Blue Ghost Mission 3
Blue Ghost Mission 3 est une mission spatiale du programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA dont l'objectif est de mettre en œuvre à la surface de la Lune plusieurs instruments scientifiques permettant de collecter des données sur le comportement du régolithe lunaire, la composition du sol sous la surface, , etc.. Il s'agit de la troisième mission utilisant l'atterrisseur Blue Ghost développé par la société Firefly Aerospace.
Mission robotique lunaire
| Organisation |
 NASA |
|---|---|
| Constructeur |
Firefly Aerospace |
| Programme | CLPS |
| Domaine | Géologie, surface lunaire, technologie |
| Type de mission | Atterrisseur |
| Statut | En développement |
| Lancement | 2028 |
| Masse au lancement | < 2 800 kg |
|---|---|
| Propulsion | chimique |
| Ergols | méthylhydrazine et MON-3 |
| Contrôle d'attitude | stabilisé 3 axes |
| Source d'énergie | panneaux solaires |
| Puissance électrique | 400 Watts (atterrisseur) |
| Localisation | Dômes de Guithuisen |
|---|
| Lunar-VISE | Caméras et spectromètres |
|---|---|
| Heimdall | Caméras |
| SAMPLR | Bras robotique |
| NMLS | Détecteur de neutrons |
| ROLSES | Mesure des émissions radio à basse fréquence |
| PILS | Technologies cellules photovoltaïques |
La mission, dont le lancement est planifié en 2028, se posera sur le site des Dômes de Guithuisen dont la composition constitue une énigme géologique.
Contexte
modifierDans le cadre de son programme Artemis, qui a pour objectif le retour des hommes à la surface de la Lune vers 2028, l'agence spatiale américaine, la NASA, décide en 2018 de confier à des sociétés privées la dépose à la surface de la Lune d'instruments scientifiques et d'engins robotiques. Ceux-ci sont destinés à mener des investigations qui doivent compléter les études scientifiques menées à la surface de la Lune par les astronautes et doivent contribuer à développer les capacités des futures missions lunaires, en évaluant par exemple les ressources en glace d'eau. Celles-ci pourraient permettre à terme de produire des ergols pour les fusées se posant à la surface de la Lune ainsi que de l'oxygène et de l'eau pour les équipages[1].
Pour atteindre cet objectif, la NASA met sur pied le programme CLPS. À la suite d'une série d'appels d'offres, quatre sociétés, dont Astrobotic Technology, sont sélectionnées pour acheminer des charges utiles à la surface de la Lune. Le cahier des charges de la NASA ne fournit aucune contrainte relative à l'architecture et se contente de définir la masse et la nature des charges utiles devant être transportées. Les sociétés sélectionnées sont de nouveaux entrants dans le domaine et ont une expérience limitée dans le développement d'atterrisseurs. Mais la NASA accepte la majoration du risque par rapport à une approche plus conventionnelle faisant appel aux poids lourds du secteur spatial car elle estime que cette démarche permettra d'atteindre les objectifs à un coût final sensiblement réduit. La philosophie du programme CLPS est similaire à celle des programmes COTS et CCDev que l'agence spatiale a mis sur pied pour le ravitaillement et la relève des équipages de la Station spatiale internationale[1],[2].
Historique
modifierDans le cadre du programme CPLS, la NASA attribue au constructeur Firefly Aerospace sa troisième mission, baptisée Blue Ghost 3 (BG-3), en pour un montant de 179 millions USD. Celle-ci doit déposer six expériences représentant une masse totale de 97 kilogrammes à la surface de la Lune dans la région de Mons Gruithuisen Gamma, sur la face visible du satellite[3],[4].
Objectifs scientifiques
modifierLa mission doit se poser dans la région des Dômes de Guithuisen dont la composition constitue une énigme géologique. Les observations effectuées par la sonde spatiale de la NASA Lunar Reconnaissance Orbiter en orbite autour de la Lune ont démontré que les dômes s'étaient formés à partir d'un magma riche en silice, de composition similaire au granite. Ils se distinguent nettement du terrain environnant qui est recouvert d'anciennes coulées de lave basaltique solidifiée. Les laves basaltiques sont fluides contrairement aux laves siliceuses. Les dômes de Gruithuisen se sont formés par des éruptions de laves siliceuses qui, ne s'écoulant pas facilement, ont créé ces reliefs. Or sur Terre les volcans produisant des laves siliceuses nécessitent la présence de deux éléments essentiels, l’eau et la tectonique des plaques, qui sont tous deux absents sur la Lune. L'objectif principal de la mission est de recueillir des données susceptibles d'expliquer l'origine des dômes[5].
