Intuitive Machines 2
Mission robotique lunaire
| Organisation | NASA |
|---|---|
| Constructeur | Intuitive Machines |
| Programme | CLPS |
| Domaine | Étude de la surface de la Lune |
| Statut | Achevée (échec) |
| Lancement | 26 février 2025 |
| Lanceur | Falcon 9 |
| Fin de mission | 7 mars 2025 |
| Durée | prévue :1 journée lunaire (14 jours) |
| Site | Mons Mouton |
| Masse au lancement | 1 908 kg |
|---|---|
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 200 W |
| TRIDENT | Foreuse |
|---|---|
| MSolo | Spectromètre de masse |
| LRA | Rétroréflecteur |
Intuitive Machines 2 ou IM-2 ou Athena ou PRIME-1 est une mission spatiale robotique à destination de la surface de la Lune qui emporte plusieurs instruments scientifiques et démonstrateurs technologiques. C'est la troisième mission du programme CLPS de la NASA, dont l'objectif est d'approfondir la connaissance de la Lune pour préparer les séjours à sa surface des équipages des missions Artemis. Intuitive Machines One repose sur un atterrisseur léger baptisé Nova-C de la société Intuitive Machines dont c'est la deuxième utilisation. Cet engin spatial est capable de déposer environ 100 kilogrammes de charge utile à la surface de la Lune et de fonctionner durant 14 jours terrestres (une journée lunaire) une fois arrivé à destination. L'atterrisseur emporte la foreuse TRIDENT associé au spectromètre de masse MSolo qui doivent tenter de détecter la présence d'eau dans le sol.
Le lancement de la mission IM-2 a lieu le . L'atterrisseur Nova-C est placé en orbite par une fusée Falcon 9 qui emporte également l'orbiteur lunaire Lunar Trailblazer. L'atterrisseur se pose le 6 mars 2025 sur le plateau du Mons Mouton, près du pôle Sud de la Lune mais en bascule sur le côté. Les panneaux solaires étant mal orientés, la mission s'achève au bout de 24 heures après épuisement de l'énergie disponible sans que les principaux objectifs aient été remplis.
Contexte
Dans le cadre de son programme Artemis, qui a pour objectif le retour des hommes sur le sol lunaire vers 2026, 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 remplir cet objectif, la NASA met sur pied le programme CLPS. À la suite d'une série d'appels d'offres, quatre sociétés, dont Intuitive Machines, sont sélectionnées pour transporter 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 qui devront être transportées. Les sociétés sélectionnées sont de nouveaux entrants dans le domaine et ont une expérience limitée dans le développement d'atterrisseur. 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 au 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].
IM-2 est la deuxième mission utilisant l'atterrisseur lunaire Nova-C de Intuitive Machines. La première mission, IM-1 qui s'était déroulé en avait été un demi-succès. Une mesure erronée de la distance au sol lors de l'alunissage avait entrainé une vitesse trop importante au moment du contact avec la surface entrainant la rupture d'un des pieds du train d'atterrissage. L'engin spatial s'était couché sur le côté et certains instruments embarqués n'avaient pu collecter les données prévues[3].
Objectifs de la mission
L'objectif principal de la mission est de déterminer de quelles ressources exploitables pourront disposer les missions Artemis en particulier les ressources en eau.
Caractéristiques techniques
Nova-C est un petit atterrisseur de 1 908 kg avec ses ergols, haut de 3,94 m, avec une section de 2,19 × 2,385 m. Il est capable de déposer 100 kg de charge utile à la surface de la Lune. Il est conçu pour survivre durant une journée lunaire. L'énergie est fournie par trois panneaux solaires fixes montés sur le corps de l'engin qui produisent en pic 788 watts qui sont stockés dans trois batteries lithium-ion ayant une capacité totale de 1 554 W-h. La propulsion principale est un moteur-fusée unique VR900 (poussée unitaire 4 000 newtons) brûlant un mélange de méthane et d'oxygène liquide, héritage d'un développement effectué par la NASA (projet Morpheus). L'engin spatial est stabilisé sur trois axes et son système de contrôle d'attitude comprend un viseur d'étoiles, des capteurs solaires et une centrale à inertie. Les corrections d'orientation sont réalisées par des propulseurs à gaz froid redondants utilisant de l'hélium sous pression. La masse à vide de Nova-C est de 624 kg. Il emporte au maximum 845 kg de méthane liquide, 422 kg d'oxygène liquide et 17 kg d'hélium stocké sous une pression de 41 bars. Les communications avec la Terre sont assurées en bande X avec un débit compris entre 250 kilobits et 6 mégabits par seconde via une antenne grand gain et plusieurs antennes à faible gain[4].
