Avant de pouvoir conduire, il faut d'abord voler

Jun 21, 2023

03 octobre 2022

(musique)

NASA Launch Control : T-moins 15 secondes…

Narrateur : Lorsqu'un rover martien est au sommet d'une fusée, prêt à quitter la Terre, ce n'est pas simplement un rover. Niché dans une capsule spatiale, son esprit informatique est concentré sur le vol interplanétaire, pas sur la conduite. En ce moment, le rover est un "astronaute" visant la planète rouge.

NASA Launch Control : T-moins dix, neuf, huit, sept, six, cinq, quatre, trois, deux, un, démarrage du moteur principal, zéro et décollage !

Narrateur : La fusée s'enflamme et monte haut dans le ciel, et lorsque son carburant est épuisé, la fusée retombe dans le puits de gravité de la Terre. Pendant ce temps, la capsule qu'il avait poussée dans l'espace continue de s'éloigner de notre planète et de se diriger vers Mars, dirigée par des fusées plus petites appelées propulseurs.

[0:55] La capsule spatiale ressemble un peu à une huître, avec une coque arrière et un bouclier thermique constituant le haut et le bas, et le rover dissimulé comme une perle à l'intérieur. Lorsqu'elle atteint l'atmosphère de Mars, la capsule tourne de manière à ce que le bouclier thermique soit entièrement face à sa destination.

Al Chen est un ingénieur du JPL qui a perfectionné la procédure d'entrée, de descente et d'atterrissage - ou EDL - pour les rovers Curiosity et Perseverance de la NASA.

Al Chen : Si vous essayez de réduire toutes les entrées, descentes et atterrissages à une seule idée, c'est : trouver un moyen de s'arrêter.

(effet sonore : capsule spatiale whoosh)

Narrateur : La capsule du rover a pris beaucoup de vitesse après son lancement au large de la Terre et son voyage de plusieurs mois dans l'espace.

Al Chen : Nous arrivons très vite. Nous arrivons à 12 000 ou 13 000 milles à l'heure. Et nous devons trouver un moyen de descendre à environ 2 miles à l'heure au moment où nous atterrissons, en essayant de purger toute cette vitesse, toute cette énergie.

(effet sonore : entrée atmosphérique)

[1:58] Al Chen : Alors que nous traversons le sommet de l'atmosphère, le réchauffement par friction de l'atmosphère nous ralentit. Ralentir cette capsule réchauffe l'avant du véhicule et, bien sûr, réchauffe l'atmosphère. Et c'est là que va une grande partie de cette vitesse, 99 % de celle-ci, nous la déversons sous forme de chaleur dans l'atmosphère ou sur le bouclier thermique lui-même.

Et pendant cette période, nous essayons non seulement de survivre, mais avec Curiosité et Persévérance, nous essayons également de diriger le véhicule pour aller là où nous voulons aller. Et cela signifie tirer des propulseurs sur le vaisseau spatial pour essayer de montrer où il va.

(effet sonore : activation des propulseurs de capsule)

Al Chen : Curiosité et Persévérance ont toutes deux un peu augmenté. Vous pouvez le considérer comme une sorte d'avion vraiment médiocre. Nous tirons cet ascenseur dans différentes directions pour nous permettre de contrôler jusqu'où le véhicule va voler en aval. C'est ce que nous appelons le guidage d'entrée.

Mais ce n'est que la partie hypersonique du vol, où nous avons chauffé et ralenti de 12, 13 000 milles à l'heure à environ 1 000 milles à l'heure. Et à ce moment-là, l'atmosphère a pratiquement fait tout ce qu'elle pouvait pour nous, et en fait, si vous ne faites rien d'autre, si vous laissez simplement la capsule continuer, l'atmosphère ne vous ralentira pas plus lentement qu'environ Mach un et demi. Nous déployons donc ce parachute pour nous aider à ralentir encore plus, nous faire descendre de 1 000 milles à l'heure pour finalement nous rendre subsoniques - en dessous de la vitesse du son - à environ 150, 160 milles à l'heure.

[03:13] (effet sonore : le parachute s'ouvre)

Al Chen : Alors ce parachute nous donne un gros coup de pied dans le… vous savez, il nous ralentit vraiment. (rires) Nous sommes subsoniques en quelques secondes, en fait. Et à ce moment-là, nous arrivons enfin à nous débarrasser du bouclier thermique. Maintenant, nous allons assez lentement pour qu'il n'y ait plus vraiment de chauffage atmosphérique, vous pouvez donc retirer ce bouclier thermique et enfin jeter un coup d'œil au sol.

(effet sonore : éclatement du bouclier thermique)

Narrateur : Le bouclier thermique avait été comme un bandeau sur les yeux, empêchant le rover d'utiliser son radar pour se repérer au-dessus de Mars.

Al Chen : Donc, le radar nous dit vraiment à quelle vitesse nous allons et à quelle hauteur nous sommes. Avec Persévérance, nous avons ajouté la possibilité de regarder le sol avec des caméras et de prendre des photos du sol qui se précipite vers nous. Et de cette façon, nous pouvons faire des ajustements à l'endroit où nous voulons aller.

[3:59] Mais quand même, nous descendons en parachute pendant cette période, allant, vous savez, à environ 160 milles à l'heure, même lorsque le parachute est terminé, ce qui nous ralentit. Donc, encore une fois, si nous ne faisions rien d'autre, le vaisseau spatial toucherait le sol à environ 160 milles à l'heure, ce qui n'est pas un cas de survie. Donc, quand nous descendons à environ un mile et demi au-dessus de la surface, c'est à ce moment-là que nous devons allumer les moteurs de fusée et nous débarrasser de ce parachute.

Narrateur : Les rovers Sojourner, Spirit et Opportunity de la NASA étaient enfermés dans des airbags alors qu'ils étaient suspendus à leur parachute, puis lorsque le parachute a été jeté, ils sont tombés à la surface et ont rebondi sur Mars comme des ballons de plage géants. Curiosity et Perseverance étaient trop lourds pour les airbags, ils ont donc utilisé des jet packs à la place. Le jet pack n'a pas descendu le rover complètement, mais a plané au-dessus de la surface et a abaissé le rover par des cordes dans une manœuvre appelée la "grue céleste". Une fois que les roues du rover ont touché la terre martienne, les cordes ont été coupées et le jet pack s'est envolé au loin afin que ses roquettes ne puissent pas endommager le rover.

(effet sonore : grue céleste et jet pack)

[5:03] Narrateur : L'entrée, la descente et l'atterrissage sur Mars sont si rapides que le rover doit se piloter lui-même.

Al Chen : Selon le type de système d'atterrissage que vous utilisez, vous avez six ou sept minutes entre le sommet de l'atmosphère et le sol. Nous avons très peu de temps pour réfléchir ou pour que le vaisseau spatial réfléchisse à ce qui doit être fait.

Le temps d'éclairage à sens unique - le temps nécessaire aux signaux pour aller de Mars à la Terre - varie. Il a duré, pour beaucoup de nos atterrissages, environ 10 à 15 minutes. C'est donc juste le temps qu'il faut pour comprendre ce que le vaisseau spatial nous dit. Il faudrait le double de temps pour lui renvoyer des commandes. Alors imaginez essayer de conduire une voiture télécommandée avec un aller-retour de 20 minutes entre ce que vous voyez et ce que vous essayez de conduire. Ce n'est pas tenable, non ?

Donc, le vaisseau spatial doit voler tout seul, parce que pendant que vous traversez l'atmosphère pendant ces sept minutes de terreur, vous ne pouvez pas appeler à l'aide. Nous allons simplement reconnaître qu'il y a des problèmes et passer à autre chose et continuer d'essayer d'atterrir avec succès parce qu'il n'y a aucune raison de s'arrêter. L'arrêt, c'est aussi la mort. Alors autant continuer.

[6:03] Narrateur : Al a passé des années à s'assurer que ces sept minutes se dérouleraient comme sur des roulettes.

Al Chen : Entre curiosité et persévérance, j'ai personnellement mis 19 ans pendant 14 minutes. C'était 10 ans pour les sept premières minutes, puis neuf ans pour les sept secondes.

Narrateur : Ces sept minutes sont transformationnelles, car le vaisseau spatial se débarrasse de parties de lui-même qui ne sont plus nécessaires, tout en activant d'autres parties pour la première fois.

