Ingenuity (hélicoptère)

Modèle:Langue, surnommé Modèle:Langue, est un petit hélicoptère d'un peu moins de deux kilogrammes développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, qui est mis en œuvre à titre expérimental sur le sol de la planète Mars au cours de la mission Mars 2020, lancée le Modèle:Date- à bord d'une fusée Modèle:Lnobr et dont l'atterrissage a eu lieu le Modèle:Date-. L'hélicoptère est embarqué à bord du rover Modèle:Anglais avant d'être déposé le Modèle:Date sur le sol martien.

Le Modèle:Date-, pour la première fois dans l'histoire de l'ère spatiale, un engin effectue un vol motorisé dans l'atmosphère ténue d'une autre planète. L'objectif de la mission est de tester les capacités d'un tel appareil dans le domaine de la reconnaissance optique du terrain, dans cet environnement caractérisé par une atmosphère très ténue limitant la portance et par des délais de communication qui interdisent tout contrôle direct du vol par un opérateur humain.

Modèle:Anglais est un hélicoptère de Modèle:Nobr disposant de deux rotors contrarotatifs coaxiaux. Il tire son énergie de six batteries lithium-ion rechargées par des cellules solaires qui lui permettent de voler Modèle:Nobr et de parcourir au maximum Modèle:Nobr. Son système de navigation lui permet de suivre sans intervention humaine un trajet pré-programmé. Sa seule charge utile est une caméra.

Modèle:Anglais prouve largement ses capacités en effectuant en tout Modèle:Nobr et en parcourant un total de Modèle:Unité, pour un temps de vol total de Modèle:Nobr. L'hélicoptère realise de nombreuses photos aériennes, utilisées par les pilotes de l'astromobile Modèle:Anglais pour identifier les obstacles et les sites prometteurs et prouve sa robustesse en résistant à l'hiver martien. La mission s'arrête en raison de la casse d'une pale lors du Modèle:72e le Modèle:Date-.

Modèle:Anglais a ouvert de nouvelles perspectives pour l'exploration de Mars. L'architecture de la mission de retour d'échantillons martiens développée par la NASA et l'Agence spatiale européenne est ainsi modifiée pour comprendre deux hélicoptères similaires. Ceux-ci seront chargés de collecter les tubes contenant des échantillons de sol martien déposés par l'astromobile Modèle:Anglais en cas de panne de celui-ci.

Contexte : l'exploration du système solaire par des aérobots

[[Fichier:ARES soaring over Mars.jpg|vignette|ARES, projet de planeur volant dans l'atmosphère de Mars étudié dans le cadre du [[Programme Mars Scout|programme Modèle:Langue]] (vue d'artiste).]] Modèle:Article détaillé L'exploration du système solaire à l'aide de robots débute à la fin des années 1950. Commencée modestement, avec des engins légers uniquement capables de survoler le corps céleste visé, elle s'est rapidement sophistiquée avec la mise au point en une quinzaine d'années d'engins capables de se placer en orbite (orbiteur), puis de se poser (atterrisseur) sur la surface et enfin de se déplacer sur le sol (astromobile ou Modèle:Langue). La capacité d'exploration de ces astromobiles est toutefois modeste, notamment du fait de leur vitesse réduite et de leur limitation à des terrains relativement plats. Très rapidement, les ingénieurs ont étudié l'envoi de robots capables de flotter, planer ou voler dans l'atmosphère : ces aérobots présentent l'avantage d'étendre la portée de l'exploration des planètes ou des lunes dotées d'une atmosphère (Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Titan, Uranus et Neptune). Vénus, qui dispose d'une atmosphère dense, est la première destination d'un aérobot et reste la seule jusqu'en 2021 : en 1985, un ballon équipé d'instruments scientifiques est largué par la sonde spatiale soviétique Vega et étudie avec succès l'atmosphère de Vénus. Mais la planète Mars, cible privilégiée de l'exploration spatiale, est une destination compliquée pour ce type d'engin. L'atmosphère très ténue (seulement 1 % de la pression atmosphérique présente sur Terre) n'offre qu'une portance très faible et la mise au point d'un aérobot est par conséquent beaucoup plus difficile (pour flotter dans l'atmosphère de Mars, un ballon doit être Modèle:Nobr plus volumineux que son équivalent largué à Modèle:Nobr d'altitude dans l'atmosphère de Vénus). Plusieurs projets martiens de planeurs ou d'avions propulsés sont étudiés et proposés à la NASA, sans qu'aucun ne soit retenu.

Développement du projet d'hélicoptère martien

Un technicien sur un modèle de vol de l'hélicoptère, durant la phase de test dans une chambre à vide au JPL.

Une étude suggérant le recours à un hélicoptère autonome pour explorer Mars est publiée en 2002. En 2014, un article décrivant le concept d'hélicoptère martien préfigurant Modèle:Langue, est publié par AeroVironment et le Modèle:Langue. En Modèle:Date-, l'agence spatiale américaine (la NASA) décide, après une phase d'évaluation, que la mission Modèle:Lnobr embarquera, à titre expérimental, le petit hélicoptère de Modèle:Unité afin de tester le recours à des vols de reconnaissance optique. Cette expérimentation doit durer une trentaine de jours. Son coût, évalué à Modèle:Nombre de dollars américains, n'est pas inclus dans le projet Modèle:NobrModèle:,. Cette décision est prise, malgré l'opposition du responsable scientifique de la mission Mars 2020 pour qui les tests prévus ne contribuent pas à la mission mais viennent bousculer le calendrier déjà très chargé des opérations de l'astromobile sur le sol de Mars.

L'hélicoptère, qui doit être embarqué, est l'aboutissement de développements entamés cinq ans plus tôt au Modèle:Langue (JPL) de la NASA. Début 2019, pour vérifier le comportement de l'hélicoptère dans les conditions martiennes, l'équipe qui développe l'hélicoptère effectue d'abord des tests avec un modèle d'ingénierie qui représente une approximation proche de l'hélicoptère réel. Après avoir accumulé un temps de vol supérieur à Modèle:Unité, des tests plus réalistes sont effectués avec un modèle similaire à celui qui doit être envoyé sur Mars. Celui-ci est placé dans la chambre à vide de Modèle:Unité de diamètre du JPL, dans laquelle est reproduite la composition de l'atmosphère raréfiée de Mars et sont simulées sa pression (1 % de celle de l'atmosphère terrestre) et les températures extrêmes (jusqu'à Modèle:Température). Pour reproduire la pesanteur de Mars (un tiers de celle de la Terre), une élingue dont la tension est adaptée en permanence soulève l'hélicoptèreModèle:,Modèle:,.

Le petit hélicoptère est baptisé Modèle:Langue (Ingéniosité) à la suite d'un appel à nommage lancé par la NASA auprès des élèves et étudiants américains. Il est parfois surnommé Ginny. Par ailleurs a été fixé sous son panneau solaire un échantillon de matériau provenant du Wright Flyer, contenu dans un minuscule sachet en plastique.

Choix architecturaux

Prototype utilisé en 2016 pour vérifier la faisabilité d'un hélicoptère volant dans l'atmosphère ténue de la planète Mars.

Contraintes du vol sur Mars et conséquences sur les caractéristiques de l'hélicoptère

Un hélicoptère martien est handicapé par la faible densité de l'atmosphère de cette planète. En effet, la puissance requise pour sustenter l'engin (W) est définie de la manière suivante :

$P=\sqrt{\frac{F_z^3}{2\rho S}}$

où :

• $F_z$ est la portance du rotor (N)
• $S$ est la superficie du disque rotor ($m^2$)
• $\rho$ est la masse volumique de l'atmosphère martienne ($kg/m^3$)

En vol stabilisé, la portance $F_z$ est égale en module et opposée au poids $mg$ de l'engin, où $m$ est sa masse et $g$ la gravité sur Mars.

La puissance requise est donc proportionnelle à la puissance 3/2 de la masse à sustenter, et inversement proportionnelle à la puissance 1/2 de la masse volumique de l'atmosphère.

