Cet article concerne les détails techniques de l'hélicoptère Ingenuity embarqué dans la missionMars 2020. Pour la mise en œuvre de l'hélicoptère sur le sol martien, voirExploration de Mars par Perseverance. Pour l'album d'Ultravox, voirIngenuity.
| Organisation |  NASA |
|---|---|
| Constructeur | JPL |
| Vaisseau mère | Mars 2020/astromobile Perseverance |
| Type engin | Aérobot de typehélicoptère |
| Rôle | Engin expérimental |
| Statut | Mission achevée après 72 vols |
| Site exploré | Cratère Jezero (planèteMars) |
| Début de mission opérationnelle | |
| Fin de mission | |
| Durée de vie | 2 ans et 9 mois |
| Rayon d'action | 600 mètres |
|---|---|
| Vitesse | Horizontale :10 m/s Verticale :3 m/s |
| Masse | 1,8 kg(dont 273 g de batteries) |
| Dimensions | Fuselage : 13,6 × 19,5 cm Diam. rotors : 1,21 m |
| Propulsion | Rotors |
| Source d'énergie | Cellules solaires |
| Accumulateurs | Batteries lithium-ion |
| Autre caractéristique | Plafond vol : 20 mètres Durée vol : 160 secondes |
| Charge utile | Caméras couleur |
|---|
Ingenuity, surnomméGinny, est un petithélicoptère d'un peu moins de deux kilogrammes développé par l'agence spatialeaméricaine, laNASA, qui est mis en œuvre à titre expérimental sur le sol de la planèteMars au cours de la missionMars 2020, lancée le à bord d'une fuséeAtlas V et dont l'atterrissage a eu lieu le. L'hélicoptère est embarqué à bord duroverPerseverance avant d'être déposé le sur le sol martien.
Le, 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 parune atmosphère très ténue limitant la portance et par des délais de communication qui interdisent tout contrôle direct du vol par un opérateur humain.
Ingenuity est unhélicoptère de1,8 kilogramme disposant de deuxrotors contrarotatifs coaxiaux. Il tire son énergie de sixbatteries lithium-ion rechargées par descellules solaires qui lui permettent de voler160 secondes et de parcourir au maximum600 mètres. Son système de navigation lui permet de suivre sans intervention humaine un trajet pré-programmé. Sa seule charge utile est une caméra.
Ingenuity prouve largement ses capacités en effectuant en tout72 vols et en parcourant un total de 17 km, pour un temps de vol total de128,8 minutes. L'hélicoptère realise de nombreuses photos aériennes, utilisées par les pilotes de l'astromobilePerseverance 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 du72e vol le.
Ingenuity a ouvert de nouvelles perspectives pour l'exploration de Mars. L'architecture de lamission 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'astromobilePerseverance en cas de panne de celui-ci.
L'exploration dusystème solaire à l'aide de robots débute à la fin desannées 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 ourover). 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 : cesaérobots 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 etNeptune). Vénus, qui dispose d'une atmosphère dense, est la première destination d'un aérobot et reste la seule jusqu'en 2021 : en 1985, unballon équipé d'instruments scientifiques est largué par la sonde spatiale soviétiqueVega et étudie avec succès l'atmosphère de Vénus[1]. 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 lapression atmosphérique présente sur Terre) n'offre qu'uneportance 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 être150 fois plus volumineux que son équivalent largué à50 kilomètres 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[2].
Une étude suggérant le recours à un hélicoptère autonome pour explorer Mars est publiée en 2002[3]. En 2014, un article décrivant le concept d'hélicoptère martien préfigurantIngenuity, est publié parAeroVironment et leJet Propulsion Laboratory[4]. En, l'agence spatiale américaine (laNASA) décide, après une phase d'évaluation, que la missionMars 2020 embarquera, à titre expérimental, le petit hélicoptère de 1,8 kilogramme afin de tester le recours à des vols dereconnaissance optique. Cette expérimentation doit durer une trentaine de jours. Son coût, évalué à 55 millions de dollars américains, n'est pas inclus dans le projetMars 2020[Nasa 1],[5]. 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[4].