Al Chen: Nous pilotons essentiellement plusieurs types de vaisseaux spatiaux différents. Nous en volons un dans l'espace. Nous en volons un autre en vol hypersonique et supersonique. Ensuite, nous en pilotons un autre avec un parachute. Et puis une fois que nous en avons fini avec le parachute, nous pilotons cet autre - ce que nous appelons le véhicule de vol motorisé - l'étage de descente et le rover réunis. Et puis nous transformons ce véhicule à la fin en grue céleste pour déposer le rover. C'est donc une série constante de choses qui doivent bien se passer, faire voler toutes ces pièces individuelles du vaisseau spatial ensemble de concert. Et ce ne sont pas seulement ces pierres angulaires, mais même ces parties les plus élémentaires du système, dont chacune qui tourne mal signifie une mauvaise journée pour tout le monde.

[7:06] Généralement, quand vous avez un vaisseau spatial, vous ne voulez pas le démonter tant que vous n'êtes pas sûr de vouloir le démonter. Donc, des choses comme faire sauter le bouclier thermique, nous avons ces boulons qui maintiennent le bouclier thermique, et nous utilisons - on les appelle pyrotechnie parce que nous cassons ces boulons avec des explosifs.

(effet sonore : plusieurs éclairs explosifs)

Al Chen : Et aussi, dans d'autres endroits où nous avons différentes parties du vaisseau spatial connectées les unes aux autres avec des tubes ou des lignes électriques, nous utilisons des dispositifs pyrotechniques pour tirer des couteaux - essentiellement des couteaux à actionnement explosif - pour couper à travers différentes parties du vaisseau spatial pour les séparer. Il y en avait plus de 70 sur Curiosity.

Narrateur : Même si les ingénieurs sont convaincus que chaque aspect de leur système d'atterrissage fonctionnera, il y a toujours la nature incontrôlable de Mars elle-même. La mission doit prévoir longtemps à l'avance le comportement de Mars le jour de l'atterrissage. Voici Swati Mohan, ingénieur du JPL, qui a dirigé le guidage, la navigation et le contrôle pour Perseverance.

[8:06] Swati Mohan : Nous prenons en compte tellement d'attributs différents dans la sélection de la période de lancement et de la période d'atterrissage que c'est fou. Nous devons prendre en compte la saison des poussières sur Mars, la saison du cycle solaire, l'angle du Soleil à l'heure d'atterrissage proposée. Nous décidons cela en 2012, 2013 pour des choses qui vont se passer en 2020 et 2021. Et il y a une nature cyclique. La Terre et Mars, la façon dont ils se déplacent autour du Soleil, s'alignent un peu plus tous les deux ans. Nous pouvons donc obtenir la durée la plus courte vers Mars si nous lançons pendant cette fenêtre de trois semaines.

Et puis, Mars est extrêmement difficile à atterrir, et c'est pour un certain nombre de raisons. Le relief du terrain sur Mars, selon l'endroit où vous allez, peut être très drastique, voire extrêmement élevé comme au sommet d'Olympus Mons, ou très bas.

[9:08] Mars est plus petite que la Terre. Il a moins de gravité, mais il a aussi toujours une atmosphère. Et maintenant, l'atmosphère est environ cent fois inférieure à celle de la Terre, donc c'est dans cette catégorie où elle est juste assez épaisse pour qu'il faille en tenir compte. Ce n'est pas comme atterrir sur la Lune où il n'y a pas d'atmosphère et où vous pouvez descendre directement. Et l'atmosphère change avec les saisons sur Mars, donc même cette variation vous donnera plusieurs centaines de mètres de performances supplémentaires en fonction de la densité de l'atmosphère dans la saison que vous choisissez d'aller.

Donc, tous ces aménagements pour la gravité, pour le terrain, pour l'éclairage solaire, le cycle de la poussière et l'atmosphère, nous devons intégrer ces intelligences dans le véhicule pour gérer tout cela à la volée pendant qu'il descend afin d'atterrir en toute sécurité sur Mars.

[10:03] Narrateur : Une fois que le vaisseau spatial atteint Mars et commence son plongeon vers la surface, une personne du contrôle de mission est chargée d'appeler chaque étape, de la même manière qu'un commentateur olympique explique la performance d'un patineur sur glace, détaillant les mouvements et les sauts qui aboutissent, espérons-le, à une finale triomphale. Pour l'atterrissage du rover Persévérance, ce commentateur était Swati.

Swati Mohan: Je savais intimement tout ce qui pouvait vraiment mal tourner et ce qu'il fallait pour que tout se passe bien pour atterrir avec succès sur le terrain. Le rôle de commentateur EDL, je pense que la partie la plus éprouvante pour les nerfs était de savoir quoi faire si les choses ne se passaient pas comme nous le voulions. J'avais cet énorme organigramme de : si nous voyons ces données, alors dites ceci. Si nous voyons ces données, alors arrêtez de parler, et quelqu'un avec un salaire beaucoup, beaucoup plus élevé prendra le relais.

[11:04] Swati Mohan, commentateur de l'EDL : Persévérance a maintenant un verrouillage radar au sol. La vitesse du courant est d'environ 100 mètres par seconde, à 6,6 kilomètres au-dessus de la surface de Mars. (applaudissements)

Swati Mohan: La première fois que j'ai vu des images de l'intégralité de l'entrée, de la descente et de l'atterrissage de Persévérance, c'était six mois après le jour de l'atterrissage. Je pense que jusque-là, c'était encore trop traumatisant pour que je puisse le regarder. Mais j'ai été choqué par la façon dont cela a été perçu – dans cette émission, cela me fait juste énoncer tous les événements tels qu'ils se sont produits. Mais ce n'était pas du tout mon expérience, en fait. Pour ma part, j'avais toute l'équipe d'entrée, de descente et d'atterrissage dans les oreilles. J'ai entendu toutes les voix avec lesquelles nous travaillions ensemble depuis des années appelant ces événements les uns après les autres.

Maintenant, ils l'appelaient tous dans le langage technique, n'est-ce pas ? Tous les acronymes et le jargon, la sténographie que nous avions donné à ces événements, et mon travail consistait à traduire cela de ce qu'ils disaient en quelque chose que le public pouvait comprendre.

[12:05] Mais c'était vraiment un sentiment très surréaliste. Il y avait des parties que nous pouvions imaginer être comme une autre simulation. Nous avions demandé à l'équipe de pratiquer deux ou trois fois ces scénarios exacts pour nous assurer qu'ils savaient quoi faire lorsqu'ils arriveraient à ce jour d'atterrissage. Mais quand ça a vraiment frappé à la maison, c'est quand cette première image est revenue de Persévérance.

Lorsque nous faisions nos simulations, cette image qui revenait serait les ingénieurs du banc d'essai dans les maquettes avec comme deux pouces vers le haut. Mais le jour de l'atterrissage, obtenir cette première image de Perseverance qui montrait Mars et montrait un rover sûr à la surface était tout simplement phénoménal. Cela signifiait que tout avait bien fonctionné. C'était par terre, en sécurité, pas à l'envers ou quoi que ce soit d'étrange comme ça. (des rires)

(musique d'introduction)

[13:26] Narrateur : Bienvenue dans "On a Mission", un podcast du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Je suis Leslie Mullen, et dans cette quatrième saison du podcast, nous avons suivi les traces des rovers sur Mars. Avant qu'un rover puisse commencer à faire des empreintes de roues sur la planète rouge, il doit d'abord effectuer le voyage éprouvant de la Terre à Mars.

C'est l'épisode neuf : Avant de savoir conduire, il faut d'abord voler.

(musique)

Narrateur : Un atterrissage réussi sur Mars est l'aboutissement d'années d'expérience qui ont commencé en 1976 avec les atterrisseurs Viking 1 et 2 de la NASA.

[14:05] Al Chen : Nous nous appuyons toujours sur les choses que nous avons apprises auparavant, et certaines des décisions que nous avons prises avant façonnent ce que nous ferons ensuite. Remontez jusqu'à Viking, d'accord, remontez aux années 70, nous savions très peu de choses sur Mars. Nous ne savons toujours pas grand-chose sur Mars, mais nous en savons beaucoup plus qu'eux à l'époque. Nous ne savions pas à quel point l'atmosphère était épaisse. Nous savions qu'il était mince, mais nous ne savions pas à quel point. Et nous ne savions pratiquement pas ce que nous allions trouver à la surface.

Narrateur : Outre les observations au télescope depuis la Terre, la NASA avait envoyé les missions Mariner à la fin des années 1960 et au début des années 1970 pour survoler Mars, ou dans le cas de Mariner 9, pour orbiter autour de la planète. Mais encore, les images de ces missions n'ont pas fourni de détails précis sur la surface de la planète.

Al Chen : Les caméras que nous avions en passant avaient une assez faible résolution. Vous ne pouviez pas voir les roches individuelles ou le terrain local à l'échelle de la chose que nous essayions d'atterrir, c'est-à-dire les atterrisseurs Viking.

