Des ingénieurs du JPL de la NASA ont réussi à propulser de nouvelles pales de rotor d’hélicoptère au-delà du mur du son en mars, augmentant la portance de 30% pour de futures missions sur Mars, selon des annonces rapportées récemment.
Essais supersoniques dans le simulateur spatial du JPL
L’agence spatiale américaine a mené ses expériences dans la chambre de la chambre du simulateur spatial de 25 pieds du JPL en Californie du Sud. Au cours de 137 essais, les chercheurs ont soumis un rotor à trois pales, fabriqué par AeroVironment de Simi Valley, à des flux d’air croissants tout en augmentant la vitesse de rotation. L’objectif était de vérifier si les pales pouvaient dépasser le régime transsonique en toute sécurité dans une atmosphère recréant les conditions martiennes.
Al Chen, responsable du programme d’exploration de Mars au JPL, a déclaré que la NASA avait connu un grand succès avec l’hélicoptère Mars Ingenuity, mais que ces aéronefs de nouvelle génération étaient sollicités pour accomplir encore davantage sur la planète rouge. Il a ajouté qu’il ne s’agissait pas d’une demande facile et que, bien que tout soit difficile sur Mars, y voler relevait de ce qu’il y a de plus ardu en raison d’une atmosphère si incroyablement mince qu’il est difficile d’y générer de la portance, alors même que Mars possède une gravité importante.
Al Chen, Mars Exploration Program manager at JPL
La NASA cherche à équiper ses prochains aéronefs d’instruments scientifiques et de capteurs de pointe. L’appareil de démonstration technologique initial n’emportait aucun outil de mesure.
Les défis aérodynamiques d’une atmosphère mince
Voler sur la planète rouge représente un défi d’ingénierie considérable en raison de la faible densité atmosphérique. L’air y est environ 1% aussi dense que sur Terre, ce qui complique la génération de portance malgré une gravité importante. Pour compenser, les pales doivent approcher la vitesse du son. Alors qu’au niveau de la mer sur Terre le mur du son est atteint à environ 1 223 km/h (760 mph), il descend à environ 869 km/h (540 mph) sur Mars en raison d’une composition riche en dioxyde de carbone et de températures froides.
Durant les 72 vols de la mission précédente, les pales en mousse à revêtement composite restaient sous les 2 700 tours par minute. Cette limite évitait les turbulences imprévisibles proches du mur du son et protégeait les pales contre les rafales soudaines dues aux tourbillons de poussière.
Repousser les limites au-delà de Mach 1
Les ingénieurs ont voulu s’affranchir de cette restriction pour accorder davantage de performances aux futurs véhicules aériens. Les pales d’Ingénuity maintenaient leurs extrémités à Mach 0.7 en l’absence de vent afin d’éviter le passage supersonique en cas de vent de face. La nouvelle campagne de tests valide désormais des vitesses supérieures.
Jaakko Karras, responsable des essais de rotors au JPL, a affirmé que si Chuck Yeager avait été présent, il aurait indiqué que la situation pouvait devenir délicate autour de Mach 1. Il a souligné qu’en tenant compte de cela, les vols d’Ingénuity avaient été planifiés de manière à maintenir l’extrémité des pales du rotor à Mach 0.7 sans vent, afin qu’en cas de vent de face martien en vol, les extrémités du rotor ne devinrent pas supersoniques, mais qu’en recherchant de meilleures performances pour les aéronefs martiens de nouvelle génération, il était nécessaire de s’assurer que les rotors pouvaient tourner plus vite en toute sécurité.
Jaakko Karras, rotor test lead au JPL
Ces avancées technologiques permettent d’envisager des charges utiles plus lourdes pour l’exploration aérienne à basse altitude, ouvrant la voie à une nouvelle génération de véhicules d’exploration robotique et humaine.