Commercial Lunar Payload Services

Maquette des trois atterrisseurs lunaires sélectionnés dans le cadre du programme Commercial Lunar Payload Services. De gauche à droite : Peregrine de la société Astrobotic, Nova-C de Intuitive Machines et Z-01 de OrbitBeyond.

Commercial Lunar Payload Services ou CLPS est un programme de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est de sous-traiter auprès de sociétés privées le transport d'instruments scientifiques sur le sol lunaire. La prestation demandée est un service complet allant du développement de l'engin chargé de déposer le fret à la surface de la Lune au déploiement sur le sol lunaire en passant par l'intégration de la charge utile et le lancement. La forme de la prestation demandée est similaire à celle du programme COTS consacré au transport de fret à la Station spatiale internationale.

Trois atterrisseurs lunaires ont été sélectionnés début juin 2019 pour placer 23 charges utiles technologiques ou scientifiques sur le sol lunaire : Peregrine de la société Astrobotic, Nova-C de Intuitive Machines et Z-01 de OrbitBeyond devraient effectuer un premier vol entre 2020 et 2021. Ces engins sont capables de déposer une charge utile comprise entre 40 et 100 kilogrammes.

Historique

Contexte

Le prototype Resource Prospector.

Après l'annulation en avril 2018 du projet Resource Prospector, dont l'objectif était de prospecter au sol les ressources lunaires à l'aide d'un rover lourd téléguidé, la direction de la NASA annonce qu'elle confiera la dépose de missions robotiques sur la surface lunaire à des sociétés privées dans le cadre d'un programme baptisé Commercial Lunar Payload Services à l'image de ce qui a été fait pour le ravitaillement et la relève des équipages de la Station spatiale internationale (programmes COTS et CCDeV). L'objectif du programme est de réduire les couts de l'exploration de la Lune et d'accélérer les missions de retour d'échantillons et de prospection de ressources ainsi que de promouvoir l'innovation et la croissance des sociétés commerciales du secteur[1].

Sélection des sociétés

Après avoir soumis un cahier des charges provisoire en septembre, la NASA annonce en novembre qu'elle a pré-sélectionné 9 sociétés susceptibles de répondre à l'appel d'offres définitif qui a été lancé courant 2019. Le programme dispose d'un budget de 2,6 milliards US $ sur les dix prochaines années. Les sociétés pré-sélectionnées sont[2] :

La NASA annonce le 3 juin 2019 qu'elle a sélectionné trois des neuf sociétés, à savoir Astrobotic, Intuitive Machines et OrbitBeyond, pour le développement d'un atterrisseur lunaire. Celles-ci vont recevoir 250 millions US$ en contrepartie de la dépose sur le sol de 23 charges utiles[3].

Sélection des charges utiles

L'agence spatiale a sélectionné 12 instruments et démonstrateurs technologiques développées par les centres de la NASA. Courant juin 2019 elle devrait sélectionner une deuxième série d'instruments proposées par des universités et d'autres instituts de recherche. Les premières charges utiles devraient être disponibles fin 2019 mais le premier lancement ne doit pas avoir lieu avant 2020/2021 [4].

Les 12 instruments des centres de la NASA sélectionnés sont[5] :

  • Un spectromètre à transfert d'énergie linéaire conçus pour mesurer les rayonnements à la surface de la Lune.
  • Trois instruments permettant d'évaluer les ressources lunaires :
    • Un spectromètre fonctionnant en proche infrarouge pour mesurer les volatiles situés à la surface.
    • Un spectromètre à neutrons pour mesurer l'abondance de l'hydrogène.
    • Un spectromètre de masse à piège à ions pour mesurer l'abondance des volatiles à la surface de la Lune et dans son exosphère.
  • Un magnétomètre pour mesurer le champ magnétique lunaire
  • Un instrument de radiotechnique pour mesurer la densité des photoélectrons dans la couche proche de la surface de la Lune
  • Trois instruments conçus pour collecter des données durant les phases de descente et d'atterrissage sur la Lune qui seront utilisées pour concevoir les futurs atterrisseurs :
    • Une caméra stéréo pour mesurer les interactions entre le panache en sortie du moteur de descente et la surface de la Lune.
    • Une expérience destinée à mesurer comment l'atterrissage impacte l'exosphère de la Lune.
    • Un lidar doppler qui doit effectuer des mesures précises de la vitesse et de la distance durant la descente pour contribuer à la conception de systèmes d'atterrissage de précision.