Charge utile
L'atterrisseur emporte trois instruments. La foreuse TRIDENT associé au spectromètre de masse quadripôle MSolo doivent tenter de détecter la présence d'eau dans le sol[5].
Foreuse TRIDENT
La foreuse TRIDENT (The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain) dont la masse est de 16 kilogrammes peut prélever un échantillon de sol de 10 centimètres de long à une profondeur de 1 mètre. Elle comprend une tête de foreuse roto-percutante (vitesse de rotation de 120 tours par minute, percussion 972 coups par minutes, diamètre 2,54 centimètres), une auge permettant de remonter l'échantillon prélevé et un système permettant de préparer et d'alimenter le spectromètre de masse. La tête de la foreuse est chauffée à l'aide d'une résistance de 40 Watts et comporte deux capteurs de température. Les dimensions de la foreuse proprement dite sont de 33,3 × 20,6 × 168 cm tandis que le boitier de l'électronique fait 28,2 × 23 × 12,7 cm. Cet instrument consomme 30 Watts lorsqu'il est inactif, 100 Watts lorsqu'il manipule la carotte de sol et 195 Watts en mode percussion. Il génère un flux de 15 kilobits/seconde. Sa masse est de 21,3 kilogrammes. L'instrument est fourni par la société Honeybee Robotics[6].
La foreuse roto-percutante TRIDENT est utilisée pour prélever des échantillons de la couche superficielle du sous-sol (jusqu'à 1 mètre de profondeur) et les exposer en surface pour permettre leur analyse par le spectromètre de masse MSOLO. Pour éviter les problèmes rencontrés par les équipages des missions Apollo (les astronautes avaient eu le plus grand mal à remonter les carottes) et limiter la consommation d'énergie nécessaire, la foreuse TRIDENT doit remonter les échantillons de sous-sol par tranche de 10 centimètres plutôt que de remonter une carotte complète de 1 mètre de long. Chaque échantillon est déversé sur le sol dans le champ de vue de l'instrument MSOLO qui peut en analyser sa composition. La densité du matériau prélevé est déterminée par la pente du cône formé. L'enfoncement du pied de la foreuse fournit des indications sur la capacité de la surface à supporter une certain masse. La puissance appliquée pour réaliser le forage fournit des informations sur la résistance du matériau, la concentration en glace d'eau et la manière dont la glace est agrégée au régolithe (grains de glace isolés ou non) en fonction de la profondeur. Enfin les capteurs de température permettent de déterminer la température en fonction de la profondeur ainsi que la conductivité thermique du sous-sol[7].
Spectromètre de masse MSOLO
MSolo (Mass Spectrometer Observing Lunar Operations) doit fournir la composition de l'échantillon prélevé en recherchant en particulier la présence d'eau. IL s'agit d'une adaptation d'un spectromètre de masse disponible sur étagère qui utilise une coupe de Faraday et peut détecter des constituants ayant une masse atomique comprise entre 1 et 100 masses atomiques. Sa résolution massique lui permet de distinguer le deutérium de l'hydrogène ainsi que les isotopes de l'oxygène (O18 et O16). D'une masse de 6 kilogrammes, l'instrument consomme 35 Watts et génère des données avec un débit d'environ 15 kilobits/seconde. L'instrument est fourni par le centre spatial Kennedy[8].
Rétroréflecteur laser
L'atterrisseur emporte un rétro-réflecteur laser qui doit être utilisé pour déterminer avec précision la position de l'atterrisseur depuis l'orbite. Il s'agit d'une demi-sphère aplatie recouverte d'un revêtement doré de 5,11 centimètres de diamètre et 1,65 centimètres de haut, comprenant 8 réflecteurs coin de cube de 1,27 centimètres de diamètre. Sa masse totale est de 20 grammes. Il est fourni par le Centre de vol spatial Goddard[9].
