Pour ses premiers vols sur Mars, l’hélicoptère martien Ingenuity doit faire face à de multiples défis. Au fond du cratère Jezero, la densité de l’air est 70 fois plus faible que sur Terre, et les pales d’Ingenuity portent d’autant moins.
Heureusement, la gravité martienne est plus faible (37% de la gravité terrestre). Mais cela ne suffit pas tout à fait à compenser…
La solution ? Utiliser deux grandes pales de 1,21 m de diamètre et les faire tourner presque aussi vite que les hélices de drones de quelques centimètres sur Terre, à 2400 tours par minute ! Tout ça pour un hélicoptère de 1,8 kg.
C’est une fois en l’air que les vrais ennuis commencent pour Ingenuity. L’atmosphère martienne peut être venteuse et turbulente.
Les modèles météorologiques de Mars montrent que dans la zone de vol d’Ingenuity, les vents dominants combinent le souffle des « alizés » (comme sur Terre sous les tropiques) et l’effet du relief de la région.
En journée, sur la planète rouge, l’air chauffé à la surface exposée au soleil tend à remonter les pentes, à une vingtaine de km/h ! Cela peut poser problème : les efforts aérodynamiques sont proportionnels à la densité de l’air et au carré de la vitesse.
Ce chauffage a un effet local encore plus dangereux : la « convection » de l’air chaud. Elle génère de la turbulence et des bourrasques dépassant 40 km/h vers le bas, le haut, le coté...
Une solution pour éviter les turbulences serait de voler au petit matin quand tout est encore calme, mais les batteries de l’hélicoptère sont alors trop froides pour alimenter le moteur.
Ingenuity va donc devoir compenser ces turbulences ! Mais à cause des délais de communication, trop longs, impossible de le piloter comme un hélicoptère, depuis la Terre...
Ingenuity a donc été pourvu d’un système de pilotage automatique, lui permettant d’effectuer différentes manœuvres tout en étant robuste aux différentes variations météorologiques.
Ingenuity a bien entendu été testé dans une chambre dédiée permettant de reproduire le plus fidèlement possible les conditions de vol sur Mars (pression notamment), avec une suspension élastique pour simuler la gravité martienne.
Michel Havez, Avril 2021.
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