Caractéristiques des sondes spatiales du programmes CLPS

Les premières missions CPLS auront une taille et une durée de vie limitée : les atterrisseurs devront pouvoir déposer au minimum 10 kilogrammes d'instrumentation scientifique à la surface de la Lune. Ils ne seront pas capables de survivre plus de 15 jours à cause de la chute de la température (-156°C) durant la nuit lunaire (durée 15 jours terrestres). La NASA souhaite que les sociétés sélectionnées parviennent à développer par la suite des atterrisseurs plus gros capable de transporter des astromobiles et d'atterrir dans les régions polaires et sur la surface cachée de la Lune[4].

L'atterrisseur Z-01 de OrbitBeyond

OrbitBeyond est une société du New Jersey qui réunit plusieurs sous-traitants dont le plus connu est Team Indus, une entreprise indienne chargée de la conception de l'atterrisseur qui était l'un des compétiteurs les plus avancés du Google Lunar X Prize. L'intégration de la charge utile est prise en charge par Honeybee Robotics, une société qui a déjà construit des composants de plusieurs sondes spatiales martiennes de la NASA. La NASA doit verser 97 millions US$ pour la dépose de 4 charges utiles sur le sol lunaire. L'atterrisseur Z-01, qui reprend la conception de l'engin développé par Team Indus, peut déposer une charge utile de 40 kilogrammes sur le sol lunaire. La société a prévu de déposer également sur le sol un petit rover équiper d'une caméra stéré&o pour ses propres besoins de mise au point technique. Un modèle d'ngénierie est déjà disponible et l'atterrisseur devrait effectuer une première tentative atterrissage dès septembre 2020. Il doit être lancé par une fusée Falcon 9 de SpaceX[3].

L'atterrisseur Peregrine de Astrobotic

L'atterrisseur Nova-C dérive du démonstrateur du programme Morpheus développé par la NASA entre 2012 et 2014.

Astrobotic, dont le siège est à Pittsburgh, développe l'atterrisseur Peregrine avec le soutien de Airbus Defense and Space et Dynetics. Comme Team Indus Astrobotic était un des compétiteurs du Google Lunar X Prize. L'atterrisseur fait 1,9 mètres de haut pour 2,5 mètres de diamètre. Sa masse est 1 400 kilogrammes (avec les ergols) et il peut déposer une charge utile de 90 kilogrammes sur le sol lunaire. La NASA doit verser à la société 75,9 millions US$ pour la dépose sur le sol lunaire de 14 charges utiles. Le premier atterrissage est programmé en juillet 2021 dans le cratère de Lacus Mortis[3].

L'atterrisseur Nova-C de Intuitive Machines

Intuitive Machines est une société créée à Houston en 2013 par un entrepreneur du secteur aérospatial et deux anciens ingénieurs de la NASA. Son atterrisseur Nova-C, haut de 3 mètres, est le plus imposant des trois engins. Il dérive du démonstrateur développé par des ingénieurs de la NASA dans le cadre du projet Morpheus qui a permis de tester un atterrisseur utilisant une propulsion utilisant le méthane entre les années 2012 et 2014. Nova-C peut déposer 100 kilogrammes de charge utile à la surface de la Lune. Contrairement aux deux autres atterrisseurs qui utilisent des ergols hypergoliques stockables, les propulseurs brulent des ergols cryogéniques (méthane liquide et oxygène liquide) qui permettent d'atteindre des performances élevées au prix d'une complexité accrue. La poussée est modulable. Des tirs sur banc d'essais sont déjà en cours à la date de sélection. Nova-C est capable d'atteindre n'importe quelle latitude de la Lune. Le premier vol, reposant sur un planning volontairement tendu, est prévu pour juillet 2021. La NASA s'est engagée à verser 77 millions US$ pour la dépose de 5 instruments dans l'Océan des Tempêtes[3].

Notes et références

  1. (en) Stephen Clark, « NASA cancels lunar rover, shifts focus to commercial moon landers », sur spaceflightnow.com,
  2. (en) « NASA Announces New Partnerships for Commercial Lunar Payload Delivery Services », sur NASA, NASA,
  3. a b c et d (en) Stephen Clark, « NASA picks three companies to send commercial landers to the moon », sur spaceflightnow.com,
  4. a et b (en) Stephen Clark, « NASA to soon announce winner of first commercial lunar lander competition », sur spaceflightnow.com, A,
  5. (en) Derek Richardson, « NASA selects experiments to fly aboard commercial lunar landers », sur spaceflightinsider.com, A,

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes