Le ciel rouge de Mars est sur le point de résonner d'un nouveau son. Celui d'une barrière physique et technologique qui vient d'être pulvérisée dans un laboratoire terrestre, ouvrant la voie à une nouvelle ère d'exploration aéroportée.
Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, en partenariat avec l'entreprise AeroVironment, viennent de franchir un cap décisif. En testant de nouvelles pales de rotor dans une chambre à vide simulant l'environnement martien, ils ont démontré qu'il était possible de dépasser la vitesse du son sur Mars sans que le matériel ne se désintègre.Cette prouesse technique est la clé de voûte de la future mission SkyFall, prévue pour un lancement fin 2028, qui déploiera trois hélicoptères de nouvelle génération sur la planète rouge, successeurs du célèbre drone Ingenuity.
Pourquoi la NASA devait-elle absolument briser le mur du son sur Mars ?
La réponse directe est simple : pour générer suffisamment de portance (la force qui permet à un aéronef de s'élever) dans l'atmosphère extraordinairement ténue de Mars.
L'air martien ne représente que 1% de la densité de l'atmosphère terrestre, ce qui en fait un véritable casse-tête aérodynamique. Pour soulever un appareil, il faut brasser une quantité d'air suffisante.
Sur Terre, c'est plus facile mais sur Mars, il faut compenser le manque de molécules d'air par une vitesse de rotation des pales beaucoup plus rapide
Le pionnier Ingenuity, lors de ses 72 vols, était volontairement bridé. Ses pales en fibre de carbone n'ont jamais dépassé Mach 0,7, soit 70% de la vitesse du son martien.Les ingénieurs avaient instauré cette limite de sécurité drastique pour éviter les turbulences imprévisibles et la potentielle dislocation des pales à l'approche du « mur du son ».
Mais pour envoyer des engins plus lourds, capables de transporter de vrais instruments scientifiques, il fallait oser pousser la technologie des rotors dans ses derniers retranchements.
Comment s'est déroulé ce test historique pour les rotors martiens ?
L'exploit a eu lieu dans la chambre à vide historique de 7,6 mètres du JPL, spécialement aménagée pour l'occasion. Les ingénieurs l'ont remplie d'un mélange de dioxyde de carbone pour répliquer l'atmosphère martienne et ont même tapissé les parois de plaques de métal, au cas où les pales viendraient à exploser.
L'équipe a d'abord fait tourner un rotor à trois pales jusqu'à 3 750 tours par minute, atteignant Mach 0,98. Ensuite, ils ont activé des ventilateurs pour simuler des vents contraires, ce qui a permis de pousser les extrémités des pales jusqu'à Mach 1,08.
C'est la démonstration que l'ingénierie prédictive atteint parfois ses limites et que seule l'expérimentation brute permet de valider des concepts aussi audacieux.Le même succès a été reproduit avec le modèle à deux pales, plus longues, destiné à la mission SkyFall.
Quelles sont les implications pour la mission SkyFall et l'exploration de Mars ?
Cette validation technique se traduit par un gain de portance de 30 %. Ce chiffre, qui peut paraître abstrait, change absolument tout pour le futur de l'exploration de Mars. Il signifie que les prochains hélicoptères pourront être significativement plus lourds.
Ce surpoids autorisé permettra d'embarquer des batteries plus grosses pour des vols plus longs, mais surtout de véritables instruments scientifiques plus sophistiqués, comme des capteurs pour détecter de la glace d'eau dans le sol martien.
Contrairement à Ingenuity, qui n'était qu'une démonstration technologique avec deux simples caméras, les trois hélicoptères de SkyFall seront des plateformes scientifiques autonomes.Ils n'auront pas besoin d'un rover à proximité pour communiquer avec la Terre. Ils constitueront une véritable flotte d'éclaireurs scientifiques capables de cartographier des zones inaccessibles aux rovers et de préparer le terrain pour la future exploration spatiale, y compris les missions habitées.
En quoi ces nouveaux appareils se distinguent-ils du pionnier Ingenuity ?
Si les prouesses d'Ingenuity ont servi de fondation, la comparaison avec les futurs appareils de la mission SkyFall révèle un saut technologique majeur. Ingenuity était un poids plume de 1,8 kg, avec un corps de la taille d'une « boîte de mouchoirs » et des rotors de 1,2 mètre de diamètre.
Son vol le plus long n'a duré que 161 secondes sur moins d'un kilomètre. C'était un exploit, mais aux capacités très limitées. Les hélicoptères de SkyFall seront des bêtes de somme bien plus robustes.Plus grands, plus lourds, ils seront conçus pour des missions scientifiques de longue durée. Là où Ingenuity dépendait du rover Perseverance comme relais de communication, les nouveaux modèles communiqueront directement avec les satellites en orbite martienne.
merci à GNT
