Quand vous vous arrêtez pour penser à l’histoire du vol, il est vraiment étonnant que le premier vol réussi des frères Wright sur une plage de Caroline du Nord pour les premiers pas de Neil Armstrong sur la Lune ait duré à peine 66 ans. Le fait que nous ayons pu comprendre et appliquer suffisamment bien les principes de l’aérodynamique pour passer des structures délicates en bois et en toile à des fusées suffisamment puissantes pour échapper au puits de gravité qui nous avait piégés pendant des éons est un puissant témoignage de l’ingéniosité humaine et de la volonté d’explorer. .

L’ingéniosité a de nouveau remporté la journée dans l’histoire du vol, cette fois littéralement lorsque l’hélicoptère du même nom qui a suivi la mission Mars 2020 a survolé avec succès la planète rouge. Le vol n’a duré que 40 secondes, mais a prouvé qu’un vol contrôlé et motorisé est possible sur Mars, une planète dont l’atmosphère est aussi mince que l’air se trouve à 30 km au-dessus du niveau de la mer sur Terre. C’est une réalisation historique, et l’ingénierie qui la sous-tend mérite un examen plus approfondi.

Le long déploiement

L’ingéniosité est ce qu’on appelle un «démonstrateur de technologie», qui est essentiellement une mission auxiliaire qui accompagne les principales charges utiles scientifiques soutenant la mission principale. À bien des égards, les démonstrateurs technologiques sont des réflexions après coup, obligés de s’intégrer dans des coins et recoins étranges et d’avoir un impact aussi limité que possible sur les missions scientifiques primaires. Pourtant, Ingenuity a eu une part considérable des ressources offertes par le rover Perseverance, et une grande partie du temps de mission – 30 sols, ou jours martiens – pour accomplir tout ce qu’elle pouvait.

Bien qu’il semble que 30 sols seraient beaucoup de temps pour déployer, tester et piloter Ingenuity, c’est en fait un calendrier assez serré – rien n’est facile lorsque vous le faites sur Mars, après tout. Dans cet esprit, la NASA a chargé le calendrier de Perseverance avec les opérations d’Ingenuity, prévoyant d’éliminer tout ce que l’équipe d’Ingenuity avait prévu avant de se lancer dans la mission principale d’explorer le cratère Jezero à la recherche de signes de vie ancienne.

La première chose que Persévérance avait à faire était de déployer l’ingéniosité sur la surface martienne. Nous avons vu des images des tests de déploiement, ce qui a donné l’impression que faire naître l’hélicoptère à la surface serait le travail de quelques minutes au maximum. Mais encore une fois, il n’est pas facile d’explorer une autre planète, et avec une seule chance de réussir le premier vol sur une autre planète, l’équipe d’Ingenuity n’a pris aucun risque et a fait du déploiement un processus laborieux qui a duré plus de trois semaines.

Le premier travail consistait à larguer le bouclier de débris qui enveloppait Ingenuity lors de sa traversée de l’espace et sur la surface de Mars. Une fois que les caméras ont confirmé que la couverture était tombée proprement et que l’avion n’avait subi aucun dommage visible, Perseverance a parcouru une distance considérable jusqu’à la zone de dépôt désignée. L’équipe de vol était évidemment très pointilleuse sur le terrain dans la zone de vol, car les roches pouvaient causer un problème à l’hélicoptère lors de l’atterrissage autonome.

Une fois qu’une zone appropriée a été localisée, le long processus de déploiement de l’hélicoptère arrimé à la surface a commencé. Ingenuity a été embarqué sur le côté, avec deux de ses quatre trains d’atterrissage repliés. L’avion a été libéré de ses verrous et a basculé vers le bas en position verticale, en partie sous la force de gravité et en partie à l’aide d’un petit moteur. Après verrouillage en position verticale, les deux jambes repliées ont été relâchées, se mettant en place grâce aux mécanismes d’amortissement qui les fixent à la coque de l’avion.

Enfin, lorsque l’équipe s’est assurée que tout avait été vérifié et que la zone de largage était exempte d’obstacles, la commande a été envoyée pour déployer Ingenuity à la surface. Il a chuté de quelques centimètres et a atterri proprement à la surface le 6 avril. Ce fut un grand moment pour l’équipe de vol – Ingenuity était désormais autonome, détaché des connexions d’alimentation et de données à Perseverance. Le minuscule avion devrait désormais survivre uniquement grâce à l’énergie produite par son petit panneau solaire et stocké dans ses batteries, et prouver qu’il pouvait se maintenir suffisamment au chaud pendant les dures nuits martiennes.

