Pour la première fois dans l’histoire, deux planètes ont accueilli des tests de conception d’avions futurs. Dans ce monde, un nouveau rotor qui pourrait être utilisé avec les hélicoptères martiens de nouvelle génération a été récemment testé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, tournant à des vitesses quasi supersoniques (0,95 Mach). Pendant ce temps, l’hélicoptère Ingenuity Mars de l’agence a atteint de nouveaux records d’altitude et de vitesse sur la planète rouge au nom d’essais en vol expérimentaux.
« Nos tests d’hélicoptères Mars de nouvelle génération ont littéralement réuni le meilleur des deux mondes », a déclaré Teddy Tzanetos, chef de projet d’Ingenuity et responsable des hélicoptères de récupération d’échantillons martiens. « Ici, sur Terre, vous disposez de toute l’instrumentation et de l’immédiateté pratique que vous pouvez espérer lorsque vous testez de nouveaux composants d’avion. Sur Mars, vous disposez de conditions réelles hors du monde que vous ne pourriez jamais vraiment recréer ici sur Terre. » Cela inclut une atmosphère très fine et une gravité nettement inférieure à celle de la Terre.
Les pales du rotor en fibre de carbone de nouvelle génération testées sur Terre sont près de 4 pouces (plus de 10 centimètres) plus longues que celles d’Ingenuity, avec une plus grande résistance et une conception différente. La NASA pense que ces pales pourraient permettre la création d’hélicoptères martiens plus gros et plus performants. Le défi est que lorsque les pointes des pales approchent des vitesses supersoniques, les turbulences provoquant des vibrations peuvent rapidement devenir incontrôlables.
Pour trouver un espace suffisamment grand pour créer une atmosphère martienne sur Terre, les ingénieurs se sont tournés vers le simulateur spatial du JPL de 25 pieds de large et 85 pieds de haut (8 mètres sur 26 mètres), un endroit où Surveyor, Voyager et Cassini a eu un premier aperçu des environnements de type spatial. Pendant trois semaines en septembre, une équipe a surveillé les capteurs, les compteurs et les caméras pendant que les pales subissaient des passages après les autres à des vitesses et des angles d’inclinaison toujours plus élevés.
Un système à double rotor pour la prochaine génération d’hélicoptères martiens est testé dans le simulateur spatial de 25 pieds du Jet Propulsion Laboratory de la NASA le 15 septembre. Plus longues et plus résistantes que celles utilisées sur l’hélicoptère Ingenuity Mars, les pales en fibre de carbone ont atteint des vitesses quasi supersoniques lors des tests. Crédit : NASA/JPL-Caltech
« Nous avons fait tourner nos pales jusqu’à 3 500 tr/min, soit 750 tours par minute plus vite que les pales Ingenuity », a déclaré Tyler Del Sesto, chef d’essai adjoint de l’hélicoptère de récupération d’échantillons au JPL. « Ces pales plus efficaces sont désormais plus qu’un exercice hypothétique. Elles sont prêtes à voler. »
À peu près au même moment, et à environ 100 millions de miles (161 millions de kilomètres), Ingenuity recevait l’ordre d’essayer des choses que l’équipe de Mars Helicopter n’aurait jamais imaginé pouvoir faire.
Quatrième essai en vol sur roche
Ingenuity ne devait initialement pas voler plus de cinq fois. Avec son premier vol inscrit dans le carnet de mission il y a plus de deux ans et demi, l’hélicoptère a dépassé de 32 fois sa mission prévue de 30 jours et a volé 66 fois. Chaque fois qu’Ingenuity décolle, il couvre de nouveaux territoires, offrant une perspective qu’aucune mission planétaire précédente n’aurait pu atteindre. Mais dernièrement, Team Ingenuity a fait faire un tour à son giravion à énergie solaire comme jamais auparavant.
« Au cours des neuf derniers mois, nous avons doublé notre vitesse et notre altitude maximales, augmenté notre taux d’accélération verticale et horizontale et avons même appris à atterrir plus lentement », a déclaré Travis Brown, ingénieur en chef d’Ingenuity au JPL. « L’expansion de l’enveloppe fournit des données inestimables qui peuvent être utilisées par les concepteurs de missions pour les futurs hélicoptères martiens. »
Cette vidéo combine deux perspectives du 59e vol de l’hélicoptère Ingenuity Mars de la NASA. La vidéo de gauche a été capturée par la Mastcam-Z du rover Perseverance Mars de la NASA ; la vidéo en noir et blanc de droite a été prise par la Navcam pointée vers le bas d’Ingenuity. Le vol a eu lieu le 16 septembre. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Limités par des considérations d’énergie disponible et de température du moteur, les vols Ingenuity durent généralement environ deux à trois minutes. Bien que l’hélicoptère puisse couvrir plus de terrain en un seul vol en volant plus vite, voler trop vite peut perturber le système de navigation embarqué. Le système utilise une caméra qui reconnaît les roches et autres éléments de surface lorsqu’ils se déplacent dans son champ de vision. Si ces fonctionnalités apparaissent trop rapidement, le système peut se perdre.
Ainsi, pour atteindre une vitesse sol maximale plus élevée, l’équipe envoie des commandes à Ingenuity pour voler à des altitudes plus élevées (les instructions sont envoyées à l’hélicoptère avant chaque vol), ce qui permet de garder les caractéristiques visibles plus longtemps. Le vol 61 a établi un nouveau record d’altitude de 78,7 pieds (24 mètres) en vérifiant la configuration des vents martiens. Avec le vol 62, Ingenuity a établi un record de vitesse de 22,3 mph (10 mètres par seconde) et a repéré un emplacement pour l’équipe scientifique du rover Perseverance.
L’équipe a également expérimenté la vitesse d’atterrissage d’Ingenuity. L’hélicoptère a été conçu pour entrer en contact avec la surface à une vitesse relativement rapide de 2,2 mph (1 mps) afin que ses capteurs embarqués puissent facilement confirmer l’atterrissage et arrêter les rotors avant de pouvoir rebondir dans les airs.
Un hélicoptère qui atterrit plus lentement pourrait être conçu avec un train d’atterrissage plus léger. Ainsi, sur les vols 57, 58 et 59, ils l’ont fait tourner, démontrant qu’Ingenuity pouvait atterrir à des vitesses 25 % plus lentes que celles auxquelles il était initialement conçu pour atterrir.
Tout ce Chuck Yeager-ing martien n’est pas terminé. En décembre, après la conjonction solaire, Ingenuity devrait effectuer deux vols à grande vitesse, au cours desquels il exécutera un ensemble spécial d’angles de tangage et de roulis conçus pour mesurer ses performances.
« Les données seront extrêmement utiles pour affiner nos modèles aéromécaniques du comportement des giravions sur Mars », a déclaré Brown. « Sur Terre, de tels tests sont généralement effectués lors des premiers vols. Mais ce n’est pas là que nous volons. Vous devez être un peu plus prudent lorsque vous opérez aussi loin de l’atelier de réparation le plus proche, car vous ne le faites pas. » Je n’ai pas besoin de refaire. »