La pression atmosphérique martienne est environ Modèle:Nobr plus faible que la pression terrestre. Par contre, l'atmosphère martienne étant essentiellement constituée de gaz carbonique, sa masse volumique est 50 % plus élevée dans les mêmes conditions de température et de pression. En tablant sur la valeur moyenne de pression de Modèle:Nb, on peut estimer que la masse volumique atmosphérique $\rho$ est Modèle:Nobr plus faible sur Mars que sur Terre au niveau du sol.

A contrario, la gravité martienne $g$ vaut 38 % de celle de la Terre, ce qui aide la sustentation.

Le rapport $\sqrt{\frac{g^3}{\rho S}}$ est, pour une même superficie du disque rotor, Modèle:Nobr plus élevé sur Mars que sur Terre ($\sqrt{\frac{0.38^3}{0.01}}$ = 2.34).

Pour limiter la puissance nécessaire au vol sur Mars, et donc préserver une autonomie satisfaisante, une superficie du disque rotor plus élevée que celle d'un hélicoptère terrestre de masse équivalente est nécessaire.

Une difficulté supplémentaire est liée à la vitesse du son plus faible sur Mars (Modèle:Nb contre Modèle:Nb sur terre). Ceci oblige à diminuer la vitesse de rotation du rotor dans les mêmes proportions, ce qui n'est favorable ni au bilan de masse, ni au rendement du moteur électrique s'il n'est pas équipé d'un train d'engrenages pour réduire la vitesse du rotor par rapport à celle du moteur.

Type d'aéronef

Le choix de la formule hélicoptère par opposition à celle du quadrirotor s'explique par la masse importante du rotor liée à sa grande taille pour les raisons vues plus haut. La stabilisation d'un quadrirotor est effectuée en agissant sur la vitesse de rotation des rotors mais la vitesse de modulation est fonction de la masse de ceux-ci (inertie). Dans le contexte martien, la stabilisation d'un quadrirotor devient problématique comme sur Terre à haute altitude. L'utilisation de rotors contrarotatifs coaxiaux permet de gagner en encombrement par rapport au recours à un rotor anticouple.

Contraintes de masse

Pour parvenir à faire voler l'hélicoptère dans l'atmosphère de Mars, il fallait concevoir un engin suffisamment léger, ce qui n'a été rendu possible que récemment grâce aux avancées réalisées dans le domaine des accumulateurs (liées au développement des téléphones portables), des cellules photovoltaïques (rendement), des systèmes inertiels et des ordinateurs embarqués. Ainsi, il est conçu pour que sa masse ne dépasse pas Modèle:Unité (soit un poids de Modèle:Unité sur le sol martien).

Une phase d'atterrissage délicate

La phase la plus délicate du vol de l'hélicoptère est l'atterrissage, du fait des turbulences qui peuvent déséquilibrer l'engin. La solution retenue est d'arrêter la propulsion à un mètre au-dessus du sol et de laisser l'hélicoptère atteindre le sol en chute libre. La vitesse verticale à l'atterrissage est en conséquence de plus d'Modèle:Unité. Le train d’atterrissage est conçu pour encaisser cette vitesse sur un sol qui peut présenter une pente importante.

• Assemblage de l'hélicoptère (2019)
• 
  L'hélicoptère est fixé sous le châssis du rover avec ses hélices alignées en position couchée sur le côté (Modèle:Date).
• 
  L'hélicoptère et quelques membres du projet.

Caractéristiques techniques

Structure

Les dimensions du fuselage de l'hélicoptère sont de Modèle:Dunité, soit la taille d'un ballon de basket-ball. Avec son train d'atterrissage, ses rotors et les panneaux solaires qui les coiffent, Modèle:Langue est haut de Modèle:Unité. Le volume très réduit du fuselage contient les ordinateurs, les batteries, les capteurs (caméras, altimètre) et le système de télécommunications. L'hélicoptère est construit autour d'un tube vertical, dans lequel circulent les liaisons électriques reliant le processeur aux rotors ainsi qu'au vaisseau mère (l'astromobile Modèle:Langue) durant le transit vers Mars. Sur ce tube sont attachés de haut en bas : le système de fixation à l'astromobile, un panneau solaire, les deux rotors ainsi que les servomoteurs les mettant en mouvement, la partie centrale du train d'atterrissage et enfin le fuselage de forme cubique. Le train d'atterrissage comprend quatre pieds en composite carbone longs de Modèle:Unité fixés au corps dModèle:'Modèle:Langue en faisant un angle oblique avec la verticale, qui maintiennent le corps de l'aéronef à une hauteur de Modèle:Unité au-dessus d'un terrain platModèle:,. Modèle:Langue a une masse de Modèle:Unité sur Terre comme sur Mars, mais son poids plus faible sur Mars équivaut à celui d'une masse de Modèle:Unité sur Terre, du fait de la différence de gravité entre ces deux planètes.

Schéma de l'hélicoptère martien. 1. Antenne de l'émetteur-récepteur radio bande UHF. - 2. Cellules solaires fournissant l'énergie qui alimente la batterie. - 3. Rotors conçus pour pouvoir voler dans l'atmosphère ténue de Mars. - 4. Fuselage isolé thermiquement contenant principalement les batteries, l'avionique et les processeurs. - 5. Caméra couleur haute résolution permettant de réaliser des photos des sites survolés. - 6. Pieds souples du train d'atterrissage.

Propulsion

Détails : parties centrales des rotors et des cellules solaires, antenne radio.

Dessous de l'hélicoptère photographié durant des essais dans une chambre simulant le vide spatial : l'optique de la caméra de navigation est située dans le cadre octogonal entre les deux lentilles de l'altimètre et légèrement en dessous, tandis que la caméra de couleur est située en bas sous le cadre octogonal (voir notes sur l'image).

Le boitier doré (voir notes de l'image) installé sur le flanc arrière droit de l'astromobile contient le système de télécommunications qui gère les échanges entre la Terre et l'hélicoptère.

L'hélicoptère se déplace dans les airs grâce à deux rotors contrarotatifs coaxiaux bipales. Le diamètre des rotors est de Modèle:Unité et ils se situent à Modèle:Unité de hauteur. Les pales sont réalisées en fibre de carbone. La vitesse de rotation est comprise entre Modèle:Nombre par minute, soit dix fois celle d'un rotor principal d'hélicoptère sur Terre, pour pouvoir être efficace dans l'air particulièrement peu dense de Mars (équivalent à l'atmosphère terrestre à une altitude de Modèle:Unité).

Énergie

L'énergie est le principal facteur limitatif concernant les capacités de l'hélicoptère. L'énergie nécessaire pour la propulsion, le fonctionnement des capteurs (altimètre, caméras), les résistances chauffantes, l'avionique, les processeurs et le système de télécommunications est fournie par six accumulateurs lithium-ion, d'une capacité de Modèle:Unité et d'une masse totale de Modèle:Unité, qui occupent une grande partie du volume du fuselage. D'une capacité équivalente à seulement trois batteries de smartphone, ils sont rechargés par des cellules photovoltaïques qui sont fixées au-dessus des rotors et qui ont une surface active de Modèle:Unité. Sur ces Modèle:Nobr, 30 % (Modèle:Nobr), sont gardés en réserve. Modèle:Nobr environ sont nécessaires pour l'alimentation des résistances chauffantes chargées de maintenir les différents systèmes à une température compatible avec les contraintes de fonctionnement durant la nuit martienne. Modèle:Nobr sont disponibles pour un vol de Modèle:Unité sur la base d'une consommation en pointe de Modèle:Nobr durant 20 % du temps et de Modèle:Nobr durant le reste du volModèle:,. L'emplacement des batteries, entourées par les circuits électroniques qui contrôlent l'appareil, est étudié pour que ces éléments maintiennent de manière efficace une température correcte pendant leur mission sur le sol martien.

