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Comment l’ingéniosité de l’hélicoptère Mars de la NASA peut voler sur la planète rouge

Voler sur Mars est loin d’être un jeu d’enfant, mais la NASA est convaincue que son petit hélicoptère est à la hauteur du défi.

Ces 4 livres. (1,8 kilogrammes) hachoir, nommé Ingenuity, a atterri avec l’agence Rover de persévérance le 18 février et se prépare à effectuer les tout premiers vols motorisés et contrôlés sur un monde au-delà de la Terre. Si tout se passe comme prévu, Ingenuity obtenir son moment Wright Brothers dimanche (11 avril).

Ce premier vol sera bas et bref; L’hélicoptère Mars à énergie solaire Ingenuity ne devrait pas dépasser 3 mètres au-dessus du sol du cratère Jezero de Mars et rester en l’air pendant environ 40 secondes, ont déclaré les membres de l’équipe de mission. Mais même réussir un saut aussi modeste serait une réussite, étant donné que le Ambiance martienne est juste 1% aussi épais que celui de la Terre au niveau de la mer.

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Les giravions génèrent de la portance en poussant de l’air. Et sur Mars, « il y a moins de molécules, en gros, à pousser », a déclaré le responsable du projet Ingenuity MiMi Aung, du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA dans le sud de la Californie, lors d’une conférence de presse vendredi 9 avril.

Cet inconvénient l’emporte sur les avantages que les avions tirent de l’attraction gravitationnelle plus faible de Mars, qui est 38% aussi forte que le remorqueur que nous ressentons à la surface de la Terre. Ingenuity doit donc faire les choses un peu différemment de ses homologues terrestres.

Par exemple, le Mars Les lames en fibre de carbone sur mesure du hachoir sont exceptionnellement grandes par rapport à son corps de 19 pouces de haut (48 centimètres). Les pales sont disposées en deux rotors, chacun s’étendant sur 4 pieds (1,2 m) d’une pointe à l’autre.

Et ces rotors tourneront à environ 2500 tours par minute (tr / min) pour faire décoller l’ingéniosité – beaucoup plus rapidement que ce qui serait nécessaire pour un 4 lb. hélicoptère ici sur Terre, a déclaré Aung. (Pour la perspective: les rotors des hélicoptères légers de passagers tournent à environ 450 tr / min en vol normal.)

L’ingéniosité de l’hélicoptère sur Mars de la NASA est vue à la surface de la planète rouge par le rover de persévérance le 5 avril 2021. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech / ASU)

Mars impose également d’autres défis, comme un froid glacial. La persévérance a mesuré des températures nocturnes aussi basses que moins 117,4 degrés Fahrenheit (moins 83 degrés Celsius) sur le sol de Jezero, donc Ingenuity dispose d’un radiateur pour se protéger du gel.

Et puis il y a la distance et l’isolement. Il faut actuellement plus de 15 minutes pour qu’une commande transmise par le contrôle de mission ici sur Terre atteigne Mars. L’ingéniosité de fonctionnement en temps réel avec un joystick n’est donc pas une option; les commandes de vol doivent être envoyées à l’avance.

Ce graphique montre les activités générales que l’équipe derrière l’hélicoptère Ingenuity Mars de la NASA espère accomplir lors d’un vol d’essai donné sur la planète rouge. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech)

Cela ne veut pas dire que l’ingéniosité est insensée, cependant; le petit giravion peut faire beaucoup tout seul. Par exemple, il prendra ses repères pendant le vol en analysant les photos prises par sa caméra de navigation orientée vers le bas.

Ces images seront en noir et blanc, mais Ingenuity arbore également un imageur couleur de 13 mégapixels, dont les prises de vue devraient plaire à la foule une fois sur Terre.

Les caméras, le système d’alimentation, l’avionique, l’équipement de communication pour relayer les données à Perseverance – il y a beaucoup de matériel complexe emballé dans le petit corps d’Ingenuity, même si l’hélicoptère ne transporte aucun instrument scientifique. (C’est un démonstrateur technologique conçu pour montrer que le vol propulsé sur Mars est faisable.)

Il y a tellement d’équipement, en fait, qu’une mission d’hélicoptère sur Mars comme celle-ci n’a été possible que récemment, lorsque l’électronique est devenue suffisamment miniaturisée.

« Tout cela ensemble, pour être cette lumière – nous ne pouvions tout simplement pas le faire il y a 15 ou 20 ans », a déclaré Aung.

Elle et son équipe ont testé Ingenuity de manière approfondie ici sur Terre avant le lancement, pilotant l’hélicoptère dans une chambre spéciale du JPL qui imitait les conditions de la planète rouge. Et Ingenuity se porte bien sur le sol de Jezero depuis déployé depuis le ventre de Perseverance le week-end dernier; Le panneau solaire de l’hélicoptère génère suffisamment d’énergie pour le vol, et les premiers tests de rotation du rotor se sont déroulés comme prévu, a déclaré Aung.

Il y a donc lieu d’être optimiste quant à la sortie historique de dimanche. Si cela se passe bien, Ingenuity volera à nouveau – jusqu’à cinq fois sur un mois. L’ingéniosité ira de plus en plus loin sur les vols deux et trois, se levant jusqu’à 5 m du sol et se déplaçant jusqu’à 165 pieds (50 m) en aval, a déclaré Aung. Le succès de ces missions ouvrirait la voie à deux derniers vols « vraiment aventureux », a-t-elle ajouté.

L’ingéniosité ne volera pas au-delà de sa fenêtre d’un mois. La persévérance doit commencer à se concentrer sur sa propre mission, qui consiste à rechercher des signes d’anciens Vie sur Mars et la collecte et la mise en cache d’échantillons pour un futur retour sur Terre. Le petit hélicoptère ne peut pas communiquer avec la Terre sans l’aide de Persévérance, il sera donc mis à la terre lorsque le rover de la taille d’une voiture se déplacera.

Mike Wall est l’auteur de « Là-bas« (Grand Central Publishing, 2018; illustré par Karl Tate), un livre sur la recherche de la vie extraterrestre. Suivez-le sur Twitter @michaeldwall. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom ou Facebook.

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