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Un hélicoptère a donc volé sur Mars pour la première fois. Un physicien de l’espace explique pourquoi c’est si important

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.

Gail Iles, Maître de conférences en physique, Université RMIT

Hier, à 21 heures, heure normale de l’Est de l’Australie, l’hélicoptère Ingenuity – qui a atterri sur Mars avec le rover Perseverance en février – a décollé de la surface martienne. Plus important encore, il a plané pendant environ 30 secondes, à trois mètres au-dessus de la surface et est redescendu tout de suite.

Cela peut ne pas sembler un énorme exploit, mais ça l’est. Le vol d’Ingenuity est le premier vol propulsé d’un avion sur une autre planète. Il marque une étape importante dans l’histoire de l’exploration spatiale humaine.

Alors que le vaisseau spatial Apollo 11 a atterri sur la Lune, lors de son redémarrage, il a simplement dû quitter la gravité de la Lune et retourner sur Terre. Soutenir le vol dans l’environnement d’un monde sans atmosphère, cependant, est une autre histoire.

L’hélicoptère Ingenuity, désormais historique, a pris six ans à fabriquer. Nous pouvons comprendre pourquoi, une fois que nous comprenons la complexité de ce qui était requis.

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Pourquoi le vol local sur Mars est un gros problème

Il existe plusieurs défis technologiques pour effectuer un vol en hélicoptère sur un autre monde. Premièrement, et surtout, les hélicoptères ont besoin d’une atmosphère pour voler.

Les pales ou «rotors» d’un hélicoptère doivent tourner assez vite pour générer une force appelée «portance». Mais la portance ne peut être générée qu’en présence d’une sorte d’atmosphère. Bien que Mars ait une atmosphère, elle est beaucoup, beaucoup plus mince que celle de la Terre – environ 100 fois plus mince, en fait.

L’ingéniosité de vol dans l’atmosphère de Mars équivaut donc à piloter un hélicoptère sur Terre à une hauteur de 100 000 pieds. Pour référence, les avions commerciaux volent entre 30 000 et 40 000 pieds au-dessus de la surface de la Terre et le plus haut que nous ayons jamais été en hélicoptère sur Terre est de 42 000 pieds.

Tester l’engin sur Terre nécessitait une salle pressurisée, à partir de laquelle une grande quantité d’air aurait été extraite pour imiter l’atmosphère de Mars.

Ensuite, il y a la gravité martienne à considérer, qui représente environ un tiers de la force de la gravité sur Terre. Cela nous donne en fait un léger avantage. Si Mars avait la même atmosphère que la Terre, sa gravité moindre signifie que nous serions en mesure de soulever l’ingéniosité avec moins de puissance que ce qui serait nécessaire ici.

Mais si la gravité de Mars fonctionne à notre avantage, cela est compensé par le manque d’atmosphère.

Le succès d’Ingenuity marque la première fois qu’un tel vol est même tenté en dehors de la Terre. Et la raison en est peut-être simplement que, comme indiqué ci-dessus, cette tâche est très, très difficile.

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

Fabrication de pointe

Ingenuity a pu surmonter les obstacles présentés dans l’atmosphère de Mars de deux manières principales. Premièrement, pour générer de la portance, les deux rotors (en fibre de carbone) devaient tourner beaucoup plus vite que n’importe quel hélicoptère sur Terre.

Sur Terre, la plupart des hélicoptères et des drones ont des rotors qui tournent à environ 400-500 tours par minute. Le rotor de l’Ingenuity tournait à environ 2400 tours par minute.

Il a également un rapport avion / envergure distinct. Alors que le corps d’Ingenuity a à peu près la taille d’une boîte à mouchoirs, ses lames mesurent 1,2 m d’une pointe à l’autre.

Même la transmission du signal pour le début du vol nécessitait un éventail de technologies de pointe. Alors qu’il ne faut que quelques minutes pour que les signaux radio circulent entre la Terre et Mars, il y avait encore un retard d’heures pour que ces signaux atteignent l’hélicoptère.

Cela a du sens quand on considère le voyage que ces signaux doivent parcourir – d’un ordinateur sur Terre, à une antenne parabolique, à l’orbiteur de reconnaissance de Mars, au rover Perseverance et enfin, à l’hélicoptère.

L’image montre le rover Perseverance Mars avec l’hélicoptère Ingenuity à environ 4 m derrière lui. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Vol télécommandé sur Mars

L’ingéniosité est ce que nous appelons un «démonstrateur technologique». Simplement, son seul but est de prouver qu’il peut accomplir une série de missions simples. Au cours des prochaines semaines, l’hélicoptère effectuera trois ou quatre vols supplémentaires, dont le plus aventureux consistera à décoller et à voyager à environ 300 mètres de Perseverance.

Les données extraites des vols seront analysées et utilisées comme données essentielles pour la conception future d’avions plus sophistiqués. Une fois cette technologie appliquée, son potentiel sera vaste.

Les drones et les hélicoptères opérant sur Mars pourraient agir comme des éclaireurs, vérifiant le terrain devant un rover pour confirmer s’il est sûr de s’y rendre. Un tel avion pourrait même aider à la recherche d’eau et de vie sur la surface martienne.

Et en 2035, on s’attend à ce que les premiers humains atterrissent sur Mars. Il y a de fortes chances que ces équipages soient formés à l’exploitation d’aéronefs localement et en temps réel, à la recherche d’obstacles et de terrains dangereux sur le terrain qui pourraient nuire aux humains, ou endommager les combinaisons, les avions ou les rovers.

Hommage au passé, avec l’avenir en vue

En hommage émouvant au premier vol propulsé sur Terre, des scientifiques du laboratoire de propulsion à réaction de la NASA ont ajouté un artefact historique à l’hélicoptère de Mars. Un petit morceau de l’aile du dépliant Wright 1903 des frères Wright est attaché à un câble sous l’un de ses panneaux solaires.

Cet élément de l’histoire de vol est la deuxième pièce d’un avion terrestre à aller dans l’espace; un morceau similaire de l’aile a été emmené sur la Lune lors des missions Apollo.

Des missions sont déjà en cours pour repousser les barrières du vol motorisé sur d’autres mondes. En particulier, l’hélicoptère Dragonfly devrait voler au-dessus de la surface de Titan, l’une des lunes de Saturne, avec une arrivée prévue pour 2034.

Peut-être que cela prendra aussi un morceau de l’histoire de la Terre alors que nous poursuivons notre exploration d’autres corps planétaires, un monde à la fois.

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Cet article est republié à partir de La conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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