L'hélicoptère Ingenuity accompagne le rover Perseverance sur Mars. Voici en 10 questions tout ce qu'il faut savoir sur la mission de ce petit robot conçu par la Nasa pour voler sur la planète rouge.

Il ne devait fonctionner que pendant un mois : l’hélicoptère Ingenuity, le compagnon du rover Perseverance sur Mars, a dépassé toutes les attentes. Désormais, il n’est plus question du côté de la Nasa de mettre un terme à sa mission. Tant qu’il fonctionne avec fiabilité, l’agence spatiale compte bien continuer à faire voler le giravion, qui endosse un véritable rôle d’assistant pour l’astromobile.

Depuis le 19 avril 2021, le jour de sa toute première envolée sur Mars, Ingenuity a renouvelé l’expérience une douzaine de fois. Progressivement, l’hélicoptère a parcouru des distances plus grandes, s’est élevé plus haut, lors de vols dont la durée a augmenté. Pour l’instant, personne ne peut prévoir à quoi ressemblera son ultime vol sur Mars, ni quand il aura lieu.

Pourquoi la Nasa tenait-elle tant à essayer de voler avec ce robot sur la planète rouge ? Voici tout ce qu’il faut savoir sur Ingenuity et son rôle dans la mission Mars 2021.

Ingenuity au 114e sol de sa mission sur Mars. // Source : NASA/JPL-Caltech/ASU/Kevin M. Gill (image recadrée)

Qui a conçu Ingenuity ?

Ingenuity a été développé par le Jet Propulsion Laboratory, ou JPL, le centre spatial de la Nasa expert des missions robotiques. C’est également là que le rover Perseverance a été conçu. En mai 2018, la Nasa a annoncé son intention d’envoyer un hélicoptère sur Mars, dans le cadre de la mission Mars 2020. Les premiers tests sur l’appareil ont commencé, avec de premiers essais de vol réussis début 2019. En août suivant, l’hélicoptère a pu être attaché sous le ventre du rover Perseverance, pour l’accompagner dans son voyage vers Mars.

Quelle taille fait Ingenuity ?

« Petit mais puissant » (« small but mighty »), écrit la Nasa pour décrire son hélicoptère martien. Voici les dimensions du robot.

Hauteur 49 cm
Poids 1,8 kg sur Terre ; 0,68 kg sur Mars
Longueur 4 pales disposées en 2 rotors de 1,2 m

Les pales d’Ingenuity peuvent tourner à 2 400 tours par minute. Son fuselage (le « corps » de l’hélicoptère, auquel les ailes sont fixées), mesure 13,6 sur 19,5 sur 16,3 centimètres, soit la taille d’une boîte de mouchoirs en papier. Chacun de ses pieds mesure 38,4 centimètres. Un panneau solaire se trouve au-dessus de ses pales.

Même s’il n’embarque pas d’instrument scientifique à proprement parler, Ingenuity contient évidemment du matériel. Le fuselage a été rempli des composants nécessaires à son fonctionnement (capteurs, batteries, radiateurs, etc). Il emporte aussi deux caméras, une de navigation en noir et blanc et une pour prendre des images de son environnement en couleur.

Pourquoi ce nom « Ingenuity » ?

Pour nommer le rover de la mission Mars 2020, la Nasa a organisé un concours ouvert aux écoliers américains. Ils devaient proposer un nom et justifier leur idée en rédigeant quelques lignes. Perseverance a été retenu en mars 2020 pour l’astromobile. Le mois suivant, la Nasa a fait savoir qu’elle allait piocher dans la liste des autres propositions qui avaient été retenues lors de la finale du concours pour nommer son hélicoptère.

Ingenuity (ou « ingéniosité ») a été proposé par Vaneeza Rupani, une lycéenne de Northport (Alabama). « L’ingéniosité permet aux gens d’accomplir des choses incroyables, et cela nous permet d’étendre nos horizons aux confins de l’Univers », avait expliqué la candidate dans le texte accompagnant sa proposition.

Quand est-il arrivé sur Mars ?

Ingenuity a été lancé avec Perseverance dans l’espace le 30 juillet 2020. Il leur a fallu 7 mois et parcourir une distance de 480 millions de kilomètres pour atteindre Mars, le 18 février 2021. La mission s’est posée dans le cratère Jezero, au terme d’un atterrissage à haut risque, décrit comme « 7 minutes de terreur » par le JPL.

Zouuuu ! // Source : Nino Barbey pour Numerama

Quelle est sa mission ?

L’objectif initial poursuivi par la Nasa avec Ingenuity était ambitieux : tenter le premier vol propulsé sur une autre planète que la Terre dans l’histoire de l’exploration spatiale. C’est désormais chose faite : les données obtenues devraient être utiles pour de futures explorations de la planète, y compris humaines.

Avec Ingenuity, l’agence spatiale américaine visait avant tout faire une démonstration technologique. Les activités de l’hélicoptère sont à distinguer de la mission globale du rover Perseverance. Le projet de la Nasa avec Ingenuity était de tester pour la première fois le vol martien, dans un laps de temps limité : il n’emporte donc pas d’instruments scientifiques, contrairement à Perseverance. Tenter de s’élever en autonomie dans l’atmosphère de Mars est déjà un grand défi. Pourtant, Ingenuity a finalement été bien au-delà de ce qui était attendu de lui au départ.

Quelle est la durée de la mission ?

Initialement, Ingenuity disposait d’une fenêtre de 30 sols (le nom du jour sur Mars, soit 31 jours terrestres) pour réaliser sa mission. Elle a commencé lorsque Perseverance l’a déposé sur Mars. Tous les tests du matériel et les tentatives de vol devaient avoir lieu dans ce laps de temps.