L'hélicoptère, qui doit être embarqué, est l'aboutissement de développements entamés cinq ans plus tôt auJet Propulsion Laboratory (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 75 minutes, des tests plus réalistes sont effectués avec un modèle similaire à celui qui doit être envoyé sur Mars. Celui-ci est placé dans lachambre à vide de 7,5 mètres 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−90 °C). Pour reproduire lapesanteur de Mars (un tiers de celle de la Terre), uneélingue dont latension est adaptée en permanence soulève l'hélicoptère[4],[Nasa 2],[6].
Le petit hélicoptère est baptiséIngenuity (Ingéniosité) à la suite d'un appel à nommage lancé par la NASA auprès des élèves et étudiants américains[Nasa 3]. Il est parfois surnomméGinny[Nasa 4]. Par ailleurs a été fixé sous son panneau solaire un échantillon de matériau provenant duWright Flyer, contenu dans un minuscule sachet en plastique[7].
Un hélicoptère martien est handicapé par la faible densité de l'atmosphère de cette planète. En effet, lapuissance requise pour sustenter l'engin (W) est définie de la manière suivante :
où :
En vol stabilisé, la portance est égale en module et opposée au poids de l'engin, où est sa masse et 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 environ100 fois 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 de600 Pa, on peut estimer que la masse volumique atmosphérique est100 fois plus faible sur Mars que sur Terre au niveau du sol.
A contrario, la gravité martienne vaut 38 % de celle de la Terre, ce qui aide la sustentation.
Le rapport est, pour une même superficie du disque rotor,2,34 fois plus élevé sur Mars que sur Terre ( = 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 (240 m/s contre340 m/s 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.
Le choix de la formulehélicoptère par opposition à celle duquadrirotor 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 derotors contrarotatifs coaxiaux permet de gagner en encombrement par rapport au recours à unrotor anticouple[8].
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), descellules photovoltaïques (rendement), des systèmes inertiels et des ordinateurs embarqués[6]. Ainsi, il est conçu pour que sa masse ne dépasse pas 1,8 kg[Nasa 2] (soit unpoids de 6,69 newtons sur le sol martien).
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'1 m s−1. Le train d’atterrissage est conçu pour encaisser cette vitesse sur un sol qui peut présenter une pente importante[9].
Les dimensions dufuselage de l'hélicoptère sont de 13,6 × 19,5 centimètres, soit la taille d'un ballon debasket-ball. Avec sontrain d'atterrissage, ses rotors et les panneaux solaires qui les coiffent,Ingenuity est haut de 49 centimètres. 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'astromobilePerseverance) 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 encomposite carbone longs de 38,4 centimètres fixés au corps d'Ingenuity en faisant un angle oblique avec la verticale, qui maintiennent le corps de l'aéronef à une hauteur de 13 centimètres au-dessus d'un terrain plat[Nasa 5],[Nasa 6].Ingenuity a unemasse de 1,8 kilogrammes sur Terre comme sur Mars, mais son poids plus faible sur Mars équivaut à celui d'une masse de 680 grammes sur Terre, du fait de la différence de gravité entre ces deux planètes[Nasa 7].
L'hélicoptère se déplace dans les airs grâce à deuxrotors contrarotatifs coaxiaux bipales. Le diamètre des rotors est de 1,21 mètre et ils se situent à 0,8 mètre de hauteur. Les pales sont réalisées enfibre de carbone. La vitesse de rotation est comprise entre 2 400 et 2 900 tours par minute, soit dix fois celle d'unrotor 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 25 kilomètres)[Nasa 8].