Pendant que l’équipe d’Ingenuity effectuait ces vérifications, le rover s’est éloigné d’environ 4 mètres, exposant pour la première fois les panneaux solaires de l’hélicoptère au soleil. Et comme tout touriste, Perseverance a pris un selfie avec son ancien passager en arrière-plan avant de se diriger vers son emplacement de surveillance désigné, qui se trouve sur une petite élévation à environ 60 mètres du lieu de dépôt.

Depuis le déploiement, Ingenuity a été occupé à exécuter des tests système pour s’assurer qu’il est prêt à voler. Les résultats des tests, y compris le déverrouillage des pales du rotor et le test de rotation à basse vitesse le 8 avril, étaient suffisamment prometteurs pour que la NASA ait annoncé que le premier vol aurait lieu le 11 avril, en attendant un test final – la rotation du rotor à pleine vitesse – en haut. Alors que les rotors ont réussi à tourner à pleine vitesse le 9 avril, le logiciel de vol de l’hélicoptère a déclenché une minuterie de surveillance tout en essayant de passer du mode pré-vol au mode vol. Cela a retardé la première tentative de vol, au début de quelques jours seulement.

Mais comme la nouvelle date du premier vol allait et venait, il a été annoncé qu’une réécriture du logiciel de vol serait nécessaire. Bien entendu, cela a nécessité des tests approfondis et le téléchargement ultérieur du nouveau logiciel sur Ingenuity. En attendant la bande passante pour accomplir ces tâches, l’équipe de vol a pu terminer le test de mise en rotation à pleine vitesse, ce qui leur a permis de planifier la première tentative de vol pour les premières heures du matin du 19 avril. Le plan de vol était très modeste – décollez, montez lentement à une altitude de 3 mètres, planez sur place pendant 30 secondes avant de lacet et atterrissez au même endroit d’où il a décollé.

Premier vol

Car aussi excitant que soit le premier vol d’Ingenuity, sa couverture était quelque peu décevante, principalement en raison du fait que le vol avait déjà eu lieu, et qu’il ne restait plus qu’à attendre que les données affluent. Il y avait donc une foire beaucoup d’attente pendant que l’équipe regardait leurs écrans. Mais finalement, suffisamment de données sont revenues pour montrer qu’Ingenuity a tourné en rond, est monté, plané, est descendu, a atterri et a tourné vers le bas sans aucun incident.

Les choses sont devenues plus excitantes lorsque le tracé des données altimétriques est entré, montrant que Ingenuity s’était élevé à un peu plus de trois mètres au-dessus de la surface pendant quelques secondes. Mais ensuite, les premières images sont arrivées. Une seule photo en noir et blanc de la caméra de navigation orientée vers le bas montrait l’ombre d’Ingenuity projetée sur la surface martienne, parfaitement encadrée par les traces de roues de Perseverance. Et peu de temps après, les images des caméras de Perseverance sont revenues, montrant clairement tout le vol.

Maintenant que l’objectif de prouver qu’un vol contrôlé sur Mars est possible a été atteint, Ingenuity a encore une foule d’expériences à mener. MiMi Aung, chef de projet pour Ingenuity, a déclaré qu’après le premier vol, des vols plus longs et plus complexes seraient entrepris. Il y a des limites strictes à ces profils de vol, bien sûr – l’ingéniosité ne se déplacera pas là où Perseverance est garée, par exemple. Mais l’hélicoptère volera plus haut et plus loin que son premier vol, testant les limites de l’avion.

Les ingénieurs de JPL attachent un échantillon de mousseline du 1903 Wright Flyer à Ingenuity. Source: NASA / JPL

Et bien que cela n’ait pas été explicitement indiqué, il était certainement sous-entendu qu’à un moment donné, Ingenuity pourrait finir par s’écraser en raison du dépassement des limites de ce que peut gérer l’avion par l’équipe d’exploitation de vol. C’est approprié, d’une certaine manière – l’ingéniosité a toujours été en voyage à sens unique dans l’histoire du vol, et découvrir quelles sont les limites de l’exploitation dans l’atmosphère martienne est probablement une fin aussi bonne que n’importe quelle autre pour le premier avion martien à se rencontrer. .

Pourtant, ça pourrait être bien si Ingenuity termine son vol final avec un joli touché, prêt à être récupéré par un futur explorateur et placé dans un futur musée martien de l’air et de l’espace, comme le Wright Flyer est exposé aujourd’hui. Si cela se produit, le cercle sera complet, car niché à bord d’Ingenuity, enroulé autour d’un câble sous le panneau solaire, se trouve un petit échantillon de mousseline de l’aile du Flyer.