Fin avril, la Nasa a changé d’avis, et accordé 30 jours supplémentaires à son hélicoptère pour voler sur Mars. Il a alors entamé une nouvelle phase de sa mission, dite de « démonstration des opérations ». Actuellement, la Nasa n’envisage même plus de fin pour la mission d’Ingenuity : tant qu’il continue de bien fonctionner, il restera l’allié de Perseverance.

Combien de tentatives de vols étaient prévues ?

La Nasa envisageait au départ jusqu’à 5 tentatives de vol au maximum avec Ingenuity sur Mars. Pour le premier de ces essais, la Nasa a choisi la date du 19 avril, à 9h30 (heure de Paris). La Nasa a dû opter pour un moment de la journée lors duquel les vents ne sont généralement pas trop forts dans la région où s’est posée la mission. En outre, la batterie d’Ingenuity devrait avoir un bon état de charge à ce moment-là.

Il ne faut pas imaginer qu’Ingenuity a fait une grande balade. Il était prévu qu’il décolle, s’élève à 3 mètres de hauteur (à une vitesse de 1 mètre par seconde) puis qu’il plane pendant environ 20 secondes avant de se reposer. Y parvenir constituait déjà une grande prouesse (ainsi que de continuer à fonctionner après cela).

Le premier vol ayant réussi, alors les paramètres ont pu être changés lors des tentatives suivantes. Lors du deuxième vol, Ingenuity s’est élevé jusqu’à 5 mètres d’altitude, et a pu avancer sur quelques mètres en volant horizontalement. La durée du vol a été étendue. Un troisième vol a servi à tester si le robot pouvait se déplacer encore plus loin, et plus rapidement.

Lors des essais suivants, la Nasa a testé d’autres paramètres, pour voir si Ingenuity pouvait voler à des moments de la journée où les vents martiens étaient plus forts, ou si l’hélicoptère arrivait à réaliser davantage de changements d’altitude, de cap et de vitesse.

Quelle est la zone de vol ?

Quelque temps après l’atterrissage de la mission Mars 2020, les équipes responsables du rover et de l’hélicoptère se sont mises en quête d’un « aérodrome », un lieu adéquat pour déposer Ingenuity. Cet aérodrome représente un carré de 10 mètres de côté, depuis lequel l’hélicoptère devait (initialement) nécessairement décoller et à l’intérieur duquel il devait toujours atterrir. La zone de vol, elle, forme un ovale et sa limite s’étendait horizontalement à 15 mètres (dans n’importe quelle direction) au-delà de la trajectoire de vol d’Ingenuity.

Un site a pu être sélectionné, à l’aide des images de navigation de Perseverance. Le rover a d’abord déposé le bouclier protecteur d’Ingenuity, avant de larguer l’hélicoptère lui-même dans la zone désignée comme l’aérodrome.

La zone de vol d’Ingenuity. Son aérodrome est symbolisé par le carré. On voit la position du rover lors de l’atterrissage sur Mars. // Source : NASA/JPL-Caltech/University of Arizona (image recadrée)

Lors de son cinquième vol, Ingenuity a tenté pour la première fois de se poser à un endroit qu’il ne connaissait pas déjà. Les vols suivants lui ont permis de progresser vers le sud, de façon à toujours rester dans le voisinage du rover.

Quel rôle joue le rover Perseverance pendant le vol ?

Perseverance a joué un rôle essentiel en transportant le petit hélicoptère sous son ventre, en lui fournissant de l’énergie et en le posant sur le sol de Mars. Depuis qu’il est séparé de l’astromobile, Ingenuity ne peut plus compter que sur lui-même pour fonctionner.

Pendant les premiers essais de vol, Perseverance a stationné sur un emplacement situé à environ 100 mètres de distance d’Ingenuity. De là, il avait l’hélicoptère dans son champ de vision et pouvait assister à ses progrès et le photographier. Il pouvait aussi communiquer avec lui, le rover servant de relais pour envoyer les données d’Ingenuity vers les sondes martiennes en orbite et la Terre. À cette distance, il ne prenait pas non plus de risque, si jamais Ingenuity vient à avoir un accident. À tout moment, la mission de Perseverance doit pouvoir continuer même si son petit compagnon échoue.

Et après ?

À l’origine, la Nasa prévoyait qu’à la fin de la mission d’Ingenuity, le rover Perseverance entame ses opérations scientifiques. Sa mission principale doit durer au moins un an martien, soit 687 jours terrestres. Le rover doit explorer le cratère Jezero pour y collecter des échantillons, destinés à revenir un jour sur la Terre. Les résultats de la mission d’Ingenuity ne doivent avoir aucune incidence sur ces objectifs.

Une fois les expérimentations de l’hélicoptère achevées, il devait être abandonné sur place par l’astromobile. Réussir ne serait-ce qu’un seul vol sur Mars était déjà un grand pas pour la Nasa. La tournure des événements a démontré les capacités de l’hélicoptère, et l’agence spatiale a changé d’avis : plus question de l’abandonner, Ingenuity continue de fonctionner non loin de Perseverance jusqu’à nouvel ordre — mais toujours sans gêner la mission du rover.

En revanche, il semble assez certain qu’Ingenuity ne se « raccrochera » pas à Perseverance : une fois qu’il cessera de fonctionner, il sera « abandonné » sur Mars, et ne pourra pas rentrer sur Terre.

Article publié initialement le 08 avril 2021 et mis à jour le 27 août 2021

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