Regardez les ingénieurs de la NASA tester les jambes d'un atterrisseur sur Mars

L'ingénieur Abel Dizon explique comment les tests de chute sont effectués pour un prototype d'atterrisseur conçu par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA pour la campagne Mars Sample Return.

Morgan Montalvo, un autre ingénieur du JPL, installe des garde-corps sur le sol sous le prototype dans le cadre d'un test d'un scénario dans lequel l'atterrisseur « se cognerait un orteil » contre un rocher en atterrissant sur Mars.

Des jambes robustes sont nécessaires pour absorber l’impact du vaisseau spatial le plus lourd jamais posé sur la planète rouge.

Le rover Perseverance de la NASA continue d'accumuler des tubes remplis d'échantillons de roches pour la campagne prévue de retour d'échantillons sur Mars. L'effort conjoint de la NASA et de l'ESA (Agence spatiale européenne) vise à ramener de Mars des échantillons scientifiquement sélectionnés pour les étudier sur Terre avec un équipement de laboratoire bien plus complexe que celui qui pourrait être amené sur la planète rouge. Les ingénieurs sont occupés à concevoir l’atterrisseur de récupération d’échantillons qui permettrait d’amener ces échantillons sur Terre. Dans le cadre de cet effort, ils ont testé des prototypes des jambes et des coussinets de l'atterrisseur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.

Découvrez comment les ingénieurs testent les conceptions du vaisseau spatial le plus lourd jamais posé sur la planète rouge : l'atterrisseur de la campagne Mars Sample Return.

La NASA utilise ce qu'elle a appris au cours de décennies d'atterrissages réussis sur Mars et applique ces leçons au concept Sample Retrieval Lander, qui serait le plus grand vaisseau spatial à avoir jamais atterri sur Mars – jusqu'à 5 016 livres (2 275 kilogrammes). En plus de s'appuyer sur des parachutes de nouvelle génération et 12 moteurs-fusées pour ralentir la descente du vaisseau spatial vers Mars, l'atterrisseur aurait besoin de ses jambes pour absorber l'impact de l'atterrissage.

Le vaisseau spatial transporterait une fusée qui lancerait les échantillons soigneusement emballés de Perseverance vers un orbiteur en attente. Un bras robotique de 2,5 mètres (8 pieds), fourni par l'ESA, chargerait ces tubes d'échantillons dans la fusée. L'atterrisseur pourrait transporter jusqu'à deux mini-hélicoptères pour servir de secours pour récupérer les tubes déposés dans un dépôt d'échantillons. L'atterrisseur doit donc être lourd.

Pour comprendre comment l'énergie serait absorbée lors de l'atterrissage, les ingénieurs du JPL ont effectué des tests de chute plus tôt cette année qui éclaireront la conception et les tests ultérieurs. Une série de tests impliquait la chute d'un modèle d'atterrisseur à l'échelle trois huitièmes sur un sol dur, tandis que l'autre était centrée sur l'enfoncement d'un repose-pieds pleine grandeur dans un sol martien simulé. L’équipe peut appliquer ce qu’elle observe lors des tests tout en affinant la conception.

Cette configuration est utilisée au JPL pour tester un repose-pieds de 16 pouces de diamètre (40 centimètres de diamètre) pour un futur atterrisseur sur Mars. Le coussinet a été plongé dans un banc d'essai rempli de 10 000 livres (4 536 kilogrammes) de sol martien simulé afin de voir à quelle profondeur il s'enfoncerait.

L'ingénieur du JPL, Patrick DeGrosse, examine les données d'un test de chute d'un atterrisseur pleine grandeur avec un groupe de collègues ingénieurs.

"Il y a déjà une différence de jour comme de nuit entre cet atterrisseur et la conception avec laquelle nous avons commencé", a déclaré Morgan Montalvo, un ingénieur du JPL travaillant sur les tests.

L’équipe doit penser à tous les scénarios d’atterrissage possibles, y compris à ce qui se passerait si le vaisseau spatial atterrissait sous un angle et « se cognait un orteil » sur un rocher. Pour tenter de créer un tel défi au cours d'une série de tests, ils ont suspendu un prototype à un pendule qui envoyait le mini-atterrisseur au sol selon un angle. Des caméras sur trépieds encerclaient la surface d'atterrissage, une grande plaque de métal noire au sol. Un garde-corps bas faisait également office de rocher.

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Montalvo a lancé un compte à rebours 3-2-1, et l'atterrisseur a plongé avec fracas, s'écrasant contre le garde-corps. Lorsque l'équipe a étudié la vidéo à grande vitesse plus tard, elle a été surprise de constater une oscillation perceptible dans l'un des principaux supports de la jambe. Augmentez la taille de l'atterrisseur et cette oscillation serait encore plus perceptible. En réponse, des jambes de force plus solides seront conçues pour supporter ces forces.

L'équipe a également testé les « limiteurs de charge » de l'atterrisseur – des tiges d'acier reliant son châssis à ses jambes. Lorsque les jambes bougent pendant l'atterrissage, les tiges sont obligées de se plier, absorbant une partie de l'impact. Les limiteurs ont été utilisés sur d'anciens atterrisseurs comme InSight, mais ils sont plus grands sur ce prototype et le seront encore plus sur la conception finale.