Article publié initialement le 01/05/2020 et mis à jour le 24/03/2021

Mars 2020 c’est avant tout un rover, Perseverance, mais c’est aussi une mission secondaire : un petit drone volant, Ingenuity.

Ingenuity, un démonstrateur

Ingenuity est un démonstrateur technologique. C’est la première fois qu’un objet tentera de voler sur la surface d’une autre planète. La NASA souhaite ainsi démontrer la technologie de vol miniaturisé.

Ingenuity a reçu son nom à la suite du concours de rédaction organisé pour donner le nom au rover de la mission Mars 2020. C’est le nom proposé par une élève de l’Alabama, Vaneeza Rupani, dans son écrit : “L’ingéniosité et l’intelligence des personnes qui travaillent dur pour surmonter les défis du voyage interplanétaire sont ce qui nous permet à tous de découvrir les merveilles de l’exploration spatiale“.

L’hélicoptère pèse 1,8 kg et comporte des hélices de 1,2 mètre de long.

Ces deux ensembles de pales de rotor peuvent tourner à 3000 tours par minute, environ dix fois la vitesse des hélicoptères terrestres. Les lames sont fabriquées avec un noyau en mousse de fibre de carbone pour fournir une portance suffisante.

En raison de la faible densité de l’atmosphère martienne (1% de celle de la Terre), les vols d’essai d’Ingenuity ne dureront qu’environ 90 secondes chacun. L’altitude ne devrait pas dépasser entre 3 et 5 mètres, sur une distance de 300 mètres environ.

Des capteurs collectent des données sur la vitesse à laquelle l’hélicoptère se déplace et dans quelle direction. Il communiquera avec le rover grâce à ses antennes radio.

Avant d’être déployé à la surface martienne, le rover Perseverance fournira l’alimentation électrique à l’hélicoptère. Par la suite, Ingenuity produira sa propre énergie électrique grâce à un panneau solaire situé au-dessus de ses deux hélices, qui alimentera une batterie Lithium-ion.

Cette énergie électrique permettra également aux radiateurs internes de maintenir les températures de fonctionnement pendant les nuits froides martiennes.

Il sera plutôt autonome : il devra décoller, voler et atterrir, avec des commandes minimales envoyées depuis la Terre en avance. Tout cela grâce à un ordinateur de bord et une électronique miniaturisée.

Ingenuity est composé de plus de 1500 pièces de fibre de carbone, d’aluminium de qualité aéronautique, de silicium, de cuivre, de papier d’aluminium et de mousse.

L’engin a été testé au sol notamment lors d’essai en chambre à vide pour récréer la pression atmosphérique de Mars [essai à 54″ dans la vidéo ci-dessous]

Un échec est possible

La NASA précise bien que si le drone volant rencontre des difficultés lors de sa mission, la mission principale de Mars 2020 ne sera pas impactée.

Si l’hélicoptère décolle comme prévu, les futures missions sur Mars pourraient enrôler des hélicoptères de deuxième génération pour davantage de sciences ou amener des vues aériennes pour une meilleure navigation

Passager de Perseverance

L’hélicoptère se rendra sur Mars attaché sous le “ventre” du rover Perseverance.

Il sera recouvert d’un bouclier de protection pendant la phase de descente et d’atterrissage du rover. Une fois arrivé à un endroit approprié sur Mars, la protection sera larguée et le mécanisme maintenant le drone volant sera déployé.

L’hélicoptère sera déployé sur la surface martienne environ deux mois et demi après l’atterrissage de Perseverance.

Une fois que le rover se sera éloigné d’environ 100 mètres et que l’hélicoptère aura subi une vérification approfondie de ses systèmes, il exécutera une campagne d’essais en vol pendant 30 jours martiens environ (31 jours terrestres).

Le décollage de Mars 2020 est prévu dans une fenêtre de lancement qui débute au 17 juillet. Quel que soit le jour de lancement, l’atterrissage de Perseverance et d’Ingenuity sur Mars est prévu le 18 février 2021. Donc, si tout va bien, rendez-vous au printemps prochain pour voir décoller Ingenuity.

Mise à jour de l’article le 24/03/2021

Le vol d’Ingenuity prévu début avril

Perseverance s’est bien posé sur Mars le 18 février 2021. Tout se passe bien pour les premières opérations, dont le déploiement du panneau de protection d’Ingenuity [à lire dans l’article quoi-de-neuf-pour-perseverance-depuis-atterrissage)

Désormais la NASA et le JPL prévoient le vol de démonstration d’Ingenuity au plus tôt le 8 avril.

En attendant le déploiement et le vol d’essai, le rover va se rendre dans une zone plate de 10 km x 10 km appelée “Van Zyl Overlook”, en l’honneur de Jakob van Zyl, un membre de l’équipe décédé en août 2020.

La séquence de déploiement durera sur 6 jours martiens, ou Sol (4 heures cumulées sur Terre).

Au premier Sol, l’équipe de mission (sur Terre) activera le dispositif qui a maintenu l’hélicoptère contre le ventre du rover pendant le lancement et l’atterrissage sur Mars (voir ci-dessus). Le Sol suivant, ils déclencheront un dispositif pyrotechnique coupant les câbles, permettant au bras mécanisé qui détient Ingenuity de commencer à faire tourner l’hélicoptère hors de sa position horizontale. C’est également à ce moment que le giravion étendra deux de ses quatre pattes d’atterrissage.

Au cours du troisième Sol, un petit moteur électrique terminera de faire tourner Ingenuity jusqu’à ce qu’il se verrouille, ce qui amènera l’hélicoptère complètement à la verticale. Pendant le quatrième Sol, les deux dernières jambes d’atterrissage se mettront en place. Dans sa position finale, l’hélicoptère sera suspendu à environ 13 centimètres au-dessus de la surface martienne. À ce stade, un seul boulon et quelques dizaines de minuscules contacts électriques relieront l’hélicoptère à Perseverance. Au cinquième Sol de déploiement, Perseverance sera utilisé une dernière fois comme source d’alimentation pour charger les batteries d’Ingenuity.

Au sixième et dernier Sol planifié de cette phase de déploiement, l’équipe de mission devra confirmer trois choses : que les quatre pattes d’Ingenuity sont fermement à la surface du cratère Jezero, que le rover s’est effectivement éloigné du drone d’environ 5 mètres, et que l’hélicoptère et le rover communiquent via leurs radios embarquées. 

Ce jalon déclenche la durée de 30 Sol pendant laquelle tous les contrôles avant le vol et les tests en vol doivent avoir lieu.

Un petit morceau d’histoire embarqué sur Ingenuity

Lors de la conférence de presse du 23 mars, la NASA et le JPL ont dévoilé que le drone embarquait un morceau d’histoire aéronautique : un morceau du matériel couvrant l’aile de l’avion des frères Wright, le Flyer 1, une mousseline non blanchie appelée «Pride of the West» pour couvrir leur planeur et les ailes de leur avion à partir de 1901. Un ruban isolant a été utilisé pour enrouler le petit échantillon de tissu autour d’un câble situé sous le panneau solaire de l’hélicoptère. L’équipage d’Apollo 11 avait fait voler une autre pièce du matériau, avec un petit éclat de bois du Flyer-1 sur la Lune.