L'énergie est le principal facteur limitatif concernant les capacités de l'hélicoptère. L'énergie nécessaire pour la propulsion, le fonctionnement descapteurs (altimètre, caméras), lesrésistances chauffantes, l'avionique, lesprocesseurs et le système de télécommunications est fournie par sixaccumulateurs lithium-ion, d'une capacité de 36 watts-heures et d'une masse totale de 273 grammes, qui occupent une grande partie du volume du fuselage. D'une capacité équivalente à seulement trois batteries de smartphone, ils sont rechargés par descellules photovoltaïques qui sont fixées au-dessus des rotors et qui ont une surface active de 544 cm2. Sur ces36 watts-heures, 30 % (10,7 watts-heures), sont gardés en réserve.21 watts-heures environ sont nécessaires pour l'alimentation desrésistances chauffantes chargées de maintenir les différents systèmes à une température compatible avec les contraintes de fonctionnement durant la nuit martienne.10 watts-heures sont disponibles pour un vol de 90 secondes sur la base d'une consommation en pointe de510 watts durant 20 % du temps et de350 watts durant le reste du vol[Nasa 7],[Nasa 9]. 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[10].
Les capteurs, qui sont des composants achetés sur le marché, comprennent une caméra de navigationnoir et blanc, une caméra couleur haute définition, unecentrale à inertie, uninclinomètre et unaltimètre[Nasa 10] :
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 900 MHz avec une puissance d'émission de 0,9 watt en consommant 3 watts à l'émission et 0,15 watt à la réception. L'antenne filaire est fixée au sommet de l'hélicoptère. Ledébit est compris entre 20 et 250 kilobits par seconde, pour une portée allant jusqu'à 1 000 mètres. En vol, l'hélicoptère ne reçoit pas mais émet pour communiquer les données collectées[Nasa 9].
L'avionique est répartie sur cinqcircuits imprimés, dont quatre forment les côtés du fuselage cubique et le cinquième sa partie inférieure. L'ordinateur embarqué utilise unmicroprocesseurSnapdragon cadencé à 2,26 GHz et doté d'unemémoire vive de 2 gigaoctets et d'unemémoire flash de 32 gigaoctets. L'ordinateur prend en charge la fonction de navigation en utilisant les données fournies par les caméras et pilote en conséquence lesrotors via deuxmicrocontrôleurs redondants. Le logiciel qui tourne sur le microprocesseur est assisté par un circuit intégré de typeFPGA, qui prend en charge certaines fonctionnalités comme lecontrôle d'attitude (avec une fréquence de rafraichissement de 500 Hz), 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[Nasa 11].
Le système d'exploitation d'Ingenuity estGNU/Linux[11].
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[Nasa 12].
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 transmises500 fois 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[Nasa 13].
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[Nasa 12]
Ingenuity est un engin qui a des capacités opérationnelles particulièrement réduites. L'énergie dont il dispose lui fournit une autonomie de seulement 90 secondes 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−90 °C 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 disposeIngenuity est réellement utilisée pour le vol à proprement parler[10]. Enfin, le vent ne doit pas souffler trop fort[Nasa 14].
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.png)
Deux jours après l'atterrissage deMars 2020 à la surface de la planète le, l'hélicoptère transmet des informations sur son statut[Nasa 15]. L'hélicoptère martien embarqué est fixé sous le châssis de l'astromobilePerseverance avec ses hélices alignées en position couchée sur le côté. Une foisPerseverance 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 10 × 10 mètres 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 5 centimètres de haut) dans l'ellipse retenue pour l'atterrissage (7,6 × 6,6 kilomètres) était de 75 %. Le cache, qui protège l'hélicoptère des débris à l'atterrissage, est largué le. Les pieds du train d'atterrissage d'Ingenuity 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[12]. De nombreux tests statiques sont effectués.
Le fonctionnement du rotor est testé le mais est interrompu par un dispositif de protection du logiciel de vol. Le premier vol est repoussé au puis au[Nasa 16],[Nasa 17].