Caractéristiques techniques
modifierL'atterrisseur Blue Ghost
modifierL'atterrisseur Blue Ghost est un engin spatial conçu pour se poser sur la Lune (atterrisseur lunaire) avec une charge utile dont la masse maximale est de 240 kilogrammes. Celle-ci peut être constituée d'instruments scientifiques, d'équipements spatiaux à tester ou d'astromobiles. Blue Ghost a une masse maximale de 2 700 kg en orbite et dispose de panneaux solaires qui fournissent 400 watts à disposition de la plateforme et de la charge utile. L'engin spatial a une forme approximativement cubique et est haut de 2 mètres pour un diamètre de 3,5 m. Il se pose sur la Lune sur un train d'atterrissage en composite carbone constitué de quatre pieds fixés aux angles, légèrement inclinés par rapport à la verticale, et dont la structure en nid d'abeilles s'écrase pour absorber le choc de l'atterrissage. Les semelles des pieds comportent des capteurs qui déclenchent l'arrêt de la propulsion lorsqu'ils détectent le sol. La structure est constituée par un treillis de 49 poutrelles en composite carbone qui permet d'allier rigidité et légèreté. La propulsion principale est assurée d'une part par un moteur-fusée à ergols liquides (bi ergols) de plus de 1 000 newtons de poussée, utilisé pour l'insertion en orbite lunaire et durant la phase de descente vers la surface de la Lune, et d'autre part par quatre moteurs-fusées à ergols liquides modulables qui totalisent 1 600 N de poussée et sont utilisés pour maintenir l'orientation durant les phases propulsées et assurer un atterrissage en douceur. Douze petits moteurs à gaz froid sont utilisés pour maintenir l'orientation de l'engin spatial durant les phases non propulsées. Deux réservoirs contiennent respectivement le carburant méthylhydrazine et le comburant MON-3 utilisé par la propulsion principale. Par ailleurs l'hélium utilisé pour la pressurisation des ergols est stocké dans quatre réservoirs. Pour les communications Blue Ghost dispose d'une antenne en bande X et de trois antennes en bande S dont le débit permet de transmettre des vidéos en haute définition. Cette conception, à la fois fiable et polyvalente, permet au Blue Ghost de répondre aux exigences des missions scientifiques et technologiques les plus ambitieuses prévues sur la lune.
Instruments scientifiques
modifierLa charge utile de Blue Ghost Mission 3 (CP-21) comprend six instruments et expériences ayant une masse totale de 97 kilogrammes[6].
Lunar-VISE
modifierLunar-VISE (Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer) est un ensemble d'instruments dont l'objectif est de déterminer l'origine géologique des dômes de Gruithuisen. Il comprend la caméra à haute résolution LV-VIC (VNIR Imaging Camera) fonctionnant en lumière visible et proche infrarouge), une caméra multispectrale combinée avec un radiomètre LV-CIRiS (Compact Infrared Imaging System). LV-VIC capturera des images à très haute résolution dans les mêmes longueurs d'onde que l'œil humain tandis que la LV-CIRiS mesurera la température. Combinées, ces données permettront de déterminer les propriétés physiques des matériaux de la surface lunaire. Un petit astromobile embarquera également le spectromètre à rayons gamma et à neutrons LV-GRNS ( Gamma Ray and Neutron Spectrometer), qui analysera la composition et l'abondance des différents matériaux de la surface lunaire. L'atterrisseur est également équipé de caméras de contexte et de descente (LV-CC et LV-DC). La caméra LV-CC prendra des images de l'ensemble du site d'atterrissage tout au long de la mission au sol ce qui permettra d'observer d'éventuels changements à proximité. La caméra LV-DC photographiera la surface avec une fréquence très élevée durant l'atterrissage, ce qui nous permettra d'étudier et de suivre le comportement des matériaux lunaires impactées par l'atterrissage. L'instrument est fourni par l'Université du Centre de la Floride[6].
