Rover Martien
Présentation
Les rovers sont des véhicules permettant de transporter des personnes sur Mars.
​
Deux types de rovers martiens sont possibles :
-
Les rovers non-pressurisés prévu pour un équipage habillé d'une combinaison spatiale Mars,
-
Les rovers pressurisés pour que l'équipage puisse travailler sans combinaison spatiale et pouvant être utilisé pour servir de base mobile ou de laboratoire.
Un rover de type buggy non-pressurisé pour des astronautes en combinaisons. (crédit : Nasa)
Rover pressurisé (crédit : Nasa)
Conception
Support vie
Un rover doit maintenir une qualité de l'air et une température intérieure adéquates. Il est probable que les systèmes de support vie utilisés dans les vaisseaux spatiaux, comme l'ISS, seront adaptés aux rovers. La perte de chaleur peut être un problème important pendant les nuits martiennes et le bilan énergétique du véhicule doit être étudié. Idéalement, le matériau utilisé pour la radioprotection devrait être également un bon isolant.
Protection contre les radiations
La radioprotection sur un mobile est limitée en raison de contraintes d'espace et de masse. L'eau gelée a été suggérée comme un bon matériau . Les matériaux plastiques seraient meilleurs que l'aluminium ou l'acier en ce qui concerne le rayonnement cosmique à haute énergie. Un avertissement de tempête solaire serait utile pour garantir que les occupants pourraient atteindre un abri en cas de rayonnement de grande ampleur.
Energie
Il existe deux sources d’énergie possibles pour un rover Martien : les batteries et le carburant. Les batteries ont l’avantage d’avoir une longue expérience de la puissance des véhicules et sont de plus en plus utilisées sur Terre. Ils peuvent également être rechargés par des panneaux solaires embarqués, tels que démontrés dans le roman et le film 'The Martian'.
Le carburant, probablement le même carburant que pour les vaisseaux spatiaux allant vers Mars, est une autre possibilité. Le rapport de masse est meilleur que pour les batteries, bien qu'il soit réduit car le véhicule doit également transporter de l'oxygène pour la combustion. Comme le combustible et les batteries ont la même source d'énergie ultime, solaire ou nucléaire, l'efficacité de la conversion entre également en ligne de compte dans l'analyse globale.
Roues
Les roues et les suspensions représentent un défi de taille pour un rover martien. Le froid extrême des nuits et des hivers martiens peut atteindre la phase de transition vitreuse de la plupart des matériaux. Cela rend les matériaux de roue cassants et les détruit. Une solution possible est une roue métallique solide, comme pour le rover Curiosity. Alternativement, les roues à câble ont été utilisées avec succès lors des missions Apollo sur le Rover Lunaire. De plus, il faut prévoir des roues de diamètres importants afin de circuler au mieux dans des terrains aussi accidentés et rocailleux.
Roues des Rovers Sojourner, Mars Exploration Rover ( Spirit et Opportunity) et Curiosity
Navigation
Parmi les options permettant de garder une trace de l'emplacement lorsque le rover se déplace sur Mars, notez:
-
Indications topographiques à partir d'images
-
Mesures inertielles
-
Un GPS Martien si mis en place
-
Navigation céleste
La navigation sur Mars est considérée comme un enjeu important pour les missions humaines sur la planète. La navigation céleste, utilisée depuis plus de 500 ans sur Terre, peut constituer un moyen de localiser sur la surface de la planète Mars à une distance d’environ 100 mètres. La navigation est particulièrement pertinente pour les rovers, car ils ont besoin de savoir au moins approximativement où ils se trouvent et où ils vont se rendre à destination.
Un réseau de satellites GPS pour Mars signifierait une constellation de satellites en orbite, mais une alternative serait un réseau de pseudo-satellites basé en surface. Ces appareils devraient être mis en place avec une grande précision, à moins d’être auto-étalonnés.
Trappe d'amarrage
Une trappe d'amarrage permettrait au rover de se connecter à un habitat de surface , au stade de montée ou à un autre rover de la planète , permettant ainsi le passage des personnes dans un passage sous pression après l'accostage.
Prototype d'habitat spatial amarré à un rover d'exploration. Crédit photo: NASA
Prototype de rover d'exploration avec présence d'une trappe d'ammarge. Crédit photo: NASA
Trappe de scaphandre (Suitport)
Une combinaison intégrée du rover avec un motif de combinaison Mars , permettant à une personne d'entrer dans un costume Mars ayant une ouverture reliée à l'intérieur pressurisé du rover, mais le reste de l'extérieur de la combinaison reste exposé à l'environnement de Mars. Cela éviterait d'avoir un sas séparé ou de dépressuriser l'ensemble du véhicule lors de l'ouverture d'une trappe extérieure. L’inconvénient c’est une exposition externe des combinaisons (le système dorsal est protégé ) aux UV et poussières même quand elles ne servent pas ; une protection légère serait souhaitable. Un autre moindre inconvénient c’est que l’astronaute doit revenir se fixer en reculant pour insérer son équipement dorsal dans la niche réceptacle -suitport- correspondante du véhicule ou de l’habitat. Par sécurité et pour d’autres usages un sas classique reste nécessaire.
Maquette de rover avec présence de Suitport (Image: © Clara Moskowitz / SPACE.com)
Scaphandre martien Z2 vue de face et de dos. L’entrée se fait par la trappe dorsale, depuis un rover. (Doc. NASA)
Conception modulaire
Il s'agit d'un concept qui implique de rendre les composants du mobile capables d'être échangés contre d'autres composants de manière pratique ou d'être désassemblés en sections plus petites. Par exemple, un rover peut être capable de décomposer de plus petites pièces assemblées à la surface après avoir atterri sur la surface de Mars. Cela permettrait aux plus gros moteurs d'être livrés à la surface de Mars. Une conception modulaire permettrait également l' échange de différents lots de travaux, tels qu'une grue , une pelle rétro ou un treuil , en fonction des besoins.
Station de pilotage de chars - il s'agit d'un endroit où un astronaute adapté à la planète Mars peut contrôler le rover sans avoir à entrer de nouveau dans la zone sous pression.
Dissipateur thermique anti-glace - L’idée est de disposer d’une barrière de glace de 2,5 cm comme protection, cette glace pouvant également servir de dissipateur thermique.
Poste de pilotage
Il s'agit d'un endroit où un astronaute peut contrôler le rover. Pour optimiser la vue du conducteur il faut prévoir un mélange de moniteurs et de hublots. Il est important de minimiser la surface vitrée, pour des questions de masse, de contraintes et de sécurité.
Concept du Space Exploration Vehicle de la Nasa
Le concept de véhicule d'exploration spatiale (SEV) est conçu pour être flexible en fonction de la destination; la cabine pressurisée peut être utilisée à la fois pour des missions dans l'espace et pour l'exploration en surface de corps planétaires, notamment d'astéroïdes proches de la Terre et de Mars. La version d'exploration de surface du SEV a la cabine montée sur un châssis, avec des roues pouvant pivoter à 360 degrés et parcourir environ 10 kilomètres à l'heure dans toutes les directions. C'est à peu près la taille d'une camionnette (avec 12 roues) et peut héberger deux astronautes jusqu'à 14 jours avec des installations de couchage et sanitaires.
Rover SEV (crédit : Nasa)