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 (50 à 100 mètres) puis l'hélicoptère s'élève à la verticale jusqu'à une hauteur de 3 mètres avant de faire du surplace durant 30 secondes (voir animation en annexe). Quatre autres vols de quelques centaines de mètres sont prévus avec une durée pouvant aller jusqu'à 90 secondes[Nasa 1]. 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'Ingenuity 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 suivants[5],[Nasa 18]:
| N° vol | Objectif | Déroulement |
|---|---|---|
| 1 | Validation fonctionnement en vol | Vol effectué vers11 heures du matin (vents faibles). Ascension à 3 m avec une vitesse verticale de1 m/s, vol stationnaire durant 20 secondes et descente avec une vitesse verticale de1 m/s (voir animation/vidéo en annexe). |
| 2 | Vol horizontal distance réduite | Vol jusqu'à 5 m de hauteur et quelques mètres de distance. |
| 3 | Vol horizontal distance accrue | Distance horizontale portée à 50 m. |
| 4 | Vol horizontal distance accrue | Distance horizontale portée à 266 m. |
| 5 | Objectif fixé en fonction des résultats des vols précédents | Vol sur une distance de 129 m. Altitude record de 10 m. 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 'Ingenuity' a survécu. |
Le premier vol est réalisé avec succès le lundi.Ingenuity 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 reposer[Nasa 20],[13].
Le second vol comprenant un déplacement horizontal de deux mètres est effectué le[Nasa 21].
Au cours du troisième vol qui a lieu le,Ingenuity effectue une boucle de 100 m à une altitude de 5 m en s'éloignant de50 mètres de son point de départ[Nasa 22],[Nasa 23].
La première tentative de4e vol d'Ingenuity le échoue car l'hélicoptère ne parvient pas à passer en mode vol. La seconde tentative, qui a lieu le, est un succès et le vol dure117 secondes[14]. Comme pour les deux vols précédents, l'hélicoptère monte d'abord à une altitude de5 mètres. Il vole ensuite vers le sud sur une distance de133 mètres puis revient à son point de départ couvrant ainsi une distance totale de266 mètres[Nasa 24]. 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[Nasa 24].
Le, peu avant le cinquième vol d'Ingenuity, un enregistrement sonore du quatrième vol, capté par un microphone placé sur l'astromobilePerseverance, 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 % 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 de80 mètres du microphone de laSupercam du roverPerseverance, 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 audible[15],[16].
Le cinquième vol a lieu le.Ingenuity monte à une altitude de 10 m et parcourt une distance horizontale de 129 m à la vitesse de3,5 m/s. Le vol dure108 secondes et, pour la première fois, l'hélicoptère ne retourne pas à son point de départ mais se pose sur un nouveau site d'atterrissage[17]. Ce cinquième vol marque la fin de la phase de démonstration technologique de l'engin.
Compte tenu des bons résultats obtenus durant les premiers vols (télécommunications, énergie, navigation) et la bonne santé d'Ingenuity, 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[Nasa 25].
Durant cette nouvelle phase,Ingenuity doit accompagnerPerseverance 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 dePerseverance[Nasa 25].
Le sixième vol réalisé le est un succès partiel, car en raison d'une défaillance technique,Ingenuity a dû interrompre celui-ci et se poser 5 m avant le site d'atterrissage prévu. Mais cet atterrissage a pu se faire en douceur et l'hélicoptère est toujours opérationnel[Nasa 26]. L'incident a été provoqué par le processus gérant la navigation de l'hélicoptère qui repose à la fois sur lacentrale 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[Nasa 26]. Malgré elle, la NASA a exploré les limites de l'enveloppe de vol d'Ingenuity 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 d'Ingenuity.
Le,Ingenuity a réalisé un vol de62,8 secondes à une vitesse maximale de4 m/s. Il a parcouru 106 m à une altitude de 3 m au-dessus du sol pour atterrir à un nouvel endroit non encore reconnu situé au sud de son lieu de départ[Nasa 27],[Nasa 28],[Nasa 29]. C'est le second vol de l'hélicoptère à avoir atterri sur un nouveau site sans l'avoir survolé au préalable. Cependant, l'équipe d'Ingenuity s'était assurée auparavant que le site d'atterrissage n'était pas trop accidenté grâce aux images de la caméraHiRISE embarquée à bord de l'orbiteur MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) de la NASA. L'objectif de ce vol était la collecte dephotographies couleursstéréos afin de tester la faisabilité deprises de vues aériennes pour faciliter la navigation du roverPerseverance. Le vol s'est déroulé sans encombre.
