L’entrée des véhicules lourds dans l’atmosphère martienne

Dans un contexte pour le moins maussade sur le futur à moyen terme des missions robotiques martienne, le budget de la NASA 2012 présente une forte augmentation du budget destiné à la mise au point de technologies avancées (7,5 M$ l’an dernier, 430 l’an prochain et les années suivantes). Parmi ces technologies, celles qui concernent la rentrée de véhicules lourds dans l’atmosphère martienne. On sait que pour obtenir, avec des véhicules très lourds, le même profil de ralentissement que les sondes que nous envoyons ces dernières années vers Mars, il faut avoir le même coefficient balistique, c’est-à-dire que si on multiplie la masse par 10, il faut aussi multiplier la surface du bouclier thermique par 10, alors que par simple homothétie des dimensions, un véhicule 10 fois plus gros ne présentera qu’une surface 4,6 fois plus grande. Plus le véhicule est lourd plus il faut un bouclier surdimensionné par rapport aux dimensions du véhicule. Lorsque l’on parle de charges utiles lourdes pour les missions humaines, de diamètre de l’ordre de 8 à 10 m, comment faire des boucliers encore bien plus larges ? Les solutions principales sont soit d’utiliser des panneaux déployables, soit de faire des boucliers gonflables (avec des matériaux résistants aux températures élevées). C’est ce genre de technologies que le programme NASA vise de travailler avec des essais réels d’entrée dans l’atmosphère terrestre d’ici quelques années pour commencer. Il faut aussi développer des parachutes de plus grandes dimensions s’ouvrant à des vitesses supersoniques. Dans un premier temps, l’idée est de passer la capacité d’entrée de charges utiles dans l’atmosphère martienne de 1,5 à 3 t. Ces technologies permettront aussi d’atterrir dans des zones situées à des altitudes 2 à 3 km plus élevées, et de réduire les incertitudes d’atterrissage de 10 à 3 km. Les premiers essais viseraient des déccélérateurs de 6 à 9 m de diamètre s’ouvrant à mach 3,5 et des parachutes de 30 m s’ouvrant à Mach 2.

Déccélérateur gonflable (doc NASA/JPL)

Prototype de déccélérateur gonflable testé avec une fusée sonde. (Doc. NASA/Sean Smith)

Entrée d’une charge lourde dans l’atmosphère martienne (doc. NASA)

D’autres technologies sont également au programme : l’étage de retour d’échantillon, le rendez vous automatique, les technologies de protection planétaires et en particulier celles qui seront mises en œuvre dans les laboratoires de réception sur Terre.
Les dirigeants de la NASA essayent également de définir une nouvelle mission martienne pour 2018 à coûts limités.

Consciente de la difficulté particulière d’entrée des charges lourdes dans l’atmosphère martienne, l’association Planète Mars avait demandé, il y a deux ans,  au dessinateur Manchu d’illustrer l’utilisation d’un bouclier thermique gonflable pour l’arrivée d’une mission humaine. Voir https://www.planete-mars.com/wp-admin/post.php?post=1544&action=edit. (doc. Manchu/APM)