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Voici pourquoi s'envoler sur Mars serait un exploit

dimanche, 11 avril 2021 à 08:37 - Près de deux mois après son arrivée sur Mars, l’hélicoptère Ingenuity est prêt à voler... de ses propres pales ! Un événement qui pourrait marquer à jamais le monde de l’ingénierie. Voici pourquoi.


De premiers tests concluants

Ingenuity a fait le voyage vers la planète rouge accroché au rover Persévérance, qui s’est posé sur Mars le 18 février dernier, sans anicroche. Il est resté à l’abri jusqu’en début avril, moment où le rover lui a donné sa liberté. Jusque-là, l’hélicoptère se nourrissait de l’énergie de Persévérance. Le premier test d’Ingenuity était donc de survivre à sa première nuit seul, ce qu’il a réussi. La NASA a observé s’il était en mesure de régulariser sa température lors de nuits qui peuvent atteindre les - 90 °C. Maintenant, Ingenuity ne dépend que de ses panneaux solaires et de l’énergie emmagasinée pour réaliser ses objectifs. Rappelons que l’énergie solaire qui atteint Mars est deux fois moins élevée que sur Terre.

engins mars Source : NASA/JPL-Caltech

Toutefois, avant de pouvoir penser à décoller, une batterie de tests a été réalisée, notamment sur son rotor et ses pales. Au cours des derniers jours, la NASA a lancé la rotation des pales, qui fonctionnent à merveille. Elle a tout d’abord tenté de les faire tourner à vitesse très faible avant d’effectuer un test à plein régime vendredi dernier. Malheureusement, un dernier test de rotor samedi a échoué, retardant le vol d'Ingenuity. Le scénario devrait toutefois se concrétiser au cours des prochains jours : l'hélicoptère devrait effectuer son premier vol de cinq à une date suivant le 14 avril, au moment où les conditions météorologiques martiennes le permettent. Selon la NASA, les premières données devraient arriver sur Terre quelques heures après le vol. L'agence prévoit de diffuser en direct la réception et l’analyse de l’événement.

Pourquoi voler sur Mars est-il un exploit ?

Pour ce tout premier vol, Ingenuity doit s’élever à la verticale pour atteindre une altitude de 3 mètres. Il doit ensuite effectuer une rotation pour faire face à Persévérance afin de le photographier. Une fois le moment immortalisé, l’hélicoptère doit redescendre à son point de décollage. Il n’y a donc aucun déplacement horizontal de prévu lors de ce vol.

Même si cela semble relativement simple, faire voler un engin sur Mars serait un exploit d’ingénierie. En effet, la densité atmosphérique sur la planète rouge ne correspond qu’à 1 % de celle de la Terre. C’est comme si on tentait de faire décoller un hélicoptère à 30 000 mètres d’altitude sur notre planète… ce qui n’est jamais survenu. Par contre, un élément vient aider grandement la NASA : la gravité martienne. Elle correspond à seulement 38 % de celle de la Terre. Donc, les pales d’Ingenuity doivent « compenser » pour seulement le tiers de ce qu’elles devraient faire sur notre planète.

vol Source : NASA/JPL-Caltech

Par contre, la densité joue un rôle plus important que la gravité dans cet événement historique. Pour qu’un engin s’envole, sur n’importe quelle planète, on doit comprendre la pression dynamique. C’est l’énergie qu’on peut obtenir grâce à l’air qui nous entoure. Elle est proportionnelle à la densité multipliée par la vélocité au carré. Simplement, cela veut dire qu’une atmosphère plus dense offre plus d’énergie et c’est le même scénario plus l’engin voyage rapidement. Alors, comment faire pour qu’Ingenuity compense la très faible densité sur Mars ? Il faut augmenter la vélocité, donc la vitesse de rotation des pales. Si sur Terre un hélicoptère nécessite une vitesse de rotation de 300 tours par minute, les pales d’Ingenuity doivent tourner à raison de 3 000 tours par minute, selon les calculs de la NASA. En réalité, la rotation des pales du mini-hélicoptère devrait se situer entre 2 400 à 2 900 tours à la minute. Également, plus un engin est léger, plus il est facile de le faire décoller. C’est pourquoi Ingenuity ne pèse que 4 lbs.

Bref, peu d’énergie est disponible dans l’atmosphère martienne pour faciliter le décollage de l’hélicoptère, qui devra compenser grâce à une rotation élevée de ses pales. C’est pourquoi la NASA déclare que si ce vol s’avère fructueux, il sera considéré comme un véritable exploit d’ingénierie.


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