La NASA utilise deux mondes pour tester les futurs modèles d’hélicoptères martiens
Pour la première fois dans l'histoire, deux planètes ont été le théâtre de tests de futurs modèles d'avions.
Dans ce monde, un nouveau rotor qui pourrait être utilisé avec la prochaine génération d'hélicoptères martiens a récemment été 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 des essais en vol expérimentaux.
« Nos essais d'hélicoptères martiens de nouvelle génération ont littéralement eu 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 pour tester de nouveaux composants d'avion. Sur Mars, vous avez les conditions réelles du monde extérieur que vous ne pourriez jamais vraiment recréer ici sur Terre. Cela inclut une atmosphère très mince et une gravité nettement inférieure à celle de la Terre.
Les pales de 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 un design différent. La NASA pense que ces pales pourraient permettre des hélicoptères martiens plus grands et plus performants. Le défi est qu'à mesure que les extrémités des pales approchent des vitesses supersoniques, les turbulences à l'origine 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 de 25 pieds de large et 85 pieds de haut (8 mètres sur 26 mètres) du JPL – un endroit où Surveyor, Voyager et Cassini ont eu leur premier avant-goût des environnements spatiaux. Pendant trois semaines en septembre, une équipe a surveillé des capteurs, des compteurs et des caméras pendant que les pales subissaient course après course à des vitesses de plus en plus élevées et à des angles de pas 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 martien Ingenuity, les pales en fibre de carbone ont atteint des vitesses quasi supersoniques pendant les essais. Crédit : NASA/JPL-Caltech
« Nous avons fait tourner nos pales jusqu'à 3 500 tr/min, soit 750 tours par minute de plus que les pales Ingenuity », a déclaré Tyler Del Sesto, chef d'essai adjoint de l'hélicoptère de récupération d'échantillons au JPL. « Ces lames plus efficaces sont maintenant plus qu'un exercice hypothétique. Ils sont prêts à voler.
À peu près au même moment, et à environ 100 millions de kilomètres de là, Ingenuity a reçu l'ordre d'essayer des choses que l'équipe de Mars Helicopter n'aurait jamais imaginé pouvoir faire.
Quatrième essai en vol sur roche
À l'origine, Ingenuity ne devait pas voler plus de cinq fois. Avec son premier vol entré dans le carnet de mission il y a plus de deux ans et demi, l'hélicoptère a dépassé de 30 fois sa mission prévue de 32 jours et a volé 66 fois. Chaque fois qu'Ingenuity s'envole, il couvre de nouveaux terrains, offrant une perspective qu'aucune mission planétaire précédente n'aurait pu atteindre. Mais dernièrement, l'équipe Ingenuity a fait tourner 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 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 mission 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 sur le rover martien Perseverance de la NASA ; la vidéo en noir et blanc à droite a été prise par la Navcam d'Ingenuity, pointant vers le bas. Le vol a eu lieu le 16 septembre. Crédit : NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Limités par l'énergie disponible et la 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 passent trop vite, le système peut s'égarer.
Ainsi, pour atteindre une vitesse sol maximale plus élevée, l'équipe envoie des commandes à Ingenuity pour qu'il vole à des altitudes plus élevées (des instructions sont envoyées à l'hélicoptère avant chaque vol), ce qui permet de garder les caractéristiques en vue plus longtemps. Le vol 61 a établi un nouveau record d'altitude de 78 mètres (7,24 pieds) alors qu'il vérifiait les modèles de vent martiens. Avec le vol 62, Ingenuity a établi un record de vitesse de 22 mètres par seconde (3,10 mph) 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 qu'il ne puisse 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 essayé, démontrant que l'Ingenuity pouvait atterrir à des vitesses 25% plus lentes que celles auxquelles il avait été conçu à l'origine pour atterrir.
Tout ce martian Chuck Yeager-ing 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 de la façon dont les giravions se comportent 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. Il faut être un peu plus prudent lorsque l'on travaille aussi loin de l'atelier de réparation le plus proche, car il n'y a pas de retouches.
Source : phys.org