Capteurs

Les capteurs, qui sont des composants achetés sur le marché, comprennent une caméra de navigation noir et blanc, une caméra couleur haute définition, une centrale à inertie, un inclinomètre et un altimètre :

• La caméra de navigation NAV (NAVCAM) est située sous le fuselage et fournit des images en noir et blanc de Modèle:Unité. Elle est pointée vers le sol et est utilisée pour déterminer l'altitude et la position de l'hélicoptère. Elle dispose d'un champ de vue de Modèle:Angle sur Modèle:Nobr et permet d'acquérir Modèle:Nombre par seconde.
• La caméra couleur RTE (Modèle:Langue) à haute définition (Modèle:Unité) de Sony a un champ de vue de Modèle:Angle sur Modèle:Angle. Elle est fixée sur un des coins inférieurs du fuselage et pointe Modèle:Angle sous l'horizon. Elle doit effectuer quelques prises d'image du terrain qui sont transmises à la Terre pour tester les capacités de reconnaissance dModèle:'Modèle:Langue.
• L'hélicoptère dispose de deux centrales à inertie Modèle:Nombre pour assurer une redondance utilisant la technologie MEMS et fournies par Bosch.
• L'inclinomètre Modèle:Nombre utilise également la technologie MEMS.
• L'altimètre fourni par Garmin mesure l'altitude jusqu'à une hauteur de quelques dizaines de mètres.

Télécommunications

Compte tenu du délai dans les échanges avec la Terre (une dizaine de minutes dans la configuration Terre-Mars la plus favorable), l'hélicoptère est obligé de voler de manière autonome en appliquant des instructions transmises avant le vol. Un système radio embarqué à bord de l'hélicoptère reçoit ces commandes et transmet les images et les télémesures. Les échanges avec la Terre sont relayés par un système de télécommunications dédié installé sur l'astromobile. L'hélicoptère dispose de deux émetteurs-récepteurs radio fonctionnant à une fréquence de Modèle:Unité avec une puissance d'émission de Modèle:Unité en consommant Modèle:Unité à l'émission et Modèle:Unité à la réception. L'antenne filaire est fixée au sommet de l'hélicoptère. Le débit est compris entre Modèle:Unité par seconde, pour une portée allant jusqu'à Modèle:Unité. En vol, l'hélicoptère ne reçoit pas mais émet pour communiquer les données collectées.

Avionique et processeurs

L'avionique est répartie sur cinq circuits imprimés, dont quatre forment les côtés du fuselage cubique et le cinquième sa partie inférieure. L'ordinateur embarqué utilise un microprocesseur Snapdragon cadencé à Modèle:Unité et doté d'une mémoire vive de Modèle:Unité et d'une mémoire flash de Modèle:Unité. L'ordinateur prend en charge la fonction de navigation en utilisant les données fournies par les caméras et pilote en conséquence les rotors via deux microcontrôleurs redondants. Le logiciel qui tourne sur le microprocesseur est assisté par un circuit intégré de type FPGA, qui prend en charge certaines fonctionnalités comme le contrôle d'attitude (avec une fréquence de rafraichissement de Modèle:Unité), la gestion des entrées-sorties de la centrale à inertie, de l'altimètre et de l'inclinomètre, et la gestion des télécommunications. Le FPGA est une version militarisée du ProASIC3L de MicroSemi.

Le système d'exploitation d'Modèle:Anglais est GNU/Linux.

Système de navigation

Compte tenu de la distance entre la Terre et Mars, il n'est pas possible à un opérateur sur Terre de contrôler l'hélicoptère en vol : un signal radio met en moyenne douze minutes pour parvenir jusqu'à sa destination. L'hélicoptère doit donc disposer d'un système de navigation lui permettant de prendre des décisions de manière autonome en s'appuyant sur les instructions transmises avant le vol par les opérateurs sur Terre tout en prenant en compte les différents facteurs perturbateurs tels que le vent, les anomalies de fonctionnement des systèmes embarqués, etc. Les instructions décrivent précisément les différentes phases de vol théorique (altitude, vitesse, points de passage, site d'atterrissage). Le système de navigation utilise les données fournies par l'altimètre laser (distance au sol), la caméra (images du sol) et la centrale à inertie (accélération et vitesse de rotation) pour déterminer l'orientation de l'hélicoptère, sa position, la vitesse et sa direction. Lors du décollage et jusqu'à 1 mètre du sol, seules les données de la centrale à inertie sont exploitées car la poussière soulevée peut perturber la caméra et l'altimètre.

Durant le vol, le système de navigation s'appuie d'abord sur les données de la centrale à inertie pour déterminer la position, la vitesse et l'orientation de l'hélicoptère. À partir de ces données, il transmet éventuellement des instructions au système de contrôle de la propulsion pour corriger les paramètres de vol. Ces instructions sont transmises Modèle:Nobr par seconde. Pour pallier la dérive de la centrale à inertie, le système de navigation s'appuie également sur les photos du sol prises par la caméra à un rythme de trente images par seconde. Chaque photo prise est comparée à la précédente. Le changement de position des éléments les plus remarquables (variations de couleur, rochers, ondulation de terrain) est rapproché par l'algorithme du logiciel avec ce qu'il aurait dû être compte tenu des instructions transmises par la Terre. En cas de déviation, des instructions de correction sont transmises au système contrôlant la propulsion.

Durant la phase d'atterrissage, pour les mêmes raisons qu'au décollage (poussière), seules les données de la centrale à inertie sont utilisées pour guider l'hélicoptère dès que l'altimètre indique que celui-ci se trouve à moins d'un mètre du sol

Des capacités opérationnelles très réduites

Modèle:Langue est un engin qui a des capacités opérationnelles particulièrement réduites. L'énergie dont il dispose lui fournit une autonomie de seulement Modèle:Unité car la faible densité de l'atmosphère martienne nécessite de faire tourner à grande vitesse ses rotors et ses batteries sont limitées par sa capacité d'emport découlant également de la faible portance de ses pales. Il ne peut voler de nuit car son système de guidage repose sur les images prises par ses caméras. En début de journée, l'hélicoptère doit reconstituer l'énergie perdue durant la nuit pour maintenir une température minimale dans ses systèmes (la température sur Mars chute à Modèle:Température durant la nuit). Il ne doit également pas voler trop tard dans la journée, car il lui faut reconstituer alors l'énergie perdue pour survivre à la nuit qui suit. Tous ces paramètres font que seulement un tiers environ de l'énergie dont dispose Modèle:Langue est réellement utilisée pour le vol à proprement parler. Enfin, le vent ne doit pas souffler trop fort.

Déploiement sur le sol de Mars

Deux jours après l'atterrissage de Modèle:Nobr à la surface de la planète le Modèle:Date, l'hélicoptère transmet des informations sur son statut. L'hélicoptère martien embarqué est fixé sous le châssis de l'astromobile Modèle:Langue avec ses hélices alignées en position couchée sur le côté. Une fois Modèle:Langue à la surface de Mars, une vérification générale de ses différents sous-systèmes est effectuée, dont ceux de l'hélicoptère. Les batteries de celui-ci sont rechargées. Une fois cette phase achevée, l'astromobile se met à circuler en recherchant un terrain de Modèle:Dunité pouvant servir de zone d'atterrissage pour l'hélicoptère. L'équipe projet a calculé que la probabilité de trouver un terrain convenable (terrain quasi plat, pas de roche de plus de Modèle:Unité de haut) dans l'ellipse retenue pour l'atterrissage (Modèle:Dunité) était de 75 %. Le cache, qui protège l'hélicoptère des débris à l'atterrissage, est largué le Modèle:Date. Les pieds du train d'atterrissage d'Modèle:Langue sont déployés puis il est pivoté dans sa position naturelle, avant d'être largué sur le sol (la garde au sol de l'astromobile est supérieure à la hauteur de l'hélicoptère déployé) (voir vidéo en annexe) début avril. De nombreux tests statiques sont effectués.

Le fonctionnement du rotor est testé le Modèle:Date mais est interrompu par un dispositif de protection du logiciel de vol. Le premier vol est repoussé au Modèle:Date puis au Modèle:DateModèle:,.

