Des chercheurs achèvent la première étude dans le monde réel de la dynamique de la poussière des hélicoptères martiens

Les travaux, rapportés dans le numéro de décembre 2022 de Journal of Geophysical Research: Planètespourrait soutenir le Mars Sample Return Program de la NASA, qui récupérera des échantillons collectés par Perseverance, ou la mission Dragonfly qui mettra le cap sur Titan, la plus grande lune de Saturne, en 2027.

“Il y a une raison pour laquelle les pilotes d’hélicoptères sur Terre préfèrent atterrir sur des héliports”, a déclaré Jason Rabinovitch, co-auteur et professeur adjoint à Stevens. “Lorsqu’un hélicoptère atterrit dans le désert, son courant descendant peut soulever suffisamment de poussière pour provoquer une ‘brownout’ à visibilité nulle – et Mars est en fait un grand désert.”

Rabinovitch travaille sur le programme Ingenuity depuis 2014, rejoignant le Jet Propulsion Laboratory peu de temps après que le concept a été présenté pour la première fois à la NASA et créant les premiers modèles théoriques de dépoussiérage par hélicoptère dans les environnements martiens poussiéreux. À Stevens, Rabinovitch continue de travailler avec le JPL et étudie les interactions panache-surface lors de la descente motorisée d’un vaisseau spatial. Il modélise également le gonflage supersonique des parachutes et des phénomènes géophysiques, tels que les panaches sur Encelade.

Étudier la dynamique de la poussière sur une autre planète n’est pas facile, a expliqué Rabinovitch. “L’espace est un environnement pauvre en données. Il est difficile de renvoyer des vidéos et des images sur Terre, nous devons donc travailler avec ce que nous pouvons obtenir.”

Pour surmonter ce défi, Rabinovitch et ses collègues du JPL ont utilisé des techniques avancées de traitement d’images pour extraire des informations de six vols d’hélicoptère, toutes des vidéos basse résolution capturées par Persévérance. En identifiant de minuscules variations entre les images vidéo et l’intensité lumineuse de chaque pixel, les chercheurs ont pu calculer à la fois la taille et la masse totale des nuages ​​​​de poussière soulevés lors du décollage, du vol stationnaire, des manœuvres et de l’atterrissage d’Ingenuity.

Les résultats étaient à une distance frappante des modèles d’ingénierie de Rabinovitch – en soi une réalisation remarquable, étant donné les informations limitées dont disposait l’équipe en 2014, lorsque Rabinovitch et ses collègues écrivaient des calculs au dos de l’enveloppe destinés à soutenir l’original. conception de l’ingéniosité.

La recherche montre que, comme prévu, la poussière est une considération importante pour les giravions extraterrestres, Ingenuity estimant avoir soulevé environ un millième de sa propre masse (quatre livres) en poussière à chaque vol. C’est beaucoup plus de poussière que ce qui serait généré par un hélicoptère équivalent sur Terre, bien que Rabinovitch prévienne qu’il est difficile d’établir des comparaisons directes.

“C’était excitant de voir la vidéo Mastcam-Z de Perseverance, qui a été prise pour des raisons d’ingénierie, a fini par montrer Ingenuity soulevant tellement de poussière de la surface qu’elle a ouvert une nouvelle ligne de recherche”, a déclaré Mark Lemmon, chercheur principal chez le Space Science Institute Mars Science Laboratory et premier auteur de l’étude.

“Lorsque vous pensez à la poussière sur Mars, vous devez tenir compte non seulement de la gravité inférieure, mais aussi des effets de la pression atmosphérique, de la température, de la densité de l’air – il y a beaucoup de choses que nous ne comprenons pas encore complètement”, a déclaré Rabinovich. Pourtant, a-t-il ajouté, c’est ce qui rend l’étude des nuages ​​​​de poussière d’Ingenuity si excitante.

Une meilleure compréhension des baisses de tension pourrait aider la NASA à prolonger les futures missions robotiques en maintenant les panneaux solaires opérationnels plus longtemps ou en facilitant l’atterrissage en toute sécurité d’équipements délicats sur la surface martienne poussiéreuse. Cela pourrait également offrir de nouvelles informations sur le rôle du vent et de la poussière transportée par le vent dans les conditions météorologiques et l’érosion, à la fois sur Terre et dans des environnements extrêmes autour du système solaire.

Vidéo: https://youtu.be/MqD5-2buHZE