Rover sauteur Grace
Dans le cadre d'un contrat passé avec la NASA d'un montant de 41,6 millions US$ la société a développé un rover (astromobile) sauteur, baptisé Grace, conçu pour se déplacer jusqu'à 25 kilomètres de son point de départ en effectuant plusieurs sauts grâce à une propulsion utilisant des moteurs-fusées. A chaque saut, dont la distance est réglable, il peut s'élever jusqu'à 100 mètres. Il peut emporter une charge utile de 10 kilogrammes. Pour la mission IM-2 il emporte le radiomètre LRAD développé par l'Institut de recherche planétaire de l'agence spatiale allemande qui doit identifier les endroits suffisamment froid pour que des dépôts de glace stables puissent exister et caractériser la température de la surface dans les zones des cratères situées en permanence à l'ombre. Le deuxième instrument est le spectromètre à neutron PLWS (Puli Lunar Water Snooper ) développé par la société hongroise Puli Space Technologies avec l'aide de la NASA qui doit effectuer les premières mesures in situ dans les régions des cratères situés en permanent à l'ombre. Il était prévu que le rover sauteur effectue plusieurs sauts qui devaient l'amener jusqu'au fond d'un cratère comprenant une zone en permanence à l'ombre puis en ressortir. Le système de communications LSCS (Lunar Surface Communications System), développé par la société Nokia dans le cadre d'un contrat de 14,1 millions US$ passé en octobre 2020 avec la NASA, devait lui permettre de communiquer à l'atterrisseur les données collectées y compris depuis le fond d'un cratère profond de 20 mètres[10].
Autres rovers
Deux autres rovers (astromobiles) font partie de la mission : Lunar Outpost’s Mobile Autonomous Prospecting Platform (MAPP) et Yaoki de la société Dymon Co[10].
Déroulement de la mission
La mission IM-2 est lancée le par une fusée Falcon 9 décollant du complexe de lancement 39A situé sur le centre spatial Kennedy (Floride). Le lanceur spatial emporte également l'orbiteur lunaire Lunar Trailblazer, la petite sonde spatiale Odin (100 kg) développée par la société AstroForge qui doit survoler 11 mois plus tard l'astéroïde géocroiseur 2022 OB5 pour évaluer ses ressources minières et le tracteur spatial Chimera GEO 1 de 300 kilogrammes qui emporte un CubeSat 16U. Le premier étage de la fusée, dont c'est le neuvième vol, est récupéré sur une barge positionnée au large de la base de lancement[11]. IM-2 doit se poser sur le plateau du Mons Mouton, à environ 160 kilomètres du pôle Sud de la Lune[12]. La mission, qui ne dispose pas des équipements lui permettant de survivre à une nuit lunaire, doit durer une journée lunaire (14 jours)[13]. Le 6 mars 2025 l'atterrisseur se pose sur la Lune sur le plateau du Mons Mouton, près du pôle Sud de la Lune, à 280 mètres du point visé mais, comme lors de la première mission IM-1, il bascule sur le côté[14]. Les panneaux solaires étant mal orientés, la mission s'achève au bout de 24 heures après épuisement de l'énergie disponible sans que les principaux objectifs aient été remplis[15].
Notes et références
- (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) Jeff Foust, « Intuitive Machines and NASA call IM-1 lunar lander a success as mission winds down », sur spacenews.com, .
- ↑ (en) Intuitive Machines, Intuitive Machines-1 Orbital Debris Assessment Report, , 53 p. (lire en ligne)
- ↑ (en) « PRIME-1 Science Payloads », sur Site scientifique de la NASA (consulté le ).
- ↑ (en) « The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain (TRIDENT) », sur NSSDCA, Centre de vol spatial Goddard (consulté le )
- ↑ (en) K. Zacny, P. Chu, V. Vendiola, K. Bywaters, S. Goldman et P. Creekmore « TRIDENT Drill for VIPER and PRIME1 Missions to the Moon » () (lire en ligne) [PDF]
—53rd Lunar and Planetary Science Conference - ↑ (en) « Mass Spectrometer for observing lunar operations (MSolo) », sur NSSDCA, Centre de vol spatial Goddard (consulté le )
- ↑ (en) « Laser Retroreflector Array (LRA) », sur NSSDCA, Centre de vol spatial Goddard (consulté le )
- (en-US) Will Robinson-Smith, « SpaceX launches Intuitive Machines’ 2nd Moon lander, 3 rideshare spacecraft », sur spaceflightnow.com,
- ↑ (en) Justin Davenport, « Falcon 9 launches second lunar mission of 2025 with IM-2 lander », sur nasaspaceflight.com,
- ↑ (en-US) Jeff Foust, « Falcon 9 launches second Intuