Rotors supersoniques sur Mars : vers une nouvelle génération d’hélicoptères d’exploration

Vous vous souvenez du drone hélicoptère martien Ingenuity ? Après le succès de ce démonstrateur technologique, au-delà des attentes (72 vols, avec un record d’altitude de 24 mètres par rapport à 5 m attendus), le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA continue d’explorer cette technologie pour de futures explorations.

Le JPL travaille sur des rotors de plus en plus rapides et performants. Les futurs hélicoptères devront soulever et transporter des charges plus importantes et parcourir de plus grandes distances. Pour obtenir plus de poussée dans une atmosphère aussi fine que celle de Mars (1% de la densité de celle de la Terre), il n’y a que deux options : augmenter le diamètre des pales ou les faire tourner plus rapidement.

Lors de tests effectués dans une chambre spéciale capable de simuler les conditions environnementales martiennes (pression et composition de l’atmosphère), les extrémités des lames d’un rotor ont dépassé la vitesse du son martienne (Mach 1) sans se briser. Alors que Mach 1 sur Terre au niveau de la mer est d’environ 1 223 km/h, la vitesse du son sur Mars est nettement plus lente, environ 869 km/h, en raison de l’atmosphère mince, froide et riche en dioxyde de carbone de la planète.

Pendant les 137 essais, les rotors, développés et fabriqués par AeroVironment en Californie, tournaient de plus en plus vite, jusqu’à plus de 3500 tr/min, tandis que d’énormes ventilateurs simulaient les vents martiens. Dans ces conditions, les extrémités de la lame ont atteint Mach 1,08, soit environ 8 % au-dessus la vitesse du son dans l’atmosphère de Mars, ce qui représente environ 240 mètres par seconde contre 340 pour la Terre.

S’approcher ou dépasser le Mach ‘Martien’ signifie entrer dans un régime aérodynamique extrêmement complexe, où les turbulences, les ondes de choc et les vibrations peuvent déstabiliser, voire détruire, les pales du rotor. Ingenuity n’avait pas dépassé 2 700 tr/min (Mach 0,7), les ingénieurs s’étant alors gardé des marges de sécurité en cas d’une rafale de vent inattendue (les fameux « dust devil »).

Selon les données préliminaires, le dépassement du mur du son améliore de 30 % la capacité de levage des nouveaux rotors. Un pourcentage important, qui pourrait permettre le transport d’instruments scientifiques plus sophistiqués, de systèmes de communication plus puissants et de batteries plus grandes, capables d’assurer des vols plus longs.

Source principale : site JPL