[15:00] De nos jours, nous avons tendance à suivre ce que nous appelons des "trajectoires d'entrée directe". Au lieu de cela, ce que Viking a fait, c'est qu'ils ont attaché l'atterrisseur à l'orbiteur et envoyé les deux ensemble, à la fois pour Viking 1 et Viking 2, sur Mars, puis les ont mis en orbite avant de séparer l'atterrisseur pour atterrir sur Mars. Et cela a fait quelques choses pour nous, non ? Parce que nous savions très peu de choses sur Mars, cela a permis à l'orbiteur de faire des reconnaissances avant d'essayer de libérer l'atterrisseur pour tenter d'atterrir en toute sécurité sur Mars. C'était donc une grande différence par rapport à ce que nous faisons maintenant.

Mais beaucoup de pièces que vous voyez dans Viking réapparaîtront pour nous. Ils savaient qu'ils devaient ralentir dans la partie hypersonique de l'entrée, de la descente et de l'atterrissage, et faire face au réchauffement qu'ils pourraient voir. Et en fait, la même forme d'avant-corps que Viking a volé, nous continuons à voler à ce jour. Toutes les missions de la NASA qui ont volé vers Mars ont eu le même bouclier thermique de forme. C'est un cône sphérique à 70 degrés. Il était peut-être de tailles différentes, mais il avait le même front - nous avons présenté le même visage à Mars à chaque fois.

[15:57] Viking avait la capacité de se diriger lui-même pendant l'entrée - il avait un peu de portance comme Curiosity et Perseverance - mais parce qu'ils étaient tellement préoccupés par la minceur de l'atmosphère et ne savaient pas exactement quelle était l'altitude, tout sur Viking essayait d'obtenir de l'altitude. Ils avaient un radar qui pouvait en fait regarder à travers leur bouclier thermique et voir à quelle hauteur ils se trouvaient au fur et à mesure qu'ils avançaient. Ils avaient une peur mortelle de ne pouvoir s'arrêter à temps. Donc, dans le cadre de cela, ils ont développé des parachutes supersoniques. Avec ce parachute supersonique, ils sont arrivés au point de pouvoir larguer leur bouclier thermique et utiliser un deuxième radar plus précis qui les aide à obtenir de la vitesse en descendant. Ensuite, tout comme nous, ils ont monté le parachute aussi longtemps que possible, puis ont eu besoin de moteurs pour terminer le travail.

Parce que les Vikings ont atterri sur leurs jambes, ils avaient ces moteurs avec un tas de petites buses minuscules que nous appelons une pomme de douche. Au lieu d'une buse géante qui peut créer beaucoup de perturbations au sol - si vous pensez à un jet focalisé sortant d'une fusée et puis frappant un sol, dont ils ne savaient pas à quel point le sol était dur, s'il était un peu sablonneux ou s'il était dur comme de la pierre. Ils avaient peur de ce que nous aimons appeler « creuser sa propre tombe ». Les moteurs de fusée créent des cratères dans lesquels vous finissez par faire atterrir le véhicule – vous creusez simplement un trou géant.

[17:09] Donc, parce qu'ils étaient inquiets à ce sujet, ils ont pris ces moteurs à papillon - des moteurs dont vous pouviez contrôler très précisément la poussée qui en sortait - mais ont ajouté ces buses de pomme de douche pour essayer de réduire l'ampleur de la perturbation du sol. Et ils ont utilisé ces trois moteurs pour voler jusqu'au sol, puis ils ont coupé ces moteurs lorsqu'ils se sont posés.

Narrateur : Après les Vikings, la NASA n'a pas envoyé d'autre atterrisseur sur Mars pendant 20 ans. Les expériences sur Viking conçues pour détecter la vie n'ont pas été concluantes, et la NASA s'est donc concentrée sur d'autres aspects de l'exploration spatiale. Lorsque la NASA a décidé d'essayer à nouveau la surface de Mars dans les années 1990, les ingénieurs d'EDL ont dû recréer le système d'atterrissage Viking, mais l'adapter à l'atterrisseur Pathfinder et au petit rover Sojourner qu'il emporterait.

[17:57] Al Chen : Pathfinder lui-même était à bien des égards une tentative de montrer que nous pouvions atterrir à nouveau sur Mars. Mais Pathfinder a tenté d'atterrir sur Mars avec beaucoup moins de ressources que Viking. Donc, cela n'a pas été la même approche d'essayer d'aller avec un orbiteur en orbite. Nous ne voulons pas fabriquer un orbiteur ; nous voulons juste atterrir sur Mars. Lors du lancement, nous nous dirigerons vers Mars et l'atmosphère de Mars.

Maintenant qu'on en sait un peu plus sur l'ambiance, on a un peu moins peur d'essayer de s'arrêter à temps. Alors au lieu d'essayer de contrôler le véhicule dans la partie supérieure de l'atmosphère, faisons un boulet de canon, et allons là où il va. Cela nous ramène donc à la partie supersonique du vol. Gardons ce morceau de Viking, ce parachute supersonique, car sinon on va toucher le sol trop vite, mais avec des matériaux plus modernes.

Et c'est là que les choses deviennent assez différentes. Des choses comme les moteurs à papillon développés par Viking étaient assez chères. Ainsi, au lieu de moteurs à papillon, nous avons des moteurs de fusée solides qui sont à peu près des choses "bang, bang". Il y a deux niveaux d'accélérateur sur un moteur de fusée solide : marche et arrêt. Alors maintenant, nous avons ceci, ce que nous appelons un "système à trois corps": le parachute en haut, la coque arrière au milieu avec ses fusées et un atterrisseur enfermé dans des airbags suspendus au bas de celui-ci. Lorsque nous nous rapprochons du sol, nous allons gonfler ces airbags.

[19:07] (effet sonore : les airbags se gonflent)

Al Chen : Il fait environ deux étages, donc ce n'est pas petit. Nous avons un petit atterrisseur enfermé dans deux étages d'airbags (rires) essayant de le protéger pour faire face à des choses comme des rochers et d'autres terrains. Et puis quand nous nous rapprochons vraiment du sol, lançons ces moteurs-fusées qui sont au-dessus de nous.

(effet sonore : moteurs de fusée)

Al Chen : Vraiment ralentir à la fin. Donc, cela passe de 50, 60 milles à l'heure, à rien, ou aussi près que possible de la vitesse nulle, et libérez cet atterrisseur.

(effet sonore : atterrisseur détaché, airbags qui rebondissent)

Al Chen: Et cet atterrisseur, bien sûr, est enfermé dans des airbags, touchera le sol et rebondira un peu et peut-être rouler un peu, mais j'espère que ces airbags nous protégeront. Et puis une fois que vous vous êtes arrêté, vous pouvez dégonfler ces airbags et les ouvrir. Et c'est votre atterrisseur sur Mars, en toute sécurité. Et c'est exactement ce qui s'est passé avec Pathfinder.

Narrateur : Après le succès de l'atterrisseur Pathfinder et du rover Sojourner en 1997, la NASA était prête à envoyer d'autres rovers sur Mars. Mais la recette d'atterrissage a dû être à nouveau modifiée pour les rovers jumeaux Spirit et Opportunity qui devaient chacun arriver sur Mars au début de 2004.

[20:09] Al Chen : Pour l'essentiel, l'atterrissage se ressemble : nous partons sur une trajectoire directe vers Mars avec une entrée balistique, même type de bouclier thermique, des fusées solides dans la coque arrière, des airbags pour finir. Mais parce que la masse a un peu augmenté, nous avons dû ajouter un nouveau système à Spirit et Opportunity pour aider à gérer la vitesse horizontale.

Ainsi, auparavant, Viking avec ses moteurs à gaz pouvait contrôler la vitesse verticale et la vitesse horizontale en descendant. Avec Pathfinder, avec juste ces moteurs de fusée solides, nous devions à peu près faire face à la direction dans laquelle la coque arrière faisait face à la direction dans laquelle ces fusées allaient tirer, et c'est dans cette direction que nous allions ralentir.

Et donc, cela signifiait parfois que si la coque arrière était inclinée alors que les choses se balançaient dans ce système à trois corps - où vous avez ce parachute, et vous avez cette coque arrière, vous avez cet atterrisseur - si les fusées de la coque arrière ne pointent pas vers le bas lorsque vous lancez ces moteurs de fusée, vous allez prendre de la vitesse horizontalement. Et cela peut être mauvais. Les airbags ne peuvent pas en supporter autant. Au fur et à mesure que les rovers devenaient plus lourds, et donc tout ce que nous essayons d'arrêter devient plus lourd, les matériaux d'airbag que nous utilisions avaient du mal à faire face à des choses comme des roches pointues.

