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.

C’est le grand jour pour Ingenuity : la Nasa a enfin choisi de tenter le tout premier vol de son hélicoptère martien le 19 avril 2021. Il était initialement prévu le 11 avril, mais un souci rencontré lors d’une séquence de tests de rotation des pales à pleine vitesse a incité l’agence spatiale a faire preuve de prudence et à reporter le vol.

Si tout s’est passé comme prévu, le rover Perseverance a pu observer son compagnon s’élever dans les airs pendant quelques secondes, vers 9h30. L’agence spatiale doit annoncer si cette tentative a été une réussite lors d’un événement diffusé à partir de 12h15.

Pourquoi la Nasa tient-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 sur Mars, vu par Perseverance (image retravaillée). // Source : Flickr/CC/Kevin Gill (photo 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.

Quelle est sa mission ?

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

Avec Ingenuity, l’agence spatiale américaine vise 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 est 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.

Quelle est la durée de la mission ?

Ingenuity dispose 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 doivent avoir lieu dans ce laps de temps.

Combien de tentatives de vols sont prévues ?

La Nasa envisage 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 fait une grande balade. Il a été 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 serait déjà une grande prouesse (et aussi de continuer à fonctionner après cela).

Voilà comment devrait se passer le premier vol d’Ingenuity. // Source : Nino Barbey pour Numerama

Si le premier vol est une réussite, alors les paramètres pourront être changés lors des tentatives suivantes.

Lors du deuxième vol, Ingenuity pourrait s’élever jusqu’à 5 mètres d’altitude, et avancer sur quelques mètres en volant horizontalement. La durée du vol pourrait être étendue, jusqu’à 90 secondes.

Un troisième vol pourrait éventuellement servir à tester si le robot peut se déplacer encore plus loin, jusqu’à 50 mètres, et plus rapidement. Les quatrième et cinquième tentatives de vol seront certainement dépendantes du calendrier, car il faudra encore disposer de suffisamment de temps. La Nasa n’exclut cependant pas de voir si Ingenuity pourrait voler à des moments de la journée où les vents martiens sont plus forts, ou si l’hélicoptère arriverait à réaliser davantage de changements d’altitude, de cap et de vitesse.

Quelle est la zone de vol ?

Quelques temps après l’atterrissage, 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 doit nécessairement décoller et à l’intérieur duquel il doit toujours atterrir. La zone de vol, elle, forme un ovale et sa limite s’étend 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)

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. Néanmoins, le rover continue de rester dans les environs pour assister à ses progrès et le photographier.

Pendant les essais de vol, Perseverance va stationner sur un emplacement situé à environ 100 mètres de distance d’Ingenuity. De là, il doit avoir l’hélicoptère dans son champ de vision et pouvoir 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 prend pas non plus de risque, si jamais Ingenuity vient à avoir un accident. La mission de Perseverance doit pouvoir continuer même si son petit compagnon échoue.

Et après ?

À la fin de la mission d’Ingenuity, le rover Perseverance pourra entamer 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 doit être abandonné sur place par l’astromobile.

Si Ingenuity réussit ne serait-ce qu’un seul vol sur Mars, ce sera déjà un grand pas pour la Nasa, qui disposera de nombreuses données à exploiter et de cette expérience pour concevoir d’autres engins destinés à voler sur d’autres planètes.

En revanche, Ingenuity de se « raccrochera » pas à Perseverance : une fois sa mission terminée, il sera « abandonné » sur Mars, et ne pourra pas rentrer sur Terre.

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