Mars Helicopters – Les 4R

Un point de vue de Bob Balaram, ingénieur en chef “Emeritus” Ingenuity Project

Bob Balaram est à l’origine de l’hélicoptère Ingenuity Mars et en a été l’ingénieur en chef tout au long des phases de formulation, de conception, de développement et de test. Il a supervisé l’assemblage de cet avion unique en son genre sur le rover Persévérance et a guidé Ingenuity tout au long de sa première année d’opérations sur Mars, couvrant à la fois une démonstration technologique d’un mois et une démonstration d’opérations ultérieure.

Il y a dix-huit mois, le 19 avril 2021, par une froide journée de printemps sur Mars, Ingenuity s’est envolée dans le ciel martien pour le premier vol contrôlé d’un avion sur une autre planète. C’était comme n’importe quel autre jour de décembre 1903, ici sur Terre. Sur Mars, c’est le moment de nos frères Wright – un vol court – s’élevant à plusieurs mètres dans le ciel, planant un instant dans l’air raréfié, tournant et descendant vers le sol. Un vol simple, mais qui a stimulé la mobilité aérienne pour l’exploration de Mars.

Depuis lors, Ingenuity a remporté de nombreuses réalisations. Cet avion, qui est aussi un engin spatial, est seul à la surface de Mars, en dehors de son compagnon de voyage Persévérance, depuis plus de 500 jours ou sols martiens. Il a fonctionné bien au-delà de sa fenêtre de mission d’origine de 30 sols, y compris en survivant à un hiver rigoureux pour lequel il n’a pas été conçu. En 33 vols, près d’une heure de vol, plus de 7 km de voyage vers le cratère de Jezero, le décollage et l’atterrissage de 25 aérodromes, près de 4000 images de caméra de navigation et 200 images couleur haute résolution, ont prouvé son importance en tant que scout pour les scientifiques et les planificateurs de rovers. Actuellement, il se prépare à utiliser la quatrième mise à jour logicielle – il dispose de capacités de navigation avancées qui lui permettront de survoler en toute sécurité le terrain escarpé du delta de la rivière Jezero, menant le rover Perseverance alors qu’il recherche des signes de vies passées. sur Mars.

Le succès d’Ingenuity a conduit la NASA à prendre la décision d’emmener deux hélicoptères de classe Ingenuity vers l’atterrisseur Mars Sample Return prévu pour la fin de cette décennie. Ces hélicoptères de récupération d’échantillons, avec des roues au lieu de jambes, et un petit bras manipulateur avec une pince à deux doigts, transporteront, si nécessaire, de précieux tubes d’échantillons des dépôts de cache d’échantillons vers le véhicule d’ascension de Mars pour être relancés sur Terre. Un hélicoptère scientifique Mars plus performant, capable de transporter environ 5 kg de charges utiles scientifiques, en est aux premiers stades de la formulation et de la conception.

Toute exploration planétaire semble se dérouler comme une étape initiale de reconnaissance, suivie d’une science ciblée, et si l’avenir se déroule comme prévu sur Mars, peut-être l’établissement humain. Les hélicoptères de Mars apportent à cette tâche les 4R – Portée, Portée, Résolution et Robotique.

Les hélicoptères de Mars sont uniques dans leur capacité à atteindre des endroits autrement inaccessibles à d’autres formes de mobilité. Ils peuvent survoler un terrain qu’un rover à roues ne peut tout simplement pas traverser, comme en témoigne le vol d’Ingenuity au-dessus des dunes de sable perfides de la région de Seitah dans l’estuaire de Jezero. Les hélicoptères peuvent s’approcher et planer le long d’éléments de terrain tels que les parois de cratères et pénétrer dans des éléments souterrains tels que des trous de ciel de tubes de lave. En raison de leur faible poids, les capsules d’entrée transportant des hélicoptères peuvent être ciblées même dans les montagnes de Mars, où les hélicoptères volent pendant la dernière partie du voyage d’entrée, de descente et d’atterrissage. Pour la première fois, nous pouvons avoir un accès véritablement mondial à la planète rouge.

Les avions ont également une très large gamme. Alors qu’Ingenuity en tant que démonstration technologique est limitée à une capacité de vol d’environ 1 km par sol, les futurs hélicoptères plus gros auront l’endurance nécessaire pour permettre la traversée de 10 km par sol. Cela rend possible l’exploration rapprochée à grande échelle de vastes zones de Mars. Qu’il s’agisse d’une exploration approfondie des calottes polaires sur Mars ou d’un voyage épique le long du Grand Canyon des Valles Marineris, les hélicoptères Mars peuvent faire de ces voyages une réalité.

La troisième caractéristique est la résolution. Mars a été observée à l’échelle mondiale depuis l’orbite et à une résolution plus élevée à partir de rovers et d’atterrisseurs à plusieurs endroits. Les hélicoptères de Mars offrent la possibilité de faire des observations haute résolution de la planète entière, de transporter une variété de caméras et d’instruments scientifiques, et d’observer des caractéristiques au niveau de détail le plus fin d’une distance de plusieurs mètres à quelques centimètres.

Le quatrième élément, caché dans sa forme initiale dans les prochains hélicoptères de récupération d’échantillons, est une véritable capacité robotique. Des processeurs hautes performances qui permettent une autonomie, une mobilité sans précédent à la fois en volant et en conduisant, et une véritable capacité de manipulation avec une main robotique, peuvent permettre plus que de prélever un tube d’échantillon. Ces types d’hélicoptères peuvent transporter plusieurs petites charges utiles, se déployer et se redéployer à différents endroits, pour effectuer une variété d’opérations distribuées et en réseau – conduisant à de nouvelles méthodes de travail pour les démonstrations scientifiques et technologiques sur Mars et facilitant l’éventuelle exploration humaine.

L’exploration de Mars en est encore à ses débuts, et ce n’est pas seulement une question de science. Tout comme Lewis et Clark ont ​​été chargés d’explorer et de cartographier les territoires américains nouvellement acquis, d’établir une présence et, comme objectif secondaire, de mener des évaluations scientifiques et économiques, Ingenuity et ses descendants pourraient faire avancer la cause de la science et de l’exploration. Il y a beaucoup plus à apprendre sur Mars. Une flotte de rovers et d’hélicoptères, d’éclaireurs et d’engins scientifiques, exploités depuis la Terre et d’anciens avant-postes humains à la surface et en orbite, pourrait être dans notre avenir.

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