[21:11] Nous avons donc dû ajouter un système pour Spirit and Opportunity où nous avons pris quelques photos pendant que nous descendions et avons essayé de comprendre à partir de ces images à quelle vitesse nous allions de côté. Et puis nous avons ajouté ces petits moteurs de fusée minuscules qui pointaient latéralement sur la coque arrière afin que nous puissions le pousser un peu dans un sens ou dans l'autre, et donc les airbags n'auraient pas à faire face à une tonne de forces de type latéral qui pourraient les déchirer et nous faire passer une mauvaise journée.

(musique)

Narrateur : Lors de la conception du rover Curiosity de près d'une tonne, des changements encore plus drastiques ont dû être apportés au système d'atterrissage.

Al Chen : En passant de Spirit et Opportunity au rover suivant, à Curiosity, nous passons d'environ 170 kilos de rover à environ 900 kilos de rover avec Curiosity. Ces airbags sont un système d'absorption d'énergie, et comme la masse devient cinq fois plus grande, vous devez gérer beaucoup plus d'énergie. Mais les airbags étaient à la limite de ce que nous pensions pouvoir faire du point de vue des matériaux. Donc, quand nous sommes arrivés à Curiosity, nous avons dû trouver une nouvelle approche.

[22:15] Une partie de Curiosity, et l'idée d'atterrir avec un rover beaucoup plus gros, était que nous allions également construire des roues plus grandes et un système de suspension plus grand pour pouvoir rouler sur ce que Mars pourrait nous lancer. Nous ne voulions pas simplement rouler sur des terrains plats; nous voulions monter des collines très escarpées ou rouler sur des rochers. Cela nous a donc laissé une opportunité du côté de l'entrée, de la descente et de l'atterrissage. Pourquoi ne pas essayer d'utiliser ce système déjà construit pour faire face à Mars pour atterrir dessus également ?

Narrateur : Les rovers Sojourner, Spirit et Opportunity avaient tous été cachés à l'intérieur d'une plate-forme d'atterrissage ainsi que des airbags. Après l'atterrissage, les airbags se sont dégonflés, la plate-forme s'est ouverte et une rampe s'est étendue pour fournir un chemin au rover jusqu'à la surface de Mars. Curiosity n'aurait pas besoin d'une telle plate-forme pour son touché.

[23:04] Al Chen : L'idée derrière la grue céleste est de faire atterrir le rover sur ses roues, tant que nous touchons le rover assez lentement pour que les charges qu'il voit au toucher ne soient pas pires que ce qu'il verrait en roulant sur Mars - et par charges, je veux dire les forces. Si le véhicule tombe d'un rocher en roulant, il subira des chocs et d'autres forces qui traverseront le rover. Si nous pouvons poser le rover doucement, aussi doux que s'il est tombé d'un rocher sur Mars, alors nous n'avons pas besoin de construire un autre atterrisseur ou de développer des airbags ou quoi que ce soit d'autre pour aider à amortir le choc du toucher des roues.

Donc, pour pouvoir faire descendre le rover, nous avions besoin de quelques pierres angulaires supplémentaires de notre système d'atterrissage. L'un d'eux est un radar. Nous avions besoin d'un altimètre et d'un vélocimètre beaucoup plus précis - la capacité de savoir exactement à quelle vitesse nous allons, jusqu'à une précision d'un dixième de mètre par seconde. Et en plus, le savoir est une chose, mais pouvoir le contrôler en est une autre. Mais les moteurs à fusée solide, qui ont deux réglages, à droite - marche et arrêt - ne feront pas ce travail. Mais les bonnes idées ne meurent jamais. Viking avait ces moteurs à papillon de haute précision; nous pourrions composer à peu près n'importe quel niveau de poussée que vous vouliez.

[24:11] Comme c'était dans les années 1970 quand ils l'ont développé, et maintenant c'était au début des années 2000, nous avons dû faire un petit projet archéologique pour comprendre comment reconstruire ces moteurs. Et cela signifiait trouver de vieux moteurs stockés dans des caisses sous les bureaux des gens, les ouvrir, les découper pour voir ce qu'ils contenaient, trouver tous les plans pour eux, essayer de comprendre comment reconstruire ces moteurs.

Mais nous avons fait un changement. Au lieu de ces buses de pomme de douche, à droite, tous ces petits moteurs pour faire face à la perturbation du panache au sol - la poussée des fusées frappant le sol et créant des cratères géants - maintenant que nous plaçons le rover en dessous de nous et les moteurs au-dessus, avec ce jetpack propulsé par fusée, nous n'avons plus besoin de ces buses de pomme de douche, car les moteurs sont plus éloignés du sol. Nous pouvons donc réellement créer un système plus efficace avec une seule buse à cloche. Et bien sûr, parce que nous atterrissons tellement plus de masse avec ce rover de neuf cents kilos, au lieu d'avoir seulement trois moteurs, ce que Viking avait, nous en avons maintenant huit.

[25:06] Narrateur : La grue céleste et les moteurs de fusée n'étaient pas les seuls changements nécessaires pour faire atterrir un rover plus gros et plus lourd sur Mars. La taille de Curiosity a également causé des problèmes plus haut dans l'atmosphère. L'équipe voulait utiliser le même type de bouclier thermique qui avait protégé les rovers précédents de l'embrasement de l'entrée dans l'atmosphère de Mars, mais Curiosity était si gros que le bouclier thermique et la coque arrière de la capsule spatiale du rover, appelés ensemble "aeroshell", devaient également être plus grands.

Al Chen : Nous sommes passés d'aérocoques de 2,65 mètres de diamètre à un aérocoque de 4,5 mètres de diamètre pour Curiosity. Et ce n'était pas gratuit, pas seulement d'un point de vue "construire une structure plus grande", mais aussi d'un point de vue chauffage. Au fur et à mesure que vous construisez des engins spatiaux de plus en plus gros, vous commencez à développer des turbulences sur le bouclier thermique, ce qui provoque un échauffement accru. Ainsi, à mesure que notre vaisseau spatial devient à la fois plus lourd et plus large, nous avons plus d'énergie à évacuer.

[26:06] À l'origine, nous avions prévu d'utiliser le même matériau de protection thermique à bouclier thermique qui a si bien fonctionné pour Viking, Pathfinder, Spirit et Opportunity. Mais lorsque nous avons commencé à tester pour voir si ce matériau pouvait faire face aux conditions de chauffage que nous nous attendions à voir avec Curiosity, il a tout simplement disparu.

(effet sonore : matériau du bouclier thermique détruit)

Al Chen : Ça a juste saigné comme un fou. Et c'était déjà assez tard dans le développement pour nous. La conception était définie, nous nous préparions à tout construire et avions très peu de temps. Nous étions à deux ans du lancement et nous n'avions pas de matériau de protection thermique. Mais heureusement, la NASA travaillait sur un nouveau matériau de système de protection thermique appelé PICA - ablateur de carbone imprégné de phénol. Et nous avons tout de suite sauté dessus.

Narrateur : Le parachute de Curiosity devait également être surdimensionné, et encore une fois, cela a entraîné des problèmes.

Al Chen : Les parachutes que nous avons utilisés auparavant, même le parachute de taille Viking, qui était plus grand que les parachutes que nous avons utilisés pour Spirit et Opportunity, n'allaient pas suffire à nous ralentir suffisamment. Ils avaient un parachute de 16 mètres pour Viking. Et nous avons décidé qu'il nous fallait un parachute de 21 mètres pour pouvoir nous arrêter.

[27:12] Nous avons donc développé un plus gros parachute. Encore une fois, dans le même esprit que le design Viking, même forme, juste agrandie. Et avec des matériaux plus modernes, des matériaux plus proches de ce que nous avions piloté sur Spirit et Opportunity. Et nous avons emmené cela dans la plus grande soufflerie ici aux États-Unis, au centre de recherche d'Ames, et avons vécu beaucoup d'aventures là-bas aussi, ce qui nous impliquait généralement de faire exploser des goulottes, de les inverser et ainsi de suite.

(musique)

Al Chen : Sur Mars, nous tirons ce parachute depuis l'arrière du vaisseau spatial avec un mortier ou ce canon. Et puis le parachute se gonfle en moins d'une seconde, en environ six dixièmes de seconde environ. Il est donc très rapide de passer de la densité du bois à la densité du bois, puis il se gonfle extrêmement violemment et extrêmement rapidement jusqu'à sa taille maximale, en commençant à peu près à la taille d'un bidon d'huile, pour finalement atteindre cette taille géante - c'est à peu près la taille, quand il est gonflé, d'un champ intérieur de la Petite Ligue.