Mise en œuvre

Dix jours ont été prévus pour le déploiement et trente jours pour tester les capacités en vol. Pour le premier vol, l'astromobile s'éloigne de l'hélicoptère à une distance de sécurité (Modèle:Unité) puis l'hélicoptère s'élève à la verticale jusqu'à une hauteur de Modèle:Unité avant de faire du surplace durant Modèle:Unité (voir animation en annexe). Quatre autres vols de quelques centaines de mètres sont prévus avec une durée pouvant aller jusqu'à Modèle:Unité. Une fois la phase d'expérimentation achevée, il était initialement prévu d'abandonner l'hélicoptère à l'endroit du site de son dernier atterrissage après le cinquième et dernier vol d'essai programmé. Toutefois, vu les résultats très encourageants des quatre premiers vols dépassant toutes les espérances, la NASA a décidé de prolonger la mission d'Modèle:Langue et de passer à une phase opérationnelle pilote durant laquelle l'hélicoptère effectuerait des missions de reconnaissance pour l'astromobile au début de sa mission scientifique. Les tests effectués durant les cinq premiers vols programmés et le début de la phase opérationnelle pilote sont les suivantsModèle:,:

Premier vol dModèle:'Modèle:Langue. L'image a été prise depuis la caméra de navigation (Navcam) de l'hélicoptère, la trace visible est l'ombre de celui-ci projetée sur le sol martien.

Les cinq premiers vols de démonstration technologique

Détails des six premiers vols

N° vol	Objectif	Déroulement
1	Validation fonctionnement en vol	Vol effectué vers Modèle:Nobr du matin (vents faibles). Ascension à Modèle:Unité avec une vitesse verticale de Modèle:Unité, vol stationnaire durant Modèle:Unité et descente avec une vitesse verticale de Modèle:Unité (voir animation/vidéo en annexe).
2	Vol horizontal distance réduite	Vol jusqu'à Modèle:Unité de hauteur et quelques mètres de distance.
3	Vol horizontal distance accrue	Distance horizontale portée à Modèle:Unité.
4	Vol horizontal distance accrue	Distance horizontale portée à Modèle:Unité.
5	Objectif fixé en fonction des résultats des vols précédents	Vol sur une distance de Modèle:Unité. Altitude record de Modèle:Unité. Site d'atterrissage différent de celui de décollage.
6	Atterrissage sur un autre site jamais exploré et photographié	Premier vol de la phase opérationnelle pilote. Atterrissage impromptu à la suite d'oscillations incontrôlées en vol causées par un problème du système de navigation, mais Modèle:Anglais a survécu.

Le premier vol est réalisé avec succès le lundi Modèle:Date. Modèle:Langue devient le premier engin propulsé volant mis en œuvre sur un autre corps du système solaire que la Terre. Durant ce test d'une durée de 39 secondes l'hélicoptère s'élève de 3 mètres puis effectue un vol stationnaire avant de se reposerModèle:,.

Le second vol comprenant un déplacement horizontal de deux mètres est effectué le Modèle:Date.

Au cours du troisième vol qui a lieu le Modèle:Date, Modèle:Anglais effectue une boucle de Modèle:Nb à une altitude de Modèle:Nb en s'éloignant de Modèle:Nobr de son point de départModèle:,.

La première tentative de Modèle:4ème dModèle:'Modèle:Langue le Modèle:Date échoue car l'hélicoptère ne parvient pas à passer en mode vol. La seconde tentative, qui a lieu le Modèle:Date, est un succès et le vol dure Modèle:Nobr. Comme pour les deux vols précédents, l'hélicoptère monte d'abord à une altitude de Modèle:Nobr. Il vole ensuite vers le sud sur une distance de Modèle:Nobr puis revient à son point de départ couvrant ainsi une distance totale de Modèle:Nobr. Un nombre record d'images a été capturé, environ 60 au total pendant les 50 derniers mètres avant que l'hélicoptère ne fasse demi-tour.

Le Modèle:Date, peu avant le cinquième vol dModèle:'Modèle:Langue, un enregistrement sonore du quatrième vol, capté par un microphone placé sur l'astromobile Modèle:Langue, est publié par l'agence spatiale. Cet enregistrement est à la limite des capacités du système d'enregistrement car la très faible densité de l'atmosphère martienne (1 % à peine de celle de l'atmosphère terrestre) et sa composition très différente (96 % Modèle:CO2) réduisent la propagation du son. L'atmosphère très ténue de Mars atténue considérablement la propagation des ondes sonores qui sont également perçues comme beaucoup plus sourdes. Comme l'hélicoptère se trouve à plus de Modèle:Nobr du microphone de la Supercam du rover Modèle:Langue, les ingénieurs ont dû amplifier le signal sonore et soustraire le bruit de fond produit par les rafales de vent pour obtenir un rapport signal sur bruit audibleModèle:,.

Le cinquième vol a lieu le Modèle:Date. Modèle:Langue monte à une altitude de Modèle:Nb et parcourt une distance horizontale de Modèle:Nb à la vitesse de Modèle:Nb. Le vol dure Modèle:Nobr et, pour la première fois, l'hélicoptère ne retourne pas à son point de départ mais se pose sur un nouveau site d'atterrissage. Ce cinquième vol marque la fin de la phase de démonstration technologique de l'engin.

• Vidéos des premiers vols test dModèle:'Modèle:Langue, filmés par le rover Modèle:Anglais.
• 
  Vol test inaugural du Modèle:Date.
• 
  Second vol test du Modèle:Date.
• 
  Troisième vol test du Modèle:Date.

Une nouvelle phase de démonstration dédiée à l'évaluation des capacités opérationnelles d'un hélicoptère martien

Compte tenu des bons résultats obtenus durant les premiers vols (télécommunications, énergie, navigation) et la bonne santé dModèle:'Modèle:Langue, l'agence spatiale américaine décide dès le mois d'avril de prolonger l'expérience qui ne devait initialement durer que 30 jours. Cette nouvelle phase doit permettre d'évaluer les capacités d'un hélicoptère à réaliser des expériences de reconnaissance ainsi qu'à prendre en charge d'autres fonctions dans le cadre de futures missions martiennes.

Durant cette nouvelle phase, Modèle:Anglais doit accompagner Modèle:Langue ou même le précéder pour effectuer des opérations de reconnaissance aérienne pour déterminer les routes que peut emprunter l'astromobile, évaluer l'intérêt scientifique de sites et réaliser des images stéréos permettant de réaliser des cartes topographiques. La fréquence des vols devrait se ralentir et passer d'un vol tous les deux/trois jours à un vol toutes les deux à trois semaines pour ne pas générer d'interférences avec les opérations scientifiques de Modèle:Langue.

Sixième vol

Le sixième vol réalisé le Modèle:Date est un succès partiel, car en raison d'une défaillance technique, Modèle:Langue a dû interrompre celui-ci et se poser Modèle:Nb avant le site d'atterrissage prévu. Mais cet atterrissage a pu se faire en douceur et l'hélicoptère est toujours opérationnel. L'incident a été provoqué par le processus gérant la navigation de l'hélicoptère qui repose à la fois sur la centrale à inertie (IMU) et les images fournies par la caméra couleurs produisant des images du sol. La centrale à inertie, qui détermine la vitesse de déplacement, corrige ses résultats en utilisant les images du sol fournies par la caméra. Trente images sont prises chaque seconde. L'origine du problème provient d'une erreur de transmission d'une seule image par cette caméra au calculateur de navigation. La perte de données ainsi occasionnée a provoqué une erreur cumulée dans l'horodatage (timestamp) des images suivantes qui ont toutes été décalées dans le temps de quelques dizaines de millisecondes. Cela a suffi pour générer des erreurs de calcul de la position, de la vitesse, de l'altitude et de l'attitude de l'engin. Celui-ci s'est mis à osciller. Heureusement, la robustesse d'autres systèmes embarqués contrôlant la phase d'atterrissage et ne nécessitant pas les images de navigation a permis un atterrissage en douceur de l'hélicoptère. Malgré elle, la NASA a exploré les limites de l'enveloppe de vol dModèle:'Modèle:Langue et dispose ainsi de données inédites et acquises en conditions réelles dans l'atmosphère très ténue de Mars qui lui permettront peut-être d'améliorer la robustesse du programme de calcul de navigation autonome dModèle:'Modèle:Langue.

