Voler sur Mars est un défi extrêmement complexe. Car la planète rouge possède une atmosphère cent fois plus fine que celle de la Terre, ce qui rend la génération de portance extrêmement difficile. Et pourtant, la gravité martienne reste significative, à environ 38 % de celle que nous ressentons sur Terre.
C’est notamment pour cette raison que le succès d’Ingenuity, arrivé sur Mars en 2021, est un véritable exploit. Le petit hélicoptère a réalisé le premier vol motorisé et contrôlé sur une autre planète, avant d’enchaîner 72 vols au total – bien au-delà des espérances initiales. Une prouesse. Mais la technologie a aussi ses limites : conçue comme une simple démonstration, elle ne transportait aucun instrument scientifique.
De même, afin d’éviter tout incident, la NASA a bridé la vitesse de rotation des pales à 2 700 tours par minute, maintenant les pointes à Mach 0,7. Car c’est autour de Mach 1, c’est-à-dire la vitesse du son, que la physique devient imprévisible et les contraintes mécaniques sur les pales difficiles à maîtriser. Un coussin de sécurité donc, mais qui a malgré tout limité les performances de l’appareil.
Deux rotors testés
Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA ont donc décidé de franchir le pas. Au mois de mars, ils ont réalisé 137 tests avec deux rotors dans un laboratoire capable de simuler les conditions martiennes : l’air y est remplacé par du dioxyde de carbone à très faible densité, tandis que des vents artificiels reproduisent les conditions de vol réelles.
Le premier engin, à trois pales, a vu ses pointes atteindre Mach 1,08 sans le moindre dommage. « Nous pensions avoir de la chance si nous atteignions Mach 1,05, et nous avons atteint Mach 1,08 lors de nos derniers tests », se réjouit Shannah Withrow-Maser, aérodynamicienne au NASA Ames Research Center.
Le second, à deux pales et légèrement plus long, a été développé spécifiquement pour la future mission SkyFall, prévue en 2028. Sa longueur supplémentaire lui permet d’atteindre les mêmes vitesses en bout de pale avec moins de tours par minute, un avantage non négligeable en termes de conception. Au total, ces tests ont permis d’augmenter la capacité de portance des appareils de 30 %.
De nouvelles possibilités d’exploration sur Mars
Ce gain de performance change concrètement la donne. Les futurs hélicoptères martiens seront capables de transporter des instruments scientifiques, des capteurs avancés et des batteries plus importantes, leur permettant de couvrir de plus grandes distances.
Pour rappel, SkyFall doit acheminer trois hélicoptères de nouvelle génération vers Mars. Ces appareils pourront explorer des terrains inaccessibles aux rovers, trop accidentés ou trop éloignés, et étudier la surface à une altitude que les orbiteurs ne peuvent pas atteindre.
- Cinq ans après Ingenuity, la NASA a franchi une étape clé en poussant des pales de rotor au-delà de Mach 1 lors de tests en laboratoire.
- Cette percée permet d’augmenter la capacité de portance de 30 %, ouvrant la voie à des hélicoptères martiens capables de transporter de vrais instruments scientifiques.
- La mission SkyFall, prévue en décembre 2028, sera la première à envoyer sur Mars une flotte de trois hélicoptères de nouvelle génération.
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