La NASA veut s'écraser sur Mars sans endommager la charge utile embarquée
Sylvie Montard - 21 octobre 2022
Une illustration du SHIELD, un concept d'atterrisseur sur Mars qui permettrait à des missions à moindre coût d'atteindre la surface de la planète rouge en se crashant en toute sécurité. Crédit : Académie des sciences de Californie
La NASA a atterri neuf fois avec succès sur Mars, en s'appuyant sur des parachutes de pointe, des airbags massifs et des jetpacks pour poser des engins spatiaux en toute sécurité à la surface de la planète rouge. Et si le meilleur moyen d'atterrir sur Mars était de s'écraser au sol ?
Plutôt que de ralentir la descente à grande vitesse d'un vaisseau spatial, les ingénieurs de la NASA ont conçu un prototype d'atterrisseur appelé SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) qui utilise une base pliable en forme d'accordéon. Elle agit comme la zone de déformation d'une voiture et absorbe l'énergie d'un choc violent.
Le protoype SHIELD a une base pliable en forme d'accordéon. Crédit: NASA/JPL-Caltech
Ce nouveau concept pourrait réduire considérablement le coût de l'atterrissage sur Mars en simplifiant le processus pénible d'entrée, de descente et d'atterrissage et en élargissant les options pour les sites d'atterrissage possibles. « Nous pourrions atteindre des zones plus dangereuses, où il serait risqué de placer un rover d'un milliard de dollars avec nos systèmes d'atterrissage actuels », a déclaré le chef de projet du SHIELD, Lou Giersch du Jet Propulsion Laboratory, en Californie du Sud. « Nous pourrions même déposer plusieurs robots à différents endroits difficiles d'accès pour les déployer en réseau. »
Une grande partie de la conception du SHIELD emprunte au travail effectué pour la campagne Mars Sample Return de la NASA. La première étape de cette campagne implique que le rover Perseverance collecte des échantillons de roche dans des tubes métalliques hermétiques. Puis un futur vaisseau spatial ramènera ces échantillons sur Terre dans une petite capsule et s'écrasera en toute sécurité dans un endroit désert.
Au moment de l'impact au sol, les anneaux métalliques se rétractent pour encaisser le choc. Crédit: NASA/JPL-Caltech
« Si nous pouvons faire un atterrissage brutal sur Mars, nous pensons que le SHIELD pourrait fonctionner sur des planètes ou des lunes avec des atmosphères plus denses », affirme Velibor Cormarkovic, membre de l'équipe SHIELD au JPL. Pour tester cette théorie, les ingénieurs devaient prouver que le SHIELD pouvait protéger les composants électroniques sensibles lors de l'atterrissage.
L'équipe a utilisé une tour de largage au JPL pour tester la résistance des tubes d'échantillons de Perseverance lors d'un atterrissage brutal sur Terre. D'une hauteur de 27 mètres, il comporte un accessoire géant de levage qui peut projeter un objet au sol à la même vitesse que celle atteinte lors d'un atterrissage sur Mars.
La tour de largage du SHIELD. Crédit: NASA/JPL-Caltech
Velibor Cormarkovic travaillait auparavant pour l'industrie automobile, testant des voitures équipées de mannequins de collision. Dans certains de ces tests, les voitures roulent sur des rails pour être accélérées et s'écrasées à des vitesses élevées contre un mur. « Les tests que nous avons effectués pour le SHIELD sont la version verticale des tests sur rails », explique Cormarkovic.
Le 12 août 2022, l'équipe s'est réunie devant la tour de largage avec un prototype du SHIELD, qui ressemble à une pyramide inversée d'anneaux métalliques. Ils l'ont suspendu à un grappin et inséré un smartphone, une radio et un accéléromètre pour simuler l'électronique qu'un vaisseau spatial transporterait.
En seulement deux secondes, le lanceur a projeté le SHIELD dans le sol à environ 177 km/h. C'est la vitesse qu'un atterrisseur atteint près de la surface de Mars après avoir été ralenti par la traînée atmosphérique. Lorsqu'il entre dans l'atmosphère martienne, il a une vitesse initiale de 23000 km/h de Mars.
Les précédents tests du SHIELD utilisaient une "zone d'atterrissage" en terre, mais pour ce test, l'équipe a posé une plaque d'acier de 5 centimètres d'épaisseur pour créer un atterrissage plus dur qu'un vaisseau spatial sur Mars. L'accéléromètre embarqué a révélé plus tard que le SHIELD avait été touché avec une force d'environ 1 million de newtons, soit l'équivalent de 112 tonnes s'écrasant contre lui.
Après le test, le smartphone embarqué est resté intact. Crédit: Académie des sciences de Californie.
Les images de la caméra montrent que le SHIELD a percuté le sol sous un léger angle, puis a rebondi à environ 1 mètre dans les airs avant de se retourner. L'équipe soupçonne que la plaque d'acier a causé le rebond, car aucun rebond ne s'est produit lors des tests précédents.
Après avoir ouvert le prototype et récupéré la charge utile électronique simulée, l'équipe a découvert que les appareils embarqués avaient survécu. « Le seul matériel qui a été endommagé est un composant en plastique sans importance » , a déclaré Giersch. « Dans l'ensemble, ce test a été un succès ! »
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