Techniques d'atterrissage sur Mars pour 10 t et plus

Dans un article de NSF, on indique les conclusions de plusieurs ateliers d'étude des techniques d'atterrissage menés par la NASA.
Après avoir passé en revue les différentes techniques utilisées pour les missions automatiques qui se sont succédées, la conclusion est qu'il faut abandonner l'idée de parachutes supersoniques pour gérer des masses importantes de fret (m > 10 tonnes) en rapport avec des missions habitées.

NASA’s Human Architecture Team (HAT) has opted to remove supersonic parachutes as an option for landing “human-scale hardware” on the surface of Mars. The decision will result in all forward planning involving a mix of supersonic retro propulsion in combination with deployable, inflatable, and rigid aeroshells for missions to the Red Planet.

La dernière phase de l'atterrissage reste encore en discussion :

A question remains for how NASA envisions the touchdown scenario for Mars landers, with the potential of using subsonic chutes in tandem with propulsive landing, or to opt for a fully propulsive touchdown.

http://www.nasaspaceflight.com/2015/04/nasa-favors-propulsive-mars-landings-parachutes/

En fait il y a une option qui n'a eu à ce jour que des études théoriques pour une EDL (Entry, Descent, and Landing) martienne, c'est la rétropropulsion supersonique. Tant que des essais in-situ n'auront pas été faits on n'aura pas de modèle théorique permettant de simuler avec précision afin de voir le gain de ce type d'EDL martienne par rapport au modèle d'EDL ignorant l'existence de l'atmosphère de Mars.

La haute atmosphère martienne est quand même pas mal modélisée, et apparemment MAVEN a permis de gagner quasiment un ordre de grandeur dans la connaissance de la mésosphère et stratosphère martienne (ou plutôt ce qui en est assimilable puisque les gradients de température ne sont pas les mêmes que sur Terre).
Je ne serais pas étonné que dans les toutes prochaines année on commence à avoir des simus assez représentatives, surtout si on commence à avoir des retours d'expérience de la même chose sur Terre avec les retours d'étage de la Falcon 9.

En tout cas ça va bien dans le sens des orientations technologiques de SpaceX, qui mise beaucoup là-dessus.

Space Opera a écrit:La haute atmosphère martienne est quand même pas mal modélisée, et apparemment MAVEN a permis de gagner quasiment un ordre de grandeur dans la connaissance de la mésosphère et stratosphère martienne (ou plutôt ce qui en est assimilable puisque les gradients de température ne sont pas les mêmes que sur Terre).
Je ne serais pas étonné que dans les toutes prochaines année on commence à avoir des simus assez représentatives, surtout si on commence à avoir des retours d'expérience de la même chose sur Terre avec les retours d'étage de la Falcon 9.

En tout cas ça va bien dans le sens des orientations technologiques de SpaceX, qui mise beaucoup là-dessus.

En fait les modèles commencent à être bons pour les rentrées avec bouclier thermique sur Mars car on a testé comme tu le dis et ils sont en train de s'affiner pour une rentrée en rétropropulsion supersonique pour la Terre, mais, et c'est un gros mais, on n'a des données pour la rentrée en rétropropulsion que pour des vitesses relativement modestes (celles d'un premier étage) et seulement pour la Terre dont la haute atmosphère est assez différente de celle de Mars.
Pour résumer, il manque un test grandeur nature pour modéliser correctement une rentrée en rétropropulsion (et non pas avec un bouclier) en hypersonique (et non pas à Mach 3) dans l'atmosphère de Mars (et pas celle de la Terre).
Le fond du problème c'est qu'un bouclier thermique ne se contente pas de protéger le vaisseau, mais l'ablation de son contenu dissipe des gaz qui se transforment en plasma sur la terminaison de l'onde de choc, diminuant ainsi le coefficient balistique de l'ensemble, alors que la rétropropulsion combine un réel freinage ET la formation de plasma avec les éjectas sur la terminaison de l'onde de choc. Or on ne sait pas bien quelle est l'efficacité en termes de réduction du coefficient balistique de cette deuxième technique...
Du pain sur la planche en somme...

Henri a écrit:
Pour résumer, il manque un test grandeur nature pour modéliser correctement une rentrée en rétropropulsion (et non pas avec un bouclier) en hypersonique (et non pas à Mach 3) dans l'atmosphère de Mars (et pas celle de la Terre).

Il ne parait guère envisageable AMHA de ne faire qu'une "mission test" chargée de vérifier les modélisations, et les dimensionnements des équipements. Mars est loin, c'est cher d'y aller pour "tester" même si c'est le moyen absolu de vérifier des hypothèses. Peut-être un démonstrateur avec une charge fictive larguée par un orbiteur qui lui, pourrait réaliser sa mission ?
D'un autre côté ... on peut aussi difficilement envisager qu'une mission "réelle" d'un atterrisseur martien envoyé dans une région inexplorée pour des activités innovantes, soit confiée à un dispositif dont la rentrée atmosphérique à haute vitesse n'est pas fiabilisée. La NASA et le JPL pourraient-ils prendre le risque de voir l'atterrisseur et sa précieuse charge se vaporiser lors de la phase d'arrivée ???? :x