[28:08] Mais plus le parachute est gros, plus il met de temps à se gonfler. Ce qui sur Mars n'est pas si important parce que nous parlons de cinq dixièmes de seconde au lieu de six dixièmes de seconde. Tout est rapide. Mais ici sur Terre, cela peut prendre quelques secondes. Nous testons dans une soufflerie au niveau de la mer. L'atmosphère est beaucoup plus épaisse et des choses comme la gravité peuvent commencer à agir sur le parachute.

Ainsi, lorsque nous tirons ce parachute hors du canon, il s'étire en ligne avant que suffisamment d'air ne remplisse le parachute pour se gonfler complètement. Et pendant ce temps, les parties supérieures du parachute peuvent tomber, et ce que nous appelons "le croisement du bord d'attaque", nous avons le bord supérieur qui tombe en dessous et à travers les autres suspentes. Et puis, quand enfin assez d'air pénètre dans la voilure pour se gonfler, tout se déforme et se déchire. Donc ce n'est pas génial.

[28:53] Mais nous avons finalement décidé que c'était un problème de test terrestre. Parce que, sur Mars, le parachute se gonfle si rapidement, les effets de choses comme la gravité et prendre quelques secondes pour se gonfler, il n'y a pas assez de temps sur Mars pour que ces choses se produisent, donc nous n'aurons pas ces types de croisements sur Mars. Donc, pour faire face à cela ici sur Terre, nous avons en fait ajouté des filets anti-inversion - des filets que nous plaçons entre les lignes sur le bord de la voilure du parachute pour empêcher le parachute de passer là où nous ne voulions pas qu'il passe.

Soit dit en passant, cette méthode de test des parachutes dans les souffleries n'était pas nouvelle. Pour Spirit et Opportunity, nous sommes en fait allés dans cette même soufflerie, mais nous n'avons jamais vraiment vu ce problème car le parachute était plus petit, donc il n'a pas fallu autant de temps pour se gonfler. Ainsi, même lorsque vous pensez que vous faites quelque chose de simple, comme agrandir un parachute, utiliser la même forme et les mêmes matériaux et le rendre un peu plus grand, des choses que vous ne voyez pas venir peuvent vous mordre.

Narrateur : Tous les changements nécessaires pour le vol de Curiosity vers Mars ont déstabilisé l'équipe. Les missions spatiales reposent sur une technologie qui a fait ses preuves, et même de minuscules changements apportés à un système peuvent le modifier de manière imprévisible – un effet papillon qui pourrait faire chuter le rover vers la catastrophe.

[30:02] Al Chen : Nous avions peur. Il y a toujours ce moment dans une mission où j'ai l'impression que tu as des remords d'acheteur. Pouvons-nous vraiment faire ce que nous avons dit que nous allions faire ? Et je pense que dans Curiosity, nous avons réalisé dès le début de cette mission que nous étions en train de mordre sur beaucoup de nouveautés. Mais la confiance augmente avec chaque succès. Et bien sûr, la confiance que nous avons gagnée sur Curiosity était immense.

Atterrissage du rover Curiosity : Commentateur EDL Al Chen : Atterrissage confirmé. Nous sommes en sécurité sur Mars. (applaudissements, cris)

Narrateur : Même si Curiosity a atterri avec succès, lorsque l'équipe EDL a ensuite examiné tous les détails, ils ont découvert qu'il n'avait pas été exempt d'erreurs.

Al Chen : La plus grande erreur dont je suis toujours gêné sur Curiosity est devenue assez évidente lorsque nous avons essayé de reconstituer la vitesse de toucher des roues. N'oubliez pas que nous essayions d'atterrir lentement, et par lent, nous entendions atterrir à environ un mile et demi par heure, environ 0,75 mètre par seconde. Mais nous avons atterri à un peu plus de 0,6 mètre par seconde, ce qui est plus lent que prévu. Frapper trop lentement n'est pas bon parce que, d'une part, vous allez utiliser plus de carburant. Et deux, il vous dit que vous n'avez pas compris quelque chose.

[31:08] Car là où nous sommes allés dans le cratère Gale – ce cratère de 100 kilomètres de large et 4,5 kilomètres de profondeur, avec une montagne de 5 kilomètres qui s'y accroche – nous nous sommes trompés sur quelque chose de fondamental, et cela s'est avéré être la gravité. Tout comme la gravité est un peu différente près de l'Himalaya ici sur Terre par rapport à d'autres endroits sur Terre, nous n'avons pas tenu compte de cet effet au cratère Gale, et c'est ce qui nous a fait atterrir trop lentement. Nous pensions que la gravité était d'une certaine quantité, et nous étions à environ 400 microGs de ce que nous attendions. Pas une tonne, mais nous ne voulions certainement pas refaire cette erreur.

Cela ne nous a pas coûté sur Curiosity. Nous avions beaucoup de carburant supplémentaire, mais cela aurait pu être l'inverse, n'est-ce pas ? Nous aurions pu atterrir plus fort si nous nous étions trompés sur la gravité dans la direction opposée. Donc, une chose que nous avons faite entre Curiosity et Perseverance a été de développer des cartes gravimétriques à haute résolution de Mars.

[32:00] Narrateur : Un autre aspect inattendu de l'atterrissage de Curiosity a entraîné des changements dans le parachute de Perseverance.

Al Chen: Lorsque le parachute s'est déployé, alors que le parachute essayait de s'étirer complètement avant de se gonfler, nous avons eu des erreurs de navigation en cours de route. Alors c'est bizarre. Nous avons une unité de mesure inertielle – pensez-y comme si votre oreille interne essayait de déterminer la direction vers le haut, à quelle vitesse nous allons et sous quelle accélération nous sommes. Et quand vous lancez quelque chose par derrière très rapidement, et qu'il touche le bout de cette corde très raide, cela tire très fort sur tout le système et secoue les choses.

(effets sonores : parachute, vent, métal tremblant)

Al Chen : Donc, nous étions passés à des matériaux modernes sur nos parachutes depuis Pathfinder – c'est là que ça nous mord à nouveau, de petits changements. Les matériaux modernes comme le Kevlar et le Vectran et ces types de matériaux sont beaucoup plus rigides que ce que nous utilisions dans le passé. Et cela signifie qu'ils transmettent le choc à travers le système. Et il s'est avéré que cela a secoué le panneau sur lequel se trouvait notre appareil de mesure inertielle à une fréquence similaire à l'une des fréquences de résonance à l'intérieur de l'appareil lui-même. Donc, cela a amplifié cette secousse et a fini par amener le véhicule à penser que certains taux et certaines accélérations se produisaient qui ne se produisaient pas réellement sur l'ensemble du véhicule, ils se sont juste avérés être détectés parce que nous secouions ce panneau comme des fous parce que nous l'avions frappé assez fort en déployant ces parachutes.

[33:20] Nous avons donc apporté quelques modifications à la fois au système de parachute et à notre capteur et à la façon dont nous l'utilisions pour réduire notre sensibilité à ce problème.

Narrateur : Étant donné que le rover Perseverance était de taille et de poids similaires à Curiosity, l'équipe a pensé qu'elle n'aurait pas à apporter beaucoup de modifications à la capsule spatiale. En fait, ils prévoyaient même d'utiliser un bouclier thermique qui avait été initialement conçu pour Curiosity plus d'une décennie plus tôt.

Al Chen : En règle générale, lorsque vous construisez un vaisseau spatial, vous construisez un article de vol - l'article de vol est celui que vous envoyez réellement dans l'espace, ou sur Mars dans ce cas. Et l'autre est la pièce de rechange au cas où quelque chose de mal arriverait à celle de vol, vous pouvez l'échanger avec la pièce de rechange et la faire voler. Nous avons donc pensé: "Hé, il y a un assez bon bouclier thermique de rechange que nous avons qualifié pour une utilisation sur Curiosity. Et nous faisons essentiellement la même chose avec Perseverance. Pourquoi ne pas simplement le faire voler?"

[34:07] Ce bouclier thermique était entreposé depuis un moment et nous l'avons dépoussiéré. Mais pour être sûr que c'était toujours un bon bouclier thermique et que le temps de stockage n'avait pas causé de problèmes, ou qu'il n'y avait pas de différences significatives par rapport à celui que nous avons réellement volé vers Mars, nous avons fait un test de charge dessus. Parce que, alors que vous traversez cette période hypersonique où vous essayez de survivre au réchauffement intense qui se produit, le fait que vous voyagez de manière hypersonique et que vous utilisez l'atmosphère pour vous arrêter met beaucoup de force sur le véhicule d'entrée. En fait, nous avons conçu Curiosity et ce bouclier thermique pour pouvoir supporter 15 G de décélération terrestre – 15 fois la force de gravité de la Terre ici au sol, ce qui est beaucoup. C'est la bonne chose à propos de faire voler des robots au lieu de faire voler des gens. 15 Earth Gs vont transformer à peu près même les pilotes de chasse en goo. Mais les 15 Earth G sur un robot, pas de problème.

