord, il s’agissait de la sonde Hope de l’Agence spatiale des Émirats arabes unis, suivie de l’entrée en orbite du chinois Tianwen-1.

Plus récemment, la Nasa a débarqué le plus gros rover jamais vu sur Mars et son compagnon, un hélicoptère ingénieux, qui ont tous deux posé de nouveaux jalons depuis.

Le prochain visiteur de la planète sera l’atterrisseur de la mission Tianwen-1, qui tentera d’atteindre la surface de Mars à la mi-mai. Pour entrer dans l’atmosphère martienne, il utilisera une technique légèrement différente des missions précédentes.

En rapport: La mission chinoise Tianwen-1 sur Mars en photos

Atterrir sur Mars est notoirement dangereux – plus de missions ont échoué que réussi. Un atterrissage réussi sur Mars nécessite d’entrer dans l’atmosphère à des vitesses très élevées, puis de ralentir le vaisseau spatial dans le bon sens à l’approche de son emplacement d’atterrissage.

Cette phase de la mission, appelée entrée-descente-atterrissage, est la plus critique. Les missions précédentes ont utilisé plusieurs façons différentes d’entrer dans l’atmosphère martienne.

Le perfectionnement de l’entrée dans l’atmosphère de Mars a été aidé par l’expérience du retour des vaisseaux spatiaux sur Terre. La Terre peut avoir une atmosphère sensiblement différente de celle de Mars, mais les principes restent les mêmes.

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

Un vaisseau spatial en orbite autour d’une planète se déplacera très rapidement pour rester lié à cette orbite. Mais si le vaisseau spatial pénétrait dans une atmosphère à une vitesse aussi élevée, même aussi mince que Mars, il brûlerait. Tout ce qui entre dans l’atmosphère doit être considérablement ralenti et se débarrasser de la chaleur générée lors de ce bref voyage. Il y a plusieurs façons de procéder.

Les engins spatiaux sont protégés de la chaleur générée lors de l’entrée atmosphérique à l’aide de boucliers thermiques. Diverses missions dans le passé ont utilisé des techniques telles que l’absorption de chaleur, un revêtement isolant, la réflexion de la chaleur dans l’atmosphère ou par ablation – brûler le matériau du bouclier.

Des missions Apollo des années 1960 au plus récent Dragon de SpaceX, ces techniques ont été utilisées avec succès et fonctionnent très bien pour la Terre. Mais en ce qui concerne Mars, les ingénieurs doivent prendre des mesures supplémentaires.

Atterrir sur Mars

Les orbiteurs sont conçus pour surveiller la surface d’une planète depuis l’orbite et servent de relais de communication. À l’approche d’une planète, le vaisseau spatial est généralement dirigé le long d’orbites elliptiques successivement plus petites, ralentissant à chaque fois, jusqu’à ce qu’il atteigne son orbite cible. Cette technique peut également être utilisée pour abaisser l’orbite d’un vaisseau spatial avant l’entrée atmosphérique d’un atterrisseur.

L’ensemble de la manœuvre se déroule sur quelques mois et ne nécessite aucun équipement supplémentaire – un moyen efficace d’économiser du carburant. Puisqu’il utilise la haute atmosphère de la planète pour appliquer des freins, cela s’appelle l’aérofreinage. L’aérobraking a été utilisé pour diverses missions sur Mars, notamment ExoMars Trace Gas Orbiter et Mars Reconnaissance Orbiter.

L’aérofreinage peut ralentir considérablement le vaisseau spatial, mais pour les missions avec des rovers à atterrir, cela devient plus compliqué. Sur Mars, la densité atmosphérique n’est que de 1% de la Terre et il n’y a pas d’océan dans lequel le vaisseau spatial puisse éclabousser en toute sécurité. La forme émoussée du vaisseau spatial à elle seule ne suffit pas à réduire la vitesse.

Auparavant, les missions réussies utilisaient des mesures supplémentaires. Le vaisseau spatial Mars Pathfinder a utilisé des parachutes pour décélérer tout en s’appuyant sur un système d’airbag unique qui est entré en action dans les dernières secondes pour absorber le choc à l’atterrissage. Les rovers Spirit et Opportunity ont atterri avec succès sur Mars avec la même technique.

Quelques années plus tard, le rover Curiosity a utilisé un nouveau système d’atterrissage. Dans les dernières secondes, des roquettes ont été tirées, permettant au vaisseau spatial de planer pendant qu’une attache – une grue céleste – abaissait le rover sur la surface poussiéreuse de Mars. Ce nouveau système a démontré la livraison d’une charge utile lourde sur Mars et a ouvert la voie à des missions plus importantes.

Plus récemment, le rover Perseverance, qui a atterri au début de 2021, a utilisé la grue céleste fiable ainsi que deux technologies plus avancées. Ces nouvelles fonctionnalités qui utilisaient des images en direct prises à partir de ses caméras ont permis un atterrissage plus précis, plus fiable et plus sûr.

Zhurong: le ‘dieu du feu’

L’atterrissage du rover chinois Tianwen-1 est la prochaine mission sur Mars. La mission ambitieuse comprend des éléments en orbite, en atterrissage et en itinérance – la première mission à inclure les trois lors de sa première tentative. Il fait déjà le tour de la planète rouge depuis qu’il est entré sur l’orbite de Mars le 24 février et tentera d’atterrir son rover Zhurong – qui signifie «dieu du feu» – à la mi-mai.

En taille, Zhurong se situe entre l’Esprit et la Persévérance et il transporte six pièces d’équipement scientifique. Après l’atterrissage, Zhurong examinera les environs pour étudier le sol, la géomorphologie et l’atmosphère martiens, et recherchera des signes de glace d’eau souterraine.

Traditionnellement, les autorités chinoises ne révèlent pas beaucoup d’informations avant l’événement. Cependant, sur la base d’un premier aperçu de la mission par certains chercheurs chinois, nous savons la séquence d’atterrissage que l’engin spatial tentera de suivre.

Aux alentours du 17 mai, Zhurong – protégé par un aérosol (une coque de protection entourant le vaisseau spatial qui comprend le bouclier thermique) – entrera dans l’atmosphère à une vitesse de 4 km / s. Quand il ralentira suffisamment, les parachutes seront déployés. Dans la dernière phase de la séquence, des fusées avec des moteurs à poussée variable seront utilisées pour une décélération supplémentaire.

Contrairement à son homologue américain, Tianwen-1 utilisera deux technologies fiables: un télémètre laser pour déterminer sa position par rapport au terrain martien et un capteur micro-ondes pour déterminer sa vitesse avec plus de précision. Ceux-ci seront utilisés pour la correction de la navigation pendant sa phase de descente parachutée. Pendant la phase de descente motorisée à la fin, l’imagerie optique et Lidar aidera à la détection des dangers.

Juste avant le toucher des roues, une séquence automatique d’évitement d’obstacles commencera pour un atterrissage en douceur. Si la mission réussit, la Chine sera le premier pays à poser un rover sur Mars lors de sa première tentative. Quelques jours plus tard, Zhurong sera prêt à explorer la surface.

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. 🙂