Septième vol

Le Modèle:Date, Modèle:Langue a réalisé un vol de Modèle:Nobr à une vitesse maximale de Modèle:Nb. Il a parcouru Modèle:Nb à une altitude de Modèle:Nb au-dessus du sol pour atterrir à un nouvel endroit non encore reconnu situé au sud de son lieu de départModèle:,Modèle:,. C'est le second vol de l'hélicoptère à avoir atterri sur un nouveau site sans l'avoir survolé au préalable. Cependant, l'équipe dModèle:'Modèle:Langue s'était assurée auparavant que le site d'atterrissage n'était pas trop accidenté grâce aux images de la caméra HiRISE embarquée à bord de l'orbiteur MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) de la NASA. L'objectif de ce vol était la collecte de photographies couleurs stéréos afin de tester la faisabilité de prises de vues aériennes pour faciliter la navigation du rover Modèle:Langue. Le vol s'est déroulé sans encombre.

Huitième vol

Le Modèle:Date, Modèle:Langue a volé environ Modèle:Nb dans la direction sud- sud-est (Modèle:Nobr dans le sens horlogique à partir du nord) pour atterrir sur le Modèle:Nobr, à environ 133,5 m de PersévéranceModèle:,. La durée du vol a été de 77,4 secondes, l'altitude maximale de Modèle:Nb, la distance horizontale de Modèle:Nb, la vitesse maximale de 4 m/s. Le vol a été couronné de succès.

Le Modèle:Date, le JPL a également annoncé avoir téléchargé la semaine précédente une mise à jour du programme de contrôle de vol pour résoudre définitivement le problème du micro-contrôleur ("watchdog"), et que le test du rotor et le huitième vol ont confirmé que la mise à jour fonctionnait.

La NASA doit encore réaliser une autre mise à jour critique affectant une partie importante du logiciel de contrôle de vol afin de pouvoir résoudre les problèmes rencontrés lors du sixième vol avec la surcharge du processeur central (CPU) due à la lourdeur du transfert des photos de la caméra couleur (Modèle:Nobr). Le problème n'étant pas encore résolu, les Modèle:Nobr et 8 n'ont pas utilisé la caméra couleur afin d'éviter de répéter l'incident du Modèle:Nobr. Cette mise à jour importante devrait être faite avant le neuvième vol.

Neuvième vol

Lors du neuvième vol réalisé le Modèle:Date , Modèle:Langue parcourt une distance record de 625 m (aller simple) en 166,4 secondes en direction du sud à la vitesse de 5 m/s. Il survole le site de Modèle:Langue particulièrement intéressant sur le plan scientifique, mais difficile d'accès pour Modèle:Langue du fait de ses ondulations sableuses. Ce neuvième vol est risqué en raison de la topographie inégale du terrain. Le survol du site de Modèle:Langue couvert de dunes de sable de hauteur variable rend difficile la tâche du système de navigation qui s'appuie sur les images du sol pour déterminer la trajectoire. même si l'hélicoptère ralentit lors de la partie la plus délicate de son parcours. Il s’est posé sans encombre au point FModèle:,Modèle:,.

Dixième vol

Le dixième vol qui a lieu le Modèle:Date. dure 165,4 secondes. Modèle:Langue parcourt une distance de 233 m à 12 m d’altitude et à une vitesse moyenne de 5 m/s. Entre les points de départ et d’arrivée (nouveau site d’atterrissage G), Modèle:Langue se dirige vers le sud puis l’ouest en survolant les Modèle:Langue (Modèle:Coord) et huit points prédéfinis dont il prend à chaque fois deux photographies couleur, permettant ainsi de réaliser une représentation stéréoscopique du terrain. Ces photographies sont utilisées pour préparer l'étude des Modèle:Langue par l'astromobile Modèle:LangueModèle:,Modèle:,.

Onzième vol

Le onzième vol a eu lieu le Modèle:Date Modèle:,. Ce vol est une étape de transition destinée à déplacer l’hélicoptère vers un nouvel endroit scientifiquement intéressant pour l'astromobile Modèle:Langue et d’où Modèle:Langue pourra le guider dans ses missions de reconnaissance. Le vol a duré Modèle:Nobr. Le déplacement de Modèle:Nb en direction du nord-ouest s’est effectué à une altitude maximale de Modèle:Nb et à la vitesse maximale de Modèle:Nb. Modèle:Anglais atterrit sur le site H (Modèle:Coord. Depuis cette nouvelle base il pourra survoler la partie sud de Modèle:Langue qui présente un intérêt géologique.

Douzième vol

Le Modèle:Date, Modèle:Langue a réalisé son douzième vol à une altitude de Modèle:Nobr et à une vitesse de Modèle:Nb afin de survoler la région sud de Modèle:Langue lors d’un trajet aller et retour de Modèle:Nobr avant de revenir se poser à son point de départ (site H, Modèle:Coord). L'hélicoptère est resté en l'air pendant Modèle:Nobr. C'est la durée de vol la plus longue effectuée jusqu'à présent et le deuxième parcours le plus long, le rayon d'action dModèle:'Modèle:Langue étant surtout limité par l'échauffement de son moteur essentiellement fonction de la durée du vol. Le but de l’opération était de prendre une dizaine d’images couleurs stéréoscopiques afin d'assister l’équipe de Modèle:Langue dans le choix des éléments les plus pertinents à étudier sur ce site. L’hélicoptère totalise Modèle:Nobr de vol cumulées au cours de ses Modèle:Nobr.

Treizième vol

Le treizième vol dModèle:'Modèle:Langue a eu lieu le Modèle:Date (Sol 193). L'hélicoptère fait une boucle deux fois plus courte Modèle:Nobr que celle du vol précédent Modèle:Nobr pour une durée comparable (Modèle:Nb). Le vol est réalisé à plus basse altitude (Modèle:Nb) et à plus faible vitesse (Modèle:Nb) pour améliorer la qualité des prises de vue. L’objectif est d’obtenir une dizaine d’images couleurs détaillées d’une zone particulière de la région de Séítah sud. Il s'agit de compléter le relèvement topographique de la crête et des flancs d'une dune dans la direction sud-ouest, c.-à-d. en sens opposé des prises de vue du vol précédent (N° 12, photographies dans la direction nord-est). Après s’être éloigné de son point de départ (Modèle:Coord) d’une distance de Modèle:Nb, Modèle:Langue est revenu s’y poser.

Le Modèle:13e de Modèle:Lang filmé par la caméra Mastcam-Z de l'astromobile positionné à Modèle:Nobr de distance (Modèle:Date).

Quatorzième vol : Conjonction solaire et test d'augmentation de la vitesse de rotation (Modèle:Date)

En raison de l'allongement de sa mission, Modèle:Langue est amené à voler dans des conditions météorologiques non prévues et dégradées du fait du cycles des saisons sur Mars. Avec l'accroissement progressif de la température au printemps et en été, la densité de l'air diminue. Elle se réduit de Modèle:Unité à Modèle:Unité. L'enveloppe de vol dModèle:'Modèle:Langue a été conçue pour des densités de l'air comprises entre Modèle:Unité et Modèle:Unité, soit l'équivalent de Modèle:Unité de la densité de l'atmosphère terrestre au niveau de la mer. A la conception de l'hélicoptère, il était prévu quModèle:'Modèle:Langue dispose d'une réserve de puissance de Modèle:Unité pour le décollage et les phases ascensionnelles de ses vols. Avec la baisse de la pression atmosphérique, Modèle:Langue ne dispose plus que d'une marge de Modèle:Unité et s'approche des conditions de décrochage aérodynamique provoquées par la perte de portance. La NASA décide donc d'augmenter la vitesse de rotation du rotor et de la faire passer à Modèle:Unité (révolutions par minute) pour regagner de la puissance. Cela implique de plus grandes sollicitations pour l'hélicoptère. Non seulement la puissance à fournir par les batteries est plus élevée, mais les forces exercées sur les pales du rotor sont accrues. La vitesse à l'extrémité des pales s'approche de Mach Modèle:Unité, ce qui crée une traînée plus importante et risque aussi de provoquer des vibrations intempestives si la structure de l'hélicoptère entre en résonance. Le but de ce quatorzième vol est donc de tester le comportement de l'appareil dans ces conditions limites

