Réaliser un prototype d'avion solaire sans pilote capable d'évoluer dans l'atmosphère martienne. Rien de moins. Après l'avion solaire terrestre que se propose de piloter Bertrand Piccard autour du monde, l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) s'intéresse à ce nouveau rêve d'Icare. L'étude préliminaire de faisabilité d'un planeur solaire autonome est le nouveau défi du Laboratoire des systèmes autonomes (ASL) de l'institution. Cet avant-projet a été commandité par l'Agence spatiale européenne (ESA). Dans le cadre de son programme international Star Tiger, elle est sur le point d'attribuer des crédits de recherche. C'est l'occasion qu'attend le professeur Roland Siegwart, responsable du projet «Sky Sailor», pour développer les compétences de son laboratoire.

Le planeur à l'étude devra doter l'ESA d'un outil d'exploration des sites difficilement accessibles à des véhicules au sol. Dans ce but, le Sky Sailor sera équipé de caméras et pourvu d'ailes recouvertes de cellules solaires d'une envergure de trois mètres. Doté d'une hélice de propulsion, avec un poids ne dépassant pas trois kilos, l'appareil ne disposera d'aucun pilote et devra gérer son vol en parfaite autonomie.

«Nous travaillons sur la phase de définition du projet durant laquelle nous nous employons à démontrer la faisabilité d'un tel planeur. Ceci dans l'optique de définir une première proposition à soumettre à l'ESA», explique le professeur Siegwart.

Le principal défi consiste à générer assez d'énergie pour assurer des conditions de vol perpétuel. Prouver qu'un avion est capable de voler de nuit avec l'énergie qu'il a accumulée le jour. L'autre difficulté est d'assurer un mode de navigation autonome à un avion sans pilote. Pour ces deux challenges, «la gestion de l'énergie représente la clé du problème», explique Samir Bouabdalah, assistant du professeur Siegwart.

Le projet de prototype doit aussi intégrer les contraintes imposées par la planète rouge aux chercheurs suisses. «L'atmosphère martienne – poursuit le chercheur – constitue l'obstacle principal. La densité de l'air – 0,03 kg/m3 sur Mars, contre 1,3 sur Terre – représente une contrainte forte dans l'optimisation du système de propulsion. Mais la force de gravité, moins importante sur Mars, joue en notre faveur. L'énergie solaire enfin est moins importante – 950 watts/m2 sur Terre, contre 430 sur Mars – aux heures d'exposition les meilleures.»

La différence de températures entre les deux planètes est quant à elle suffisamment faible pour ne pas corser les difficultés. Pas plus que les vents mesurés sur la planète rouge. Même s'ils sont plus forts que sur Terre, ils sont à mettre en rapport avec la densité de l'air, plus faible sur Mars. Mais ce ne sont pas les seules contraintes naturelles. Selon le professeur Siegwart, «la présence de poussières en quantités importantes sur Mars peut influencer la qualité d'un vol. Des dépôts excessifs sur les cellules solaires de l'appareil peuvent nuire à ses performances».

Avec un budget initial de 60 000 francs, l'EPFL envisage un premier essai du planeur cet été dans le ciel suisse. Le but est de faire évoluer l'avion pendant 24 heures en continu. Cette première étape pourrait déboucher sur l'obtention d'un contrat de l'ESA ouvrant la voie à l'étude d'un avion plus évolué. Le prototype définitif serait testé l'hiver prochain, à une altitude comprise entre 15 et 35 km, où la densité de l'air est comparable à l'atmosphère de Mars.

Dans quelques années, l'ESA pourrait passer commande d'un avion solaire intégré à une sonde expédiée sur l'orbite martienne. De son côté, la NASA a le projet d'envoyer sur Mars un avion à propulsion chimique baptisé ARES.

Pour le Sky Sailor, Roland Siegwart table sur une durée de vol sur Mars de deux à trois semaines maximum. Face à un budget de plusieurs millions de francs pour créer un avion de ce type, on s'interroge sur la rentabilité de l'opération. Mais le projet est justifié selon lui: «Avec une vitesse de vol comprise entre 200 et 300 km/h, le planeur pourra couvrir une grande surface sur Mars, et permettra donc d'obtenir de nombreuses vues du sol martien.»