Mais quand nous avons commencé à le soumettre à ces charges, il s'est cassé. Nous avons développé une belle fissure tout autour du bouclier thermique. Donc, ce bouclier thermique n'a pas volé vers Mars sur Persévérance. (des rires)

[35:05] Narrateur : Au-delà des changements nécessaires comme un nouveau bouclier thermique, l'équipe EDL souhaitait également apporter des améliorations au système d'atterrissage. Une mise à niveau, appelée déclencheur de plage, consistait en une simple modification de quelques lignes de code informatique.

Al Chen : C'est une idée que nous avions en fait sur Curiosity, mais nous avons décidé que nous avions déjà trop de nouveautés, donc cette idée de déclencheur de portée était juste un peu trop loin. Mais pour Persévérance, voyons si nous pouvons ajouter cette nouvelle pièce du puzzle. Et c'est la capacité de déployer le parachute supersonique en fonction de l'endroit où le véhicule pense qu'il se trouve.

Avec Curiosity, nous ne faisions que déployer le parachute lorsque vous atteigniez une certaine vitesse. Lorsque vous réalisez que vous allez à la bonne vitesse, déployez ce parachute, et où que vous soyez, c'est là que vous allez descendre. Rendons donc les choses un peu plus intelligentes pour Persévérance. Donnons maintenant à Perseverance la possibilité de déployer le parachute en fonction de l'endroit où il se trouvait, et pas seulement de la vitesse, tant qu'il se trouvait dans une plage de vitesse sûre pour déployer ce parachute. Et cela nous a permis de réduire un peu l'ellipse d'atterrissage - les endroits où nous pouvions descendre au sol - car nous déployions le parachute avec beaucoup plus de précision.

[36:12] Nous sommes donc passés d'une ellipse d'environ 20 kilomètres de long sur 10 kilomètres de large environ pour Curiosity, à une ellipse d'atterrissage pour Perseverance d'environ 7,5 kilomètres de long sur 6,5 kilomètres de large. Nous avons donc rétréci un peu la zone que nous pouvions descendre. Soudain, nous pouvons prendre cette ellipse d'atterrissage et la placer dans des endroits plus étroits, enfiler l'aiguille et être entouré de dangers, mais ça va.

Narrateur : Le système d'atterrissage Persévérance avait une autre innovation qui lui permettait de viser des zones plus risquées où les missions précédentes avaient craint d'atterrir.

Al Chen : Il y a des endroits où les scientifiques ont toujours voulu aller, mais notre technologie d'atterrissage n'était pas assez bonne pour nous y amener. Il y a toujours cette tension entre les scientifiques et les ingénieurs d'entrée, de descente et d'atterrissage. Tous les géologues aiment le Grand Canyon. Ils veulent aller visiter le lieu où toute l'histoire s'étale pour vous dans des falaises faciles d'accès, des cibles scientifiquement intéressantes – ou, comme j'aime à les appeler, des pièges mortels !

[37:08] Les types d'entrée, de descente et d'atterrissage comme moi cherchent des parkings. Endroits plats et ennuyeux. Avant Persévérance, nous recherchions un endroit immense - des zones urbaines d'un kilomètre de long - aussi proche que possible d'une piste d'atterrissage. Donc, la question pour nous était alors : « Pouvons-nous ajouter une capacité qui nous permettrait de voler vers des endroits sûrs dans une ellipse d'atterrissage ? Nous pouvons avoir beaucoup de petits parkings minuscules, puis nous pouvons avoir ces pièges mortels scientifiquement intéressants dans l'ellipse d'atterrissage. Vous savez, nous n'avons pas besoin d'atterrir loin dans les Grandes Plaines et d'aller ensuite au Grand Canyon. On peut aller se poser soi-même sur le parking à côté du Grand Canyon lui-même. C'est l'idée derrière Terrain Relative Navigation.

Donc, après le déploiement du parachute et après que le bouclier thermique se soit détaché, même si nous nous précipitons au sol à 160 milles à l'heure encore - nous roulons à la vitesse d'une voiture de course - c'est à ce moment que la musique de l'ascenseur se met en marche pour moi. Attendaient.

(musique d'ascenseur)

[38:02] Al Chen : Nous attendons juste la suite. Nous descendons, j'espère calmement, peut-être pas si calmement. Mais le véhicule lui-même regarde le sol, il le voit venir vers lui, et il y fait face. Profitons de cette période où nous sommes en parachute pour savoir où nous en sommes.

Narrateur : Pour ce faire, le rover utiliserait une version mise à jour du système de traitement d'image qui avait aidé Spirit et Opportunity à comprendre leur mouvement latéral lorsqu'ils étaient suspendus à leur parachute. L'équipe de Swati Mohan a ajouté cette capacité améliorée à Persévérance.

Swati Mohan : Le Lander Vision System est la grande partie du système de navigation relative au terrain. J'étais là depuis le début pour comprendre comment nous devrions l'insérer chirurgicalement dans le système d'entrée, de descente et d'atterrissage Heritage Curiosity. Comment réunir toutes ces pièces pour s'assurer que cela fonctionne le jour de l'atterrissage ?

(musique)

Swati Mohan : Le système d'entrée, de descente et d'atterrissage de Curiosity utilise principalement un radar pour déterminer où il se trouve par rapport à la surface. C'est un peu comme fermer les yeux, tendre les mains et sentir le sol. Vous pouvez dire à quelle distance vous êtes du sol en fonction du moment où vos doigts frappent, mais vous ne pouvez pas dire où vous êtes, ni sur quel sol vous frappez.

[39:15] Et ce que la navigation relative au terrain nous permet de faire, c'est en fait d'atterrir les yeux ouverts. Nous ajoutons une caméra vers le bas qui prend des photos de la surface pendant que nous descendons, et elle se compare à une carte que nous avons pré-faite à l'aide d'images orbitales, et elle peut les corréler et dire : "Sur la base de ces images, je suis ici sur Mars en ce moment."

Nous avions une deuxième carte embarquée sur laquelle nous avions identifié tous les différents dangers à divers degrés de l'endroit où se trouvaient les falaises, où se trouvaient les pentes, où se trouvaient les régions incontournables. Et puis, quand le véhicule a compris où il se trouvait, il a pu dire : "D'accord, je suis là. Je peux me rendre dans ces régions en fonction de la quantité de carburant que j'ai à bord. Quel est l'endroit le plus sûr de la région où je peux me rendre ?"

[40:07] Narrateur : Le site sélectionné pour Persévérance serait le point d'atterrissage le plus dangereux jamais tenté sur Mars.

Swati Mohan : Persévérance était ciblée pour aller au Jezero Crater. Il était en fait envisagé pour les missions précédentes sur Mars comme Curiosity mais jugé trop dangereux. Et Jezero Crater, nous pensons qu'il s'agit d'un ancien lit de lac sur Mars, et il y a des caractéristiques de canaux fluviaux qui coulent réellement dans le Delta dans Jezero Crater.

Narrateur : Le système de vision Lander, également connu sous le nom de LVS, ou "Elvis", déterminerait où se trouvait le rover au-dessus du paysage confus de Jezero Crater en quelques secondes seulement. Mais LVS n'arrêtait pas de planter pendant les premiers tests.

Swati Mohan : Nous l'avons fait au coup par coup, mais nous n'avons jamais mis tout le système en place. Et nous avons créé ce test autonome, avant d'exécuter l'entrée, la descente et l'atterrissage complets, pour mettre les entrées et voir si cela fonctionne. Et ça ne marche pas. Ça ne fonctionne pas. J'étais comme, "Je ne sais pas quel est le problème. J'ai débogué tout ce à quoi je peux penser. Toutes les différentes pièces fonctionnent, mais quand je l'exécute, ça ne marche tout simplement pas."

[41:16] Récit : Ne sachant pas pourquoi le test continuait d'échouer, Swati a décidé d'essayer une approche différente. Plutôt que de simplement tester LVS, ils exécuteraient toute la séquence informatique pour l'entrée, la descente et l'atterrissage.

Swati Mohan : Essayons. Assemblez le tout et voyez si cela fonctionnera sans aucune autre modification. C'était un Ave Maria total. Optez pour l'enchilada entière, et croisons les doigts pour que ça marche. Et ce n'est pas une mince affaire d'opter pour toute l'enchilada. La mise en place pour sept minutes d'entrée, de descente et d'atterrissage prend environ cinq heures sur le banc d'essai. Ce n'est donc pas une mince affaire. Et si ça ne marche pas, il y a encore plus d'heures à nettoyer et des choses comme ça.