Un premier essai statique (au sol), effectué le Modèle:Date, teste le comportement de l'hélicoptère. L'objectif est de s'assurer que le niveau des vibrations produites ne perturbe pas le fonctionnement des capteurs et qu'elles ne sont pas susceptibles d'endommager la structure lorsque la vitesse de rotation du rotor est portée à Modèle:Unité par minute. Modèle:Langue réussit ce test et un vol est programmé pour le Modèle:Date. L'hélicoptère devait s'élever jusqu'à une altitude de Modèle:Unité avant de se poser. Mais ce vol est annulé car, durant les vérifications avant vol, l'hélicoptère signale une anomalie (oscillation de Modèle:Nobr autour de la position attendue) au niveau de deux des servo-moteurs qui contrôlent l'angle des pales. Deux explications sont envisagées : une usure due à un nombre de vols plus élevé que prévu qui aurait augmenté le jeu entre les pièces ou un phénomène d'oscillation généré par la vitesse de rotation du rotor plus élevée que prévu dans les spécifications. Les ingénieurs disposent de plusieurs semaines pour identifier l'origine du problème car les opérations sur Mars doivent marquer une pause du fait de la conjonction solaire martienne qui doit durer jusqu'à la mi-Modèle:Date. Durant cette période, Mars, vu de la Terre, se situe derrière le soleil, ce qui interrompt les communications entre l'astromobile et le centre de contrôle sur TerreModèle:,.

Le Modèle:Date, les communications avec l'astromobile sont rétablies et Modèle:Langue effectue un vol très court (Modèle:Nobr) au cours duquel il s'élève à Modèle:Nobr au-dessus du sol et il effectue une translation horizontale de Modèle:Nobr. Pour la première fois la caméra de navigation réalise des photos en noir et blanc à une fréquence élevée (Modèle:Nobr par seconde). Ce quatorzième vol, peu spectaculaire mais réussi, permet de valider la poursuite des opérations dans les conditions dégradées par la baisse de densité de l'atmosphère.

Le défi de l'hiver martien (mai-décembre 2022)

À compter de Modèle:Date, l'hélicoptère doit subir l'hiver martien, d'une durée de six mois, caractérisé par des nuits très froides (la température peut chuter jusqu'à Modèle:Unité) et des tempêtes de poussière qui, en obscurcissant le ciel et en recouvrant les cellules solaires de particules, limitent la capacité de recharge des six accumulateurs lithium-ion qui fournissent l'énergie. Or ceux-ci comme certains composants électroniques de l'hélicoptère ne sont pas conçus pour résister à de telles températures. L'hélicoptère dispose de résistances chauffantes pour que la température des composants les plus fragiles ne chute pas sous un certain seuil mais ces radiateurs nécessitent de l'énergie pour pouvoir fonctionner.

Le Modèle:Date, l'astromobile ne parvient pas à reprendre contact avec l'hélicoptère. En effet celui-ci a dû, durant la nuit, arrêter son ordinateur interne pour préserver le peu d'énergie disponible pour les résistances chauffantes. Le lendemain, les cellules solaires permettent le redémarrage de l'électronique mais l'horloge interne de l'hélicoptère a été réinitialisée. Ne disposant plus d'une horloge synchronisée avec celle de l'astromobile, Modèle:Langue tente de contacter celui-ci à une heure où il n'est pas à l'écoute (les sessions de télécommunications entre les deux engins se font sur des plages de temps bien précises). Les ingénieurs modifient la programmation pour que l'astromobile maintienne son canal de communications ouvert durant toute la journée du Modèle:Date et le contact avec Modèle:Langue peut être rétabli. Pour que l'incident ne se reproduise pas, les ingénieurs de la NASA prennent temporairement une décision risquée car non prévue à la conception de l'hélicoptère. Le seuil de déclenchement des résistances chauffantes est abaissé de Modèle:Nb à Modèle:Nb, ce qui doit limiter l'énergie consommée et permettre au bout de quelques jours de recharger suffisamment les accumulateurs pour reprendre un mode de fonctionnement normal. Quelques jours plus tard, les ingénieurs constatent que cette décision a été la bonne et un nouveau vol est programmé (le Modèle:29e). La menace représentée par la baisse des températures devrait toutefois persister jusqu'en octobreModèle:,.

Défaillance de l'inclinomètre

L'inclinomètre est un capteur de l'hélicoptère qui fournit avant le décollage l'inclinaison de celui-ci par rapport à la verticale. Cette donnée est utilisée pour définir la trajectoire suivie au décollage. Les ingénieurs de la NASA découvrent en préparant le 29Modèle:E vol que ce capteur est tombé en panne. Une solution de secours avait été préparée avant cette défaillance. Un patch est téléchargé pour que les données fournies par l'inclinomètre soient désormais obtenues à partir des sorties de la centrale à inertie. Le résultat est moins précis mais suffisant pour permettre la reprise des vols.

Interruption hivernale des vols

Le Modèle:Date, l'hélicoptère effectue son Modèle:29e relativement court. Mais les vols sont interrompus les deux mois suivants pour laisser passer les tempêtes de poussière qui atteignent leur paroxysme en juillet.

Reprise des vols (aout 2022)

Mi-août il fait toujours aussi froid (Modèle:Nb durant la nuit) mais le ciel est plus clair, ce qui permet la reprise de vols qui seront toutefois brefs pour ne pas trop solliciter les accumulateurs. Les ingénieurs vérifient que l'hélicoptère est toujours en état de voler après ce long arrêt hivernal en faisant un test statique du fonctionnement du rotor. Celui-ci est d'abord mis en rotation à une vitesse de Modèle:Nobr par minute le Modèle:Date, puis de Modèle:Nb par minute le Modèle:Date. Les résultats satisfaisants permettent la reprise des vols.

Au cours des six mois suivants, une dizaine de vols sont effectués et permettent à l'hélicoptère de suivre l'astromobile dans ses déplacements (pour les liaisons avec la Terre, qui passent par Modèle:Anglais, l'hélicoptère ne doit pas trop s'éloigner de celui-ci). Mais l'hiver martien se prolonge avec des tempêtes de poussière qui persistent jusqu'en Modèle:Date, limitant la durée de ces vols. Ce n'est finalement que fin janvier que les batteries parviennent à retrouver un taux de charge de 90 % en fin de journée, permettant d'envisager des vols de longue durée. Cette restauration des capacités d'Modèle:Anglais vient à point pour permettre de suivre l'astromobile dans son exploration du sommet du delta. Celle-ci constitue un nouveau défi car le terrain très irrégulier pourrait entraîner la perte des liaisons entre l'hélicoptère et l'astromobile.

Exploration de la partie amont du delta (janvier 2023-janvier 2024)

En Modèle:Date, l'astromobile Modèle:Anglais commence à explorer la partie amont du delta, caractérisée par des terrains relativement jeunes particulièrement intéressants sur le plan scientifique. Pour atteindre les sites les plus prometteurs, il est prévu que l'astromobile effectue un transit rapide en s'enfonçant dans un canyon relativement encaissé et étroit, qui rend la navigation difficile. Dans ce contexte, l'équipe projet assigne à l'hélicoptère un rôle important : effectuer des missions de reconnaissance qui permettent d'identifier à l'avance les obstacles situés sur la trajectoire de l'astromobile (il s'agit notamment de vérifier si les photos prises par le satellite MRO, utilisées par l'équipe chargée de la navigation, sont fiables) et de trouver les sites intéressants à étudier. Néanmoins le relief de la région handicape l'hélicoptère à deux titres : d'une part, pour maintenir la liaison avec la Terre, il doit rester en contact visuel avec l'astromobile, qui lui sert de relais télécom, sans obstacle entre les deux engins ; d'autre part, la trajectoire de l'hélicoptère ne doit pas lui faire survoler l'astromobile pour ne pas risquer d'endommager ce dernier en cas de mauvais fonctionnement de son système de navigation ou de panne mécanique, ce qui devient difficile du fait de l'étroitesse du canyon dans lequel Modèle:Anglais circule. Le premier vol dans cette nouvelle région a lieu le Modèle:Date (vol Modèle:Numéro). Pour remplir ses objectifs, il est prévu que l'hélicoptère devance systématiquement de deux jours l'astromobile, mais cet objectif se révèle difficile à tenir. Pour y parvenir, la fréquence des vols et la vitesse en vol sont augmentées (lors du Modèle:Nobr, l'hélicoptère établit un nouveau record de vitesse, de Modèle:Unité).