Heimdall
modifierUne partie importante du programme Artemis est consacrée à l'exploration de la surface de la Lune ce qui nécessite une meilleure compréhension des propriétés physiques du régolithe. L'expérience Heimdall est un ensemble de quatre caméras fixées sur le bras robotique SAMPLR. Les images fournies par Heimdall permettront d'analyser le comportement du régolithe durant toutes les phases de la mission, de l'alunissage à la stabilisation du module lunaire à sa surface. La caméra dédiée à l'analyse de la descente (HeiDI) évaluera la dispersion des particules lors de l'alunissage et la durée de leur suspension. Une deuxième caméra permettra d'étudier les interactions entre la surface et le bras robotique SAMPLR. La troisième caméra fournira des images de la surface lunaire laissée intacte par l'atterrissage avec la résolution la plus élevée jamais obtenue. Enfin la dernière caméra produira des images panoramiques de la surface environnante, fournissant un contexte géologique essentiel à la recherche et des données susceptibles d'alimenter de futurs systèmes de navigation autonome et de mettre en évidence les risques potentiels liés à l'exploration. L'instrument Heimdall est fourni par le Planetary Science Institute[6].
SAMPLR
modifier
SAMPLR (Sample Acquisition, Morphology Filtering, and Probing of Lunar Regolith) est un bras robotique comportant un tamis et un pénétromètre permettant de collecter des échantillons de régolithe tout en servant de support aux caméras Heimdall. Il est fourni par la société Maxar Technologies[6].
NMLS
modifier
L'instrument NMLS (Neutron Measurements at the Lunar Surface) est un instrument mesurant le flux de neutrons thermiques et épithermiques qui seront utilisés pour améliorer la précision des mesures effectuées par d'autres moyens tels que les instruments embarqués à bord des satellites Lunar Reconnaissance Orbiter et Lunar Prospector. L'instrument est fourni par le Centre de vol spatial Marshall[6].
ROLSES
modifier
ROLSES (Radio wave Observation at the Lunar Surface of the photo-Electron Sheath) est un récepteur radio basse fréquence qui collecte les émissions radio de 10 kHz à 10 MHz, voire 30 MHz, à une altitude d'environ 0 à 2 m au-dessus de la surface lunaire, grâce à quatre antennes. Les données collectées doivent contribuer à l'évaluation des émissions parasites affectant les mesures effectuées par l'instrumentation scientifique. Ces informations seront essentielles pour la conception et la mise en œuvre des futures missions scientifiques et d'habitation. L'instrument est fourni par le Centre de vol spatial Goddard[6].
PILS
modifierPILS (Photovoltaic Investigation on the Lunar Surface) est une expérience destinée à évaluée différentes technologies de cellules photovoltaïques dans l'environnement lunaire. Les données seront utilisées pour mieux comprendre l'influence de l'environnement lunaire sur les capacités de charge et de déterminer quels types de panneaux solaires sont les plus performants et les plus efficaces, tout en restant opérationnels. L'instrument est fourni par le Centre de recherche Glenn[6].
Déroulement de la mission
modifierLe lancement de Blue Ghost Mission 3 est planifié pour 2028.
Notes et références
modifier- 1 2 (en) Stephen Clark, « NASA cancels lunar rover, shifts focus to commercial moon landers », sur spaceflightnow.com, .
- ↑ (en) Stephen Clark, « NASA picks three companies to send commercial landers to the moon », sur spaceflightnow.com, .
- ↑ (en) Tiernan P. Doyle, « More NASA Science, Tech will Fly to Moon Aboard Future Firefly Flight », sur NASA, .
- ↑ (en) « Blue Ghost Mission 3 to the moon », sur Firefly Aerospace (consulté le ).
- ↑ (en) Caroline Capone, « A Lunar Mystery: The Gruithuisen Domes », sur NASA, .
- 1 2 3 4 5 6 7 (en) « CP-21 Science », sur NASA (consulté le ).