[41:57] Donc, nous sommes trois, et pour être honnête, je ne pense pas qu'aucun d'entre nous pensait que ça allait marcher, parce que ça faisait trois ou quatre semaines que ça ne marchait pas. Nous l'avions donc mis en file d'attente - et il doit fonctionner en 10 secondes, et nous obtenons des données toutes les secondes - et tout à coup, il commence à défiler rapidement. Je me dis, "Attends, attends, qu'est-ce qui se passe?" Parce que dans tous les autres cas, nous avions obtenu une ou deux lignes et ça s'est juste arrêté – l'équivalent d'un plantage. Je le regarde et je me dis : "Ça a marché ?" Je regarde Aaron Stehura, qui est avec moi sur le banc d'essai. Il est comme, "Oh mon Dieu." Et nous avons juste commencé à sauter de haut en bas.

Et ce fut le premier jour où j'ai finalement eu l'impression que nous avions une mission parce que la conception, telle que nous l'avions envisagée pour Persévérance avec toutes les nouvelles mises à niveau du nouveau logiciel de vol, fonctionnait réellement. Ainsi, une fois que nous avons prouvé que cela fonctionnait dans le système de bout en bout, nous pouvions isoler ce qui n'allait pas.

Chanson d'Elvis Presley : "Il y a tellement de monde à voir pour moi, il y a tellement de monde à voir."

[43:05] Narrateur : L'élan pour terminer la construction et les tests de Perseverance s'est écrasé contre la montée de la pandémie de coronavirus au début de 2020. Le lancement était prévu pour cet été, et l'équipe s'est empressée de continuer à travailler tout en restant en sécurité afin que le rover puisse être lancé à temps depuis le Kennedy Space Center de la NASA en Floride. Les précautions COVID signifiaient que ceux qui surveillaient le lancement depuis le contrôle de mission du JPL dans le sud de la Californie ne pouvaient pas facilement participer à une tradition de longue date.

Swati Mohan : Nous n'avions pas le droit de manger nos cacahuètes ! Nous avons dû sortir et les manger, puis revenir. C'était juste tout ça à cause des masques faciaux.

Narrateur : Les cacahuètes porte-bonheur trouvent leur origine dans les années 1960, avec les missions robotiques des Rangers sur la Lune.

(musique)

Narrateur : Les Rangers 1 à 6 ont tous échoué de différentes manières. Pour Ranger 7, un ingénieur du nom de Dick Wallace a partagé des cacahuètes autour du contrôle de mission du JPL afin de calmer leurs nerfs nerveux. Cette mission a été un succès, tout comme les deux missions suivantes, Rangers 8 et 9. Depuis, des cacahuètes sont à portée de main pour les grands événements comme les lancements et les atterrissages.

[44:18] Se faufiler dehors pour manger des cacahuètes chanceuses semblait faire l'affaire, puisque le lancement de Persévérance a été un succès, bien qu'il y ait eu quelques problèmes.

Swati Mohan : Le premier moment dramatique a eu lieu juste avant le lancement, environ 10 minutes avant que les fusées ne soient censées s'enflammer. Nous avons eu un tremblement de terre ici au JPL dans Mission Control. Toute la salle a tremblé, et je me souviens avoir pensé que c'était tout simplement insensé que nous devions faire une pandémie et un tremblement de terre le même jour. Heureusement, c'était assez petit, mais ce n'était qu'un de ces moments où je me disais "Vraiment ? Vraiment ?"

[44:58] La deuxième chose, juste après le lancement, nous avons vu toutes les belles images de nos fournisseurs de lanceurs, ce qui était super. Et puis est venu le moment où nous avons dû acquérir le signal, mais nous ne pouvons pas lui parler. Et cela a déclenché une toute autre chaîne d'événements. On se dit : "On voit le véhicule, on voit qu'il y a un signal, donc au moins il est vivant." Mais quelque chose s'était passé, et nous devions comprendre ce que cela pouvait être afin que nous puissions modifier nos paramètres pour pouvoir lui parler.

Et ce qui s'était réellement passé, c'était qu'un élément matériel avait échoué lors du lancement, et le véhicule s'était mis en mode sans échec et était passé à la sauvegarde. Le véhicule avait fait tout ce qu'il était censé faire, c'est juste que nous ne nous attendions pas à ce que ce matériel tombe en panne lors du lancement. Cela a donc causé un peu plus de drame. Mais à la fin de ce premier quart de travail, nous avions un plan pour le remettre en marche, puis en quelques heures, nous étions à peu près de retour sur la bonne voie.

[45:58] Et je m'en souviens précisément parce que nous avons lancé le 30 juillet et que mon anniversaire est le 1er août. Donc, si nous n'avions pas repris le chemin, j'aurais dû me rendre au contrôle de mission le jour de mon anniversaire, ce que je n'avais pas à faire. C'était donc un très beau cadeau d'anniversaire. (des rires)

(musique)

Narrateur : Pendant les nombreux mois de son vol spatial, Persévérance a été en contact permanent avec le contrôle de mission du JPL, fournissant des mises à jour sur son état de santé général et recevant des instructions pour utiliser les propulseurs de la capsule pour continuer à voler dans la bonne direction. Alors que la capsule se rapprochait de Mars, l'équipe EDL a dirigé le rover où et quand commencer sa plongée dans l'atmosphère.

Swati Mohan, commentateur de l'EDL : Persévérance a franchi le point de décélération maximale et a indiqué qu'elle avait ressenti environ 10 G terrestres de décélération.

Narrateur : Les masques faciaux COVID étaient toujours requis le jour de l'atterrissage le 18 février 2021, alors que Swati a appelé les différentes étapes, elle a dû travailler plus dur que n'importe quel commentateur EDL précédent pour se faire comprendre.

[47:06] Swati Mohan : Pas un seul masque facial. J'avais deux masques faciaux : le N95, puis le masque facial en tissu au-dessus.

(applaudissements) Swati Mohan, commentateur de l'EDL : La navigation a confirmé que le parachute s'est déployé, et nous constatons une décélération significative de la vitesse...

Swati Mohan : Je pense que le plus grand soulagement que j'ai ressenti a été quand j'ai entendu que le parachute s'était déployé et que nous avons vu la décélération. Le parachute est l'un de nos points de défaillance uniques. S'il ne se déploie pas au moment voulu, 30 secondes plus tard, vous touchez le sol et vous vous écrasez.

Contrôle de mission : TRN Safety Bravo.EDL commentateur Swati Mohan : Nous avons terminé notre navigation relative du terrain, la vitesse actuelle est d'environ 30 mètres par seconde, l'altitude d'environ 300 mètres au-dessus de la surface de Mars.

[47:55] Swati Mohan : Il y a eu une autre fois où je me suis un peu inquiété pendant l'entrée, la descente et l'atterrissage. Il y avait l'un des appels qui parlait de l'endroit où Persévérance avait choisi d'aller. Dans le cadre de toute cette navigation relative au terrain, nous avions ajouté des fonctionnalités de persévérance, en nous disant : "D'accord, j'ai terminé la navigation relative au terrain et je vais à cet endroit." Et nous avions encodé dans notre télémétrie le niveau de danger de la cible sûre qu'elle avait sélectionnée.

Maintenant, dans toutes nos simulations, nous avions codé le bac de telle sorte que, presque toujours, il choisissait le bac le plus sûr. Mais le jour même du débarquement, ce n'est pas ce que nous avons eu. Nous avons placé la deuxième poubelle plus bas - pas la plus sûre, mais la deuxième plus sûre, qui était l'appel "TRN Safety Bravo". Et à partir de là, je suis comme "Uh oh." Où allons-nous exactement ? C'est donc un peu plus risqué. On se dit : "D'accord, peut-être que ça ira."

[48:55] Swati Mohan, commentateur de l'EDL : Touchdown confirmé ! Persévérance est en sécurité à la surface de Mars, prête à commencer à chercher les signes de la vie passée. (acclamations)

Swati Mohan : Le système d'entrée a en fait un peu dépassé, donc nous nous sommes rapprochés de la partie sud-est de l'ellipse d'atterrissage, et c'est juste un champ rocheux. Mais au final, le système a parfaitement fonctionné. Nous avons atterri avec une telle précision que nous avons atterri dans la zone plate, avec les rochers qui nous entourent.