Accident et fin de mission

Le Modèle:Date, Modèle:Anglais subit une panne au cours de son Modèle:72e, la NASA perdant temporairement le contact avec l'hélicoptère avant de le retrouver deux jours plus tard. Ce vol avait pour but de vérifier le fonctionnement dModèle:'Modèle:Anglais, après un atterrissage prématuré au cours du précédent, mais la communication entre l'hélicoptère et l'astromobile se coupe plus tôt que prévu, au cours de la descente. Le Modèle:Date, la NASA annonce avoir constaté, sur des images quModèle:'Modèle:Anglais a prises de son ombre, des dommages à une des pales, dont il manque environ Modèle:Unité . En janvier 2025, la NASA publie une étude qui indique que quatre pales se seraient en fait brisées en raison des mouvements de roulis et de tangage dus à l'accrochage des pieds de l'appareil sur la crête de la dune sur laquelle il s'est posé.

Synthèse des vols effectués

Source.

N°	Date	Distance horizontale	Altitude maximale	Vitesse maximale	Durée (secondes)	Remarques
1	19 avril 2021	0 m.	3 m.	0 m/s	39,1 s.
2	22 avril 2021	4 m.	5 m.	0,5 m/s	51,9 s.
3	25 avril 2021	100 m.	5 m.	2 m/s	80,3 s.
4	30 avril 2021	266 m.	5 m.	3,5 m/s	116,9 s.
5	7 mai 2021	129 m.	10 m.	2 m/s	108,2 s.
"Vols opérationnels"
6	22 mai 2021	215 m.	10 m.	4 m/s	139,9 s.
7	8 juin 2021	106 m.	10 m.	4 m/s	62,8 s.
8	21 juin 2021	160 m.	10 m.	4 m/s	77,4 s.
9	5 juillet 2021	625 m.	10 m.	5 m/s	166,4 s.
10	24 juillet 2021	233 m.	12 m.	5 m/s	165,4 s.
11	4 aout 2021	383 m.	12 m.	5 m/s	130,9 s.
12	16 aout 2021	450 m.	10 m.	4,3 m/s	169,5 s.
13	4 septembre 2021	210 m.	8 m.	3,3 m/s	160,5 s.
14	24 octobre 2021	2 m.	5 m.	0,5 m/s	23 s.
15	6 novembre 2021	407 m.	12 m.	5 m/s	128,8 s.
16	20 novembre 2021	116 m.	10 m.	1,5 m/s	39,1 s.
17	5 décembre 2021	187 m.	10 m.	2,5 m/s	116,8
18	15 décembre 2021	230 m.	10 m.	2,5 m/s	124,3 s.
19	7 février 2022	63 m.	10 m.	1 m/s	99,8 s.
20	25 février 2022	391 m.	10 m.	4,4 m/s	130,3 s.
21	10 mars 2022	370 m.	10 m.	3,85 m/s	129,2 s.	Début de la saison hivernale. Durant 8 mois, l’hélicoptère dispose d’une énergie limitée qui ne lui permet que des vols courts.
22	19 mars 2022	68 m.	10 m.	1 m/s	101,4 s.
23	23 mars 2022	358 m.	10 m.	4 m/s	129,1 s.
24	3 avril 2022	47 m.	102 m.	1,45 m/s	69,5 s.
25	8 avril 2022	704 m.	10 m.	5,5 m/s	161,3 s.
26	19 avril 2022	360 m.	8 m.	3,8 m/s	159 s.
27	23 avril 2022	307 m.	10 m.	3 m/s	152,9 s.
28	29 avril 2022	418 m.	10 m.	3,6 m/s	152,4 s.
29	11 juin 2022	179 m.	10 m.	5,5 m/s	66,6 s.	Premier vol après la "résurrection de l'hélicoptère". Une pause de deux mois est effectuée pour laisser passer les tempêtes de poussière hivernales.
30	20 aout 2022	2 m.	5 m.	0,5 m/s	33,3 s.	Les tempêtes de poussière se calment autorisant des vols courts.
31	6 septembre 2022	97 m.	10 m.	4,75 m/s	56,6 s.
32	17 septembre 2022	94 m.	10 m.	4,75 m/s	55,3 s.
33	24 septembre 2022	111 m.	10 m.	4,75 m/s	55,2 s.
34	22 novembre 2022	0 m.	0 m.	0 m/s	18,3 s.
35	3 décembre 2022	15 m.	14 m.	3 m/s	52 s.
36	10 décembre 2022	110 m.	10 m.	5,5 m/s	60,5 s.
37	17 décembre 2022	62 m.	10 m.	3 m/s	55,2 s.
38	4 janvier 2023	111 m.	10 m.	3,5 m/s	74,3 s.
39	11 janvier 2023	140 m.	10 m.	4 m/s	78,7 s.
40	19 janvier 2023	178 m.	10 m.	3,2 m/s	91,61 s.
41	27 janvier 2023	183 m.	10 m.	3 m/s	109,1 s.
42	4 février 2023	248 m.	10 m.	3 m/s	137,2 s.
43	16 février 2023	390 m.	12 m.	4 m/s	146 s.	Les tempêtes de poussière se calment enfin permettant la reprise des vols longs.
44	19 février 2023	334 m.	12 m.	3,5 m/s	141,3 s.
45	22 février 2023	496 m.	12 m.	6 m/s	144,5 s.
46	25 février 2023	445 m.	12 m.	5,3 m/s	135,9 s.
47	9 mars 2023	440 m.	12 m.	5,3 m/s	146,1 s.
48	21 mars 2023	398 m.	12 m.	4,65 m/s	149,9 s.
49	2 avril 2023	282 m.	16 m.	6,5 m/s	142,7 s.
50	13 avril 2023	322 m.	18 m.	4,6 m/s	145,7 s.
51	22 avril 2023	188 m.	12 m.	4 m/s	136,9 s.
52	26 avril 2023	363 m.	12 m.	3,8 m/s	145 s.	Le contact est perdu lors de l'atterrissage du fait de reliefs s'interposant entre l'hélicoptère et l'astromobile mais la liaison est rétablie le 28 juin.
53	22 juillet 2023	142,5 m.	5 m.	2,5 m/s	74,9 s.
54	3 aout 2023	0 m.	5 m.	0 m/s	24,4 s.
55	12 aout 2023	264 m.	10 m.	4,7 m/s	142,9 s.
56	25 aout 2023	410 m.	12 m.	5,3 m/s	140,9 s.
57	3 septembre 2023	217 m.	10 m.	3 m/s	128,6 s.
58	11 septembre 2023	174 m.	10 m.	3 m/s	106,8 s.
59	16 septembre 2023	0 m.	20 m.	0 m/s	142,6 s.
60	25 septembre 2023	340 m.	16 m.	8 m/s	132,8 s.
61	05 octobre 2023	0 m.	24 m.	0 m/s	129,5 s.
62	12 octobre 2023	268 m.	18 m.	10 m/s	121,1 s.
63	19 octobre 2023	579 m.	12 m.	6.3 m/s	142,6 s.
64	27 octobre 2023	411 m.	12 m.	5.8 m/s	139,1 s.
65	02 novembre 2023	7 m.	10 m.	1 m/s	48 s.
66	03 novembre 2023	1 m.	3 m.	1 m/s	23 s.
67	02 décembre 2023	393 m.	12 m.	5,3 m/s	135,9 s.
68	15 décembre 2023	702 m.	16 m.	10 m/s	131,1 s.
69	20 décembre 2023	705 m.	16 m.	10 m/s	135,4 s.
70	22 décembre 2023	260 m.	12 m.	3 m/s	132,9 s.
71	06 janvier 2024	0 m.	12 m.	7 m/s	35 s.
72	18 janvier 2024	0 m.	12 m.	0 m/s	32 s.

