La NASA veut utiliser un engin inédit pour explorer une zone méconnue de Mars

Sylvie Montard - 8 juillet 2022



 
Depuis les années 60, la NASA a envoyé de nombreuses sondes autour de Mars. Certaines ont atteint leurs objectifs scientifiques, d'autres sont devenues muettes ou ont échoué en se perdant dans le cosmos. Les satellites en orbite autour de la planète rouge ont pour principales missions de cartographier sa surface, étudier la composition de son atmosphère, et repérer des sites d'atterrissages pour explorer le sol de Mars.
 
La prochaine étape de l'exploration martienne fût donc de poser un rover à la surface de Mars. Le précurseur s'appelle Sojourner. A peine plus gros qu'un four à micro-ondes, il a ouvert la voie en 1997 à l'exploration des reliefs martiens, avec l'arrivée de robots jumeaux nommés Spirit et Opportunity. Plus volumineux, ils fonctionnaient comme leur prédécesseur à l'énergie solaire, et possédaient de nombreux outils scientifiques.


Sojourner fût le premier rover à gambader à la surface de Mars. En 83 jours d'opérations, il a acquis 550 images. Crédit: NASA

La NASA a ensuite choisi d'équiper un nouveau rover avec un générateur thermoélectrique radio-isotopique, pour alimenter de manière fiable une mission spatiale durant plusieurs années. Ce dispositif a permis de fournir une source continue de chaleur et d’électricité pour les composants du rover Curiosity, en activité depuis août 2012 sur la planète Mars.
 
D'autres agences spatiales ont rejoint la NASA pour explorer Mars. On citera notamment la sonde européenne Mars Express, en orbite depuis décembre 2003, ou plus récemment le rover chinois Zhurong qui s'est posé dans la plaine martienne d'Utopia Planitia en mai 2021.


La sonde Mars Express est toujours en activité. Il s'agit du premier satellite martien envoyé par l'Agence Spatiale Européenne. Crédit: ESA

Après les sondes et les rovers, la planète Mars a accueilli un petit hélicoptère baptisé Ingenuity. L'engin accompagne le rover Perseverance dans le cratère Jezero depuis février 2021. Il s'agit du premier appareil volant dans les airs d'une autre planète. Prévu pour effectuer 5 vols, il a largement dépassé ses objectifs en totalisant à ce jour 29 déplacements.
 
Grâce à Ingenuity, les scientifiques savent désormais qu'il est possible d'évoluer dans l'atmosphère de Mars. La NASA compte bien surfer sur cet exploit, et réfléchit déjà à de futurs mode d'exploration. En partenariat avec des chercheurs de l'Université de l'Arizona, l'agence spatiale américaine travaile sur un concept de planeur léger et sans moteur, qui pourra combler une lacune dans la collecte de données martiennes.


Le doctorant en génie aérospatial Adrien Bouskela (à gauche) et le professeur d'ingénierie aérospatiale et mécanique Sergey Shkarayev tiennent un planeur expérimental. Ils espèrent envoyer un jour une version finalisée sur Mars. Crédit : Université de l'Arizona

Equipés de capteurs de température, de gaz et de caméras pour la collecte d'images, le planeur compléterait les engins spatiaux orbitaux existants et les rovers terrestres pour obtenir des données sur une zone inexplorée de Mars, les couches atmosphériques de moyenne altitude, situées entre la surface de la planète et l'espace.
 
« Cette zone qui se situe dans les premiers kilomètres au-dessus du sol martien est très intéressante, car c'est là que se produit la majorité des échanges gazeux entre la surface de Mars et sa haute atmosphère », explique Alexandre Kling, chercheur au Mars Climate Modeling Center de la NASA. « C'est là que la poussière est captée et envoyée dans l'atmosphère, où les gaz se mélangent, et où se produit la modulation des vents martiens. Nous n'avons tout simplement pas beaucoup de données à ce sujet », ajoute-t-il.


Ce prototype de planeur est équipé de capteurs atmosphériques, d'une caméra et des capteurs de navigation. Crédit : Université de l'Arizona

Le recours aux moteurs à énergie solaire limite le drone Ingenuity à environ trois minutes de vol. Il peut voler à seulement 12 mètres au-dessus de la surface de Mars. C'est à cause de ces limitations que les chercheurs se sont lancés dans la conception d'un engin qui pourrait exploiter la puissance du vent martien pour la propulsion et renoncer à la dépendance à d'autres sources d'énergie.
 
Le doctorant en génie aérospatial Adrien Bouskela et le professeur d'ingénierie aérospatiale et mécanique Sergey Shkarayev ont élaboré un planeur expérimental. Ils espèrent un jour envoyer une réplique perfectionnée de leur prototype sur Mars. En utilisant la montée en flèche dynamique, le planeur utiliserait l'augmentation de la vitesse du vent horizontal avec l'altitude pour continuer à voler sur de longues distances. C'est le même processus que l'albatros utilise pour voler sur de longues distances sans battre des ailes et sans dépenser une énergie cruciale.


Le vol plané dynamique de l'albatros a largement inspiré la conception du planeur expérimental destiné à survoler la surface de Mars. Crédit : 4ever.eu

Après s'être soulevés dans des vents rapides et à haute altitude, les albatros tournent ensuite leur corps pour descendre rapidement dans des régions venteuses plus lentes et à basse altitude. Avec la force de gravité fournissant une accélération vers le bas, l'albatros utilise cet élan pour se lancer à nouveau à des altitudes plus élevées.
 
La répétition de ce processus permet aux albatros et à d'autres espèces d'oiseaux de mer de couvrir des milliers de kilomètres d'océan, sans aucun effort. C'est ce qui a inspiré le système de propulsion du planeur. Grâce à ce procédé, il pourrait couvrir les canyons, les cratères, et les volcans éteints disséminés sur la planète rouge et actuellement inaccessibles aux rovers martiens.


Les chercheurs prévoient de lancer une première version du planeur, qui descendra lentement sur Terre attaché à un ballon. Crédit: Université de l'Arizona

Quand la collecte de données aériennes sera terminée, le planeur pourra atterrir en fin de mission et continuer à enregistrer des données atmosphériques pour les transmettre aux sondes spatiales en orbite. Les chercheurs se concentrent désormais sur le déploiement et les tests de leur planeur.
 
Sa conception lui permet actuellement d'être embarqué à bord de satellites miniatures. Les chercheurs de l'Université de l'Arizona doivent maintenant décider comment le planeur se dépliera. Ils se préparent à tester des planeurs expérimentaux à environ 4500 mètres au-dessus de la surface de la Terre, où les conditions atmosphériques ressemblent à celles que l'engin rencontrera sur Mars. Les scientifiques prévoient d'envoyer leur engin en altitude à l'aide d'un ballon.


Source: cosmosmagazine.com
 
   
 
 
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