Le,Ingenuity a volé environ 160 m dans la direction sud- sud-est (157,5 degrés dans le sens horlogique à partir du nord) pour atterrir sur lesite E, à environ 133,5 m dePersévérance[Nasa 30],[Nasa 31]. La durée du vol a été de 77,4 secondes, l'altitude maximale de 10 m, la distance horizontale de 160 m, la vitesse maximale de 4 m/s. Le vol a été couronné de succès.
Le, leJPL a également annoncé avoirtéléchargé 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 durotor et le huitième vol ont confirmé que la mise à jour fonctionnait[Nasa 32].
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 dusixième vol avec la surcharge duprocesseur central (CPU) due à la lourdeur du transfert des photos de la caméra couleur (13 megapixels). Le problème n'étant pas encore résolu, lesvols 7 et 8 n'ont pas utilisé la caméra couleur afin d'éviter de répéter l'incident duvol 6. Cette mise à jour importante devrait être faite avant le neuvième vol[Nasa 32].
Lors du neuvième vol réalisé le ,Ingenuity 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 deSéítah particulièrement intéressant sur le plan scientifique, mais difficile d'accès pourPerseverance du fait de ses ondulations sableuses. Ce neuvième vol est risqué en raison de la topographie inégale du terrain. Le survol du site deSéítah 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 F[Nasa 33],[Nasa 34],[Nasa 35].
Le dixième vol qui a lieu le. dure 165,4 secondes.Ingenuity 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),Ingenuity se dirige vers le sud puis l’ouest en survolant lesRaised Ridges (18,42808° N,77,44373° E) et huit points prédéfinis dont il prend à chaque fois deux photographies couleur, permettant ainsi de réaliser une représentationstéréoscopique du terrain[Nasa 36]. Ces photographies sont utilisées pour préparer l'étude desRaised Ridges par l'astromobilePerseverance[18],[Nasa 37],[19].
Le onzième vol a eu lieu le[Nasa 38],[Nasa 39]. Ce vol est une étape de transition destinée à déplacer l’hélicoptère vers un nouvel endroit scientifiquement intéressant pour l'astromobilePerseverance et d’oùIngenuity pourra le guider dans ses missions de reconnaissance. Le vol a duré130,9 secondes. Le déplacement de 383 m en direction du nord-ouest s’est effectué à une altitude maximale de 12 m et à la vitesse maximale de5 m/s.Ingenuity atterrit sur le site H (18,43278° N,77,43919° E. Depuis cette nouvelle base il pourra survoler la partie sud deSéítah qui présente un intérêt géologique.
Le,Ingenuity a réalisé son douzième vol à une altitude de10 mètres et à une vitesse de5 m/s afin de survoler la région sud deSéítah lors d’un trajet aller et retour de450 mètres avant de revenir se poser à son point de départ (site H,18,43278° N,77,43919° E). L'hélicoptère est resté en l'air pendant169 secondes. C'est la durée de vol la plus longue effectuée jusqu'à présent et le deuxième parcours le plus long, le rayon d'action d'Ingenuity 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 couleursstéréoscopiques afin d'assister l’équipe dePerseverance dans le choix des éléments les plus pertinents à étudier sur ce site[Nasa 40]. L’hélicoptère totalise22 minutes de vol cumulées au cours de ses12 sorties[20].
Le treizième vol d'Ingenuity a eu lieu le (Sol 193). L'hélicoptère fait une boucle deux fois plus courte(~ 210 m) que celle du vol précédent(~ 450 m) pour une durée comparable (161 s). Le vol est réalisé à plus basse altitude (8 m) et à plus faible vitesse (3,3 m/s) 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 (18,43278° N,77,43919° E) d’une distance de 105 m,Ingenuity est revenu s’y poser[Nasa 41].