Narrateur : Après l'atterrissage de Perseverance, comme pour chaque mission, l'équipe EDL a passé des mois à examiner les données pour voir ce qui s'était ou non passé comme prévu. Les caméras vidéo de Perseverance ont fourni une vue imprenable sur la descente du rover dans l'atmosphère de Mars.

Al Chen : Nous n'avions littéralement jamais vu un parachute se gonfler sur une autre planète auparavant. Donc, nous avons mis des caméras là-bas pour voir cela, puis pour être en mesure de dire dans quelle direction le parachute se gonflait réellement, et quelles parties du parachute se dirigeaient vers où pendant ce processus de gonflage chaotique, et ensuite pour voir comment le parachute pourrait être synchronisé, nous avons mis un dessin dessus pour nous aider à voir dans quelle direction le parachute était orienté. Et aussi, mettez un petit message là-dedans, juste pour le plaisir.

[50:06] Narrateur : Ce qui ressemble à un dessin aléatoire de blocs et de rayures oranges sur le parachute blanc a en fait encodé une devise du JPL, "Dare Mighty Things". La séquence vidéo a également montré quelque chose qui a pris les ingénieurs par surprise.

Al Chen : Le parachute, lorsqu'il est à l'intérieur du véhicule, a un couvercle sur le dessus pour le protéger afin qu'il ne devienne pas trop chaud pendant ce chauffage aérodynamique pendant la partie hypersonique. Et puis nous tirons le parachute à travers ce couvercle en utilisant un canon. Et ce couvercle s'envole, avec un peu de chance pour ne plus jamais être revu.

Ce couvercle avait ce radôme sur le dessus pour permettre à une antenne de pouvoir transmettre des fréquences radio à travers lui, pour une utilisation pendant la croisière. Ce radôme était censé rester attaché au couvercle du parachute lorsqu'il était repoussé par le parachute, et il ne l'a pas fait. Il s'est arraché de ce couvercle, et vous pouvez le voir devenir un vol libre. Ce qui n'est pas génial, parce que nous tirons cette chose à l'arrière du véhicule pendant que nous voyageons de manière supersonique, puis nous déployons ce parachute et nous nous arrêtons juste devant la chose que nous venons d'éjecter. Heureusement, cela ne nous est pas arrivé sur Persévérance, mais vous craignez que des choses comme ce radôme, alors que nous nous arrêtons juste devant, puissent revenir directement à travers le parachute et soit y déchirer un trou, soit heurter le véhicule. C'est donc une préoccupation.

[51:15] Mais d'après le reste des images de la caméra du parachute, tout avait l'air super. Le parachute gonflé dans un modèle très symétrique. Il avait l'air plutôt parfait.

Narrateur : Avec le lancement et l'atterrissage du rover Persévérance maintenant dans les livres d'histoire, les ingénieurs planifient déjà la prochaine grande mission sur Mars.

Swati Mohan : Persévérance était la première étape de Mars Sample Return. Le prochain défi consiste donc à obtenir les échantillons que Persévérance trouve et collecte, et à ramener ces échantillons sur Terre. Ainsi, la prochaine mission devra non seulement atterrir en toute sécurité sur Mars, comme l'a fait Persévérance, mais elle devra en fait atterrir exactement là où se trouvent les échantillons afin de les récupérer. C'est donc la première mission à devoir effectuer un atterrissage ponctuel sur Mars.

[52:01] Donc, ce que Perseverance a fait ressemblait à, nous avons ciblé un grand parking qui était criblé de dangers, et Perseverance, par lui-même, a trouvé la place de parking où atterrir. Nous avons dit que vous pouviez vous garer n'importe où, mais ne rencontrez rien lorsque vous vous garez. Mais ce que l'atterrisseur de récupération d'échantillon devra faire, c'est que vous retournez sur ce même parking, mais vous n'êtes autorisé à vous garer qu'à cet endroit.

Et puis vient la grande tâche de lancer une fusée depuis la surface d'une autre planète - ce que nous n'avons jamais fait - afin de mettre les échantillons de la surface de Mars en orbite afin qu'une troisième mission puisse venir collecter ces échantillons dans l'espace, puis faire demi-tour et rentrer à la maison, et déposer ces échantillons par l'entrée, la descente et l'atterrissage de la Terre.

Al Chen : Il est difficile de savoir où les plus grands miracles seront nécessaires. Ce sera la chose la plus importante que nous ayons faite ici, je pense, et la chose la plus complexe. C'est définitivement une course de relais, d'accord, nous pouvons laisser tomber ce relais à peu près à tout moment ici.

[53:05] (musique)

Narrateur : L'une des parties les plus délicates de la mission peut être lorsqu'un vaisseau spatial en orbite autour de Mars attrape le bâton - la capsule contenant tous les échantillons de roche de Persévérance - après son lancement depuis Mars.

Al Chen : La cartouche d'échantillon est assez petite ; c'est un peu plus gros qu'un ballon de basket. Nous essayons donc de repérer quelque chose de vraiment petit dans l'espace autour de Mars. C'est, autant que je sache, jamais été fait auparavant.

Nous ne prélevons qu'une poignée d'échantillons – environ un kilogramme d'échantillons. Nous voulons garder cette cartouche d'échantillon en orbite aussi légère que possible. La fusée qui la lance a une balise sur l'étage supérieur, indiquant en gros qu'elle est vivante, cherchez-moi ici. Après cela, l'orbiteur de retour terrestre doit trouver la cartouche d'échantillon en orbite en fonction de l'endroit où nous pensons qu'elle se trouve, puis essayer de la voir.

Pas plus tard que la semaine dernière, nous parlions de la peinture que nous allions mettre sur la cartouche d'échantillons afin que nous puissions la voir avec les caméras de cet orbiteur passant au-dessus de nous ? Ça va être délicat. Il y a beaucoup d'éléments de cela que je n'avais même pas considérés comme des problèmes qui vont être des défis. L'une des choses sur lesquelles nous travaillons en ce moment est de savoir quelle est la luminosité des nuages ​​sur Mars ? Ces nuages ​​sur Mars peuvent provoquer une lumière parasite qui nous empêche de voir cette cartouche d'échantillons qui contient nos échantillons.

[54:15] Narrateur : Le timing, comme dans toute course, sera l'un des principaux facteurs de succès.

Al Chen : Nous voulons tout lancer d'ici 2028 environ, au moins sur le chemin de Mars. Nous voulons arriver au bon moment de l'année pour nous donner suffisamment de temps sur Mars pour terminer les opérations consistant à amener les tubes d'où qu'ils soient sur cette fusée et à faire décoller cette fusée du sol avant qu'il ne fasse trop froid pour lancer.

Nous voulons également lancer avant le début de la saison des tempêtes de poussière sur Mars. C'est aussi une autre grande partie de cela, pour plusieurs raisons. L'atterrisseur qui maintient la fusée au chaud est alimenté par l'énergie solaire. Les tempêtes de poussière régionales et les tempêtes de poussière locales peuvent se produire à peu près n'importe quand, mais les tempêtes de poussière entourant la planète, elles se produisent environ une année sur trois sur Mars. Nous voulons rester en dehors de cela pour nous assurer que tout ce qui est alimenté par l'énergie solaire peut le supporter et que nous ne manquons pas d'énergie.

[55:04] Et plus que cela, certaines des choses que nous avons ajoutées, comme la navigation relative au terrain où nous prenons des photos du sol, eh bien, si vous ne pouvez pas voir le sol, vous ne pouvez pas utiliser ces images, n'est-ce pas, pour savoir où vous êtes. Nous ne voulons donc certainement pas atterrir pendant la saison des tempêtes de poussière avec cela non plus. Et la poussière elle-même peut modifier la structure de l'atmosphère de sorte que si vous vous attendiez à un certain profil de vent et à un certain profil de densité en descendant, vous en obtiendrez un différent, ce qui peut signifier que vous vous retrouverez dans un endroit différent de celui que vous aviez prévu.

J'aime penser à l'EDL comme une série de choses qui doivent bien se passer. Maintenant, amplifiez cela par le fait qu'il y a une EDL sur Mars, une EDL sur Terre, alors nous devons nous lancer depuis Mars et faire ce truc de rendez-vous en orbite. Nous devons donc arriver au sol à temps, pour nous assurer que la course que nous courons sur le terrain puisse se dérouler avant que nous ne manquions de temps.

Nous sommes peut-être un peu fous.

Narrateur : Nous sommes "On a Mission", un podcast du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Si vous aimez cet épisode, suivez-nous et évaluez-nous sur votre plateforme de podcast préférée, et assurez-vous de consulter les autres podcasts de la NASA : ils peuvent tous être trouvés sur NASA dot gov, barre oblique, podcasts.

(Durée de l'épisode = 56:17)

NASA/JPL-Caltech

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