Vers une utilisation future à des fins opérationnelles

Des résultats qui ouvrent des perspectives nouvelles pour l'exploration martienne

Alors que l'objectif était de réaliser des vols durant Modèle:Nobr martiens, Modèle:Langue continue de fonctionner début Modèle:Date soit Modèle:Nobr après l'atterrissage de Modèle:Anglais sur Mars. Courant Modèle:Date, il avait effectué Modèle:Nobr (Modèle:Nobr de vol en temps cumulé), parcouru Modèle:Nobr, effectué Modèle:Nobr et atterrissages, pris des milliers de photos avec sa caméra de navigation et plusieurs centaines de photos couleurs haute définition. Il a largement démontré sa valeur aussi bien pour les taches scientifiques que pour les opérateurs planifiant les déplacements de l'astromobile. Son état lui permet de continuer à accompagner l'astromobile sur le sommet du delta qui doit être exploré en 2023Modèle:,.

Modèle:Langue a démontré qu'un hélicoptère martien disposait de la capacité unique d'atteindre des sites inaccessibles par tout autre moyen, notamment par un engin sur roues, comme les dunes de Seitah dans le cratère Jezero. Un hélicoptère permettrait d'étudier les parois verticales d'un cratère ou de pénétrer dans des tubes de lave. Leur masse peu élevée permettrait d'envisager une mission sur les hauts plateaux de Mars que les astromobiles ne peuvent explorer (en altitude, la couche atmosphérique n'est pas assez importante pour freiner suffisamment les engins spatiaux arrivant à grande vitesse sur Mars). Un aérobot (hélicoptère ou autre engin volant) peut franchir de grandes distances. Le rayon d'action d'Modèle:Anglais a été volontairement limité à un kilomètre car il s'agissait d'un prototype. Un hélicoptère plus lourd pourrait franchir plusieurs dizaines de kilomètres. Ce changement d'échelle permettrait de lancer une exploration exhaustive de la planète Mars, d'explorer les calottes polaires de Mars ou d'étudier l'immense canyon de Valles Marineris. La surface de la planète Mars a été photographiée avec une résolution spatiale moyenne par les satellites placés en orbite basse comme MRO et quelques sites ont été photographiés de manière détaillée par les astromobiles martiens. Un aérobot dispose de la capacité unique d'emporter des caméras et des instruments scientifiques permettant d'effectuer des observations à une altitude de quelques mètres et même de quelques centimètres sur l'ensemble de la planète. Enfin l'aérobot permet d'envisager une nouvelle manière d'explorer Mars grâce à sa capacité à se déplacer sans intervention humaine, son rayon d'action et sa capacité à déplacer des charges d'un endroit à un autre. Des instruments pourraient ainsi être positionnés à un endroit puis déplacés sur un autre site pour recueillir de nouvelles données.

Vers une mission martienne centrée sur un hélicoptère lourd ?

Sans attendre la fin des tests dModèle:'Modèle:Langue sur la planète Mars, la NASA a commencé à étudier une deuxième génération d'hélicoptère, capable cette fois de remplir une mission scientifique sur la planète Mars, avec une portée de Modèle:Unité entre deux recharges de ses batteries et un temps de vol maximal de Modèle:Unité. La principale contrainte est le volume nécessaire pour stocker les pales des rotors. Selon une étude de la NASA publiée début 2020, le véhicule de descente des missions martiennes existantes de type Modèle:Langue utilisé par les astromobiles MER comme Sojourner (atterrisseur de Modèle:Unité de diamètre intérieur) pourrait transporter un hélicoptère d'une vingtaine de kilogrammes de type hexacoptère (six rotors) capable d'emporter une charge utile (instruments scientifiques, caméras) de Modèle:Unité. Le volume disponible dans l'étage de descente permettrait d'embarquer des équipements supplémentaires comme un système de télécommunications permettant des liaisons directes avec la Terre, des instruments scientifiques, etc.

Une première utilisation opérationnelle : la mission Modèle:Anglais

vue d'artiste d'un des deux hélicoptères qui seront chargés de récupérer à l'aide d'un manipulateur à deux doigts les tubes contenant les échantillons de sol si l'astromobile Modèle:Lang ne parvient pas à les déposer sur le site prévu (vue d'artiste).

Modèle:Article détaillé La mission Modèle:Lang développée par la NASA en collaboration avec l'Agence spatiale européenne a pour objectif de ramener sur Terre les échantillons de sol martien prélevés par l'astromobile Modèle:Anglais. Pour remplir cet objectif la mission prévoit d'envoyer un atterrisseur, Modèle:Lang (SRL), emportant un bras téléopéré permettant de récupérer les tubes contenant les échantillons de sol. Si ces derniers se trouvent hors de portée de l'atterrisseur à la suite d'une panne de Modèle:Anglais, SRL dispose de deux hélicoptères Modèle:Lang équipés d'une pince pour récupérer les tubes là où ils ont été déposés.

Les deux hélicoptères Modèle:Lang sont directement dérivés de l'hélicoptère Modèle:Lang utilisé de manière expérimentale à partir de 2021 sur le sol martien dans le cadre de la mission Modèle:Lang dont ils reprennent l'architecture et la taille. Disposant d'un rotor de Modèle:Nobr de diamètre et hauts de Modèle:Nobr, ils ont une masse de Modèle:Nobr (poids de Modèle:Nobr sur Mars). Ils se distinguent de Modèle:Lang par leur train d'atterrissage - les quatre pieds sont remplacés par des roues de Modèle:Nobr de diamètre et de Modèle:Nobr de large), ce qui leur permet de se déplacer sur le sol pour effectuer des déplacements courts, et par la présence d'une pince articulée qui sera utilisée pour saisir les tubes d'échantillons. Leur vitesse horizontale maximale est de 5 mètres par seconde (environ Modèle:Nb), leur rayon d'action est de Modèle:Nobr et l'altitude maximale est de Modèle:Nobr. L'énergie est fournie par des panneaux solaires qui chargent des accumulateurs lithium-ion.

L'aérobot Modèle:Anglais

Modèle:Article détaillé Il est très probable que les recherches réalisées pour la conception dModèle:'Modèle:Langue seront utilisées pour le développement de la mission Modèle:Langue. Cet aérobot de type aérogire d'une masse de Modèle:Nb doit s'envoler en 2027 à destination du plus grand satellite de Saturne Titan. Son objectif est d'effectuer de multiples vols de courte durée pour étudier la basse atmosphère et la surface de Titan. Pour disposer de suffisamment d'énergie pour fonctionner et survivre à une température moyenne de Modèle:Nb, l'engin spatial dispose d'un générateur thermoélectrique à radioisotope.

Code OACI

Le Modèle:Date, Modèle:Anglais a procédé à son premier vol sur Mars depuis le cratère Jezero. En conséquence, l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI) a attribué à l'hélicoptère l'indicatif à trois lettres IGY et l'indicatif d'appel INGENUITY, tandis que le cratère Jezero a reçu le code JZRO. C'est le seul site à avoir J en première lettreModèle:,Modèle:,.

Notes et références

Bibliographie

• Modèle:Lien conférence Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Ouvrage Modèle:Commentaire biblio SRL
• Modèle:Ouvrage.
• Modèle:Article.

Voir aussi

Articles connexes

• Aérobot
• Dragonfly : aérobot qui doit explorer la lune Titan.
• Exploration de Mars par Perseverance : déroulement des tests à la surface de Mars.
• Mars 2020 : mission au cours de laquelle l'hélicoptère est testé.

Vidéos

• 
  Vidéo des tests de déploiement de l'hélicoptère sur le sol de Mars.
• 
  Animation montrant un vol de l'hélicoptère.

Liens externes

• NASA Mars Helicopter flight log: accès direct aux données des vols dModèle:'Modèle:Anglais