En raison de l'allongement de sa mission,Ingenuity est amené à voler dans des conditions météorologiques non prévues et dégradées du fait ducycles des saisons sur Mars. Avec l'accroissement progressif de la température au printemps et en été, ladensité de l'air diminue. Elle se réduit de0,014 5 kg/m3 à0,012 kg/m3. L'enveloppe de vol d'Ingenuity a été conçue pour des densités de l'air comprises entre 0,014 5 et0,018 5 kg/m3, soit l'équivalent de 1,2-1,5 % de la densité de l'atmosphère terrestre auniveau de la mer. A la conception de l'hélicoptère, il était prévu qu'Ingenuity dispose d'une réserve de puissance de 30 % pour le décollage et les phases ascensionnelles de ses vols. Avec la baisse de la pression atmosphérique,Ingenuity ne dispose plus que d'une marge de 8 % et s'approche des conditions dedécrochage aérodynamique provoquées par laperte de portance. La NASA décide donc d'augmenter lavitesse de rotation durotor et de la faire passer à2 700 RPM (révolutions par minute) pour regagner de lapuissance. 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 0,8, ce qui crée unetraînée plus importante et risque aussi de provoquer desvibrations intempestives si la structure de l'hélicoptère entre enrésonance. Le but de ce quatorzième vol est donc de tester le comportement de l'appareil dans ces conditions limites[Nasa 42]
Un premier essai statique (au sol), effectué le, 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 2 800 tours par minute.Ingenuity réussit ce test et un vol est programmé pour le. L'hélicoptère devait s'élever jusqu'à une altitude de 5 mètres avant de se poser. Mais ce vol est annulé car, durant les vérifications avant vol, l'hélicoptère signale une anomalie (oscillation de1 degré 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 laconjonction solaire martienne qui doit durer jusqu'à la mi-. 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 Terre[Nasa 43],[Nasa 44].
Le, les communications avec l'astromobile sont rétablies etIngenuity effectue un vol très court (23 secondes) au cours duquel il s'élève à5 mètres au-dessus du sol et il effectue unetranslation horizontale de2 mètres. Pour la première fois la caméra de navigation réalise des photos en noir et blanc à une fréquence élevée (7 images 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[Nasa 45].
À compter de, 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−90 °C) 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[Nasa 46].
Le, 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,Ingenuity 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 et le contact avecIngenuity 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−15 °C à−40 °C, 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 (le29e). La menace représentée par la baisse des températures devrait toutefois persister jusqu'en octobre[Nasa 46],[Nasa 47].
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 29e 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[Nasa 48].
Le, l'hélicoptère effectue son29e vol relativement court. Mais les vols sont interrompus les deux mois suivants pour laisser passer les tempêtes de poussière qui atteignent leur paroxysme en juillet[Nasa 49].
Mi-août il fait toujours aussi froid (−86 °C 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 de50 tours par minute le, puis de 2 573 tours par minute le. Les résultats satisfaisants permettent la reprise des vols[Nasa 50].
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 parPerseverance, 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, 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'Ingenuity 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[Nasa 51].
En, l'astromobilePerseverance 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 lequelPerseverance circule. Le premier vol dans cette nouvelle région a lieu le (volno 41). 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 duvol 45, l'hélicoptère établit un nouveau record de vitesse, de6 m/s)[Nasa 52].
Le,Ingenuity subit une panne au cours de son72e vol, la NASA perdant temporairement le contact avec l'hélicoptère avant de le retrouver deux jours plus tard[21]. Ce vol avait pour but de vérifier le fonctionnement d'Ingenuity, 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[21]. Le, la NASA annonce avoir constaté, sur des images qu'Ingenuity a prises de son ombre, des dommages à une des pales, dont il manque environ 25 %[22]. 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[23].
| 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[28]. |
| 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. |
Alors que l'objectif était de réaliser des vols durant30 jours martiens,Ingenuity continue de fonctionner début soit700 jours après l'atterrissage dePerseverance sur Mars. Courant, il avait effectué51 vols (91 minutes de vol en temps cumulé), parcouru11,7 kilomètres, effectué25 décollages 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 2023[Nasa 53],[Nasa 36].
Ingenuity 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 lecratère Jezero. Un hélicoptère permettrait d'étudier les parois verticales d'un cratère ou de pénétrer dans destubes 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'Ingenuity 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 lescalottes polaires de Mars ou d'étudier l'immensecanyon deValles 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[Nasa 53].
Sans attendre la fin des tests d'Ingenuity 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 2 kilomètres entre deux recharges de ses batteries et un temps de vol maximal de 4 minutes. La principale contrainte est le volume nécessaire pour stocker lespales des rotors. Selon une étude de la NASA publiée début 2020, le véhicule de descente des missions martiennes existantes de typePathfinder utilisé par les astromobiles MER commeSojourner (atterrisseur de 2,5 m de diamètre intérieur) pourrait transporter un hélicoptère d'une vingtaine de kilogrammes de type hexacoptère (six rotors) capable d'emporter unecharge utile (instruments scientifiques, caméras) de 2 à 3 kilogrammes. 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[29].
La missionMars Sample Return 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 'Perseverance'. Pour remplir cet objectif la mission prévoit d'envoyer un atterrisseur,Sample Retrieval Lander (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 dePerseverance, SRL dispose de deux hélicoptèresSample Recovery Helicopter équipés d'une pince pour récupérer les tubes là où ils ont été déposés[Nasa 54].
Les deux hélicoptèresSample Recovery Helicopter sont directement dérivés de l'hélicoptèreIngenuity utilisé de manière expérimentale à partir de 2021 sur le sol martien dans le cadre de la missionMars 2020 / Perseverance dont ils reprennent l'architecture et la taille. Disposant d'un rotor de1,2 mètre de diamètre et hauts de52 centimètres, ils ont une masse de2,26 kilogrammes (poids de0,86 kilogramme sur Mars). Ils se distinguent deIngenuity par leur train d'atterrissage - les quatre pieds sont remplacés par des roues de10 centimètres de diamètre et de2 centimètres 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 (environ18 km/h), leur rayon d'action est de700 mètres et l'altitude maximale est de20 mètres. L'énergie est fournie par des panneaux solaires qui chargent desaccumulateurs lithium-ion[Nasa 55].
Il est très probable que les recherches réalisées pour la conception d'Ingenuity seront utilisées pour le développement de la missionDragonfly. Cetaérobot de typeaérogire d'une masse de 450 kg doit s'envoler en 2027 à destination du plus grand satellite deSaturneTitan. 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−180 °C, l'engin spatial dispose d'ungénérateur thermoélectrique à radioisotope[30].
Le,Ingenuity a procédé à son premier vol sur Mars depuis lecratère 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 lecode JZRO. C'est le seul site à avoir J en première lettre[Nasa 56],[31],[32].
Sur les autres projets Wikimedia :
| Lanceurs |
| ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Programme spatial habité |
| ||||||||||||||||
| Satellites scientifiques |
| ||||||||||||||||
| Satellites d'application |
| ||||||||||||||||
| Satellites militaires |
| ||||||||||||||||
| Bases de lancement |
| ||||||||||||||||
| Établissements | |||||||||||||||||
| Programmes |
| ||||||||||||||||
| Articles liés | |||||||||||||||||
| La première date est celle du lancement du lancement (du premier lancement s'il y a plusieurs exemplaires). Lorsqu'elle existe la deuxième date indique la date de lancement du dernier exemplaire. Si d'autres exemplaires doivent lancés la deuxième date est remplacée par un -. Pour les engins spatiaux autres que les lanceurs les dates de fin de mission ne sont jamais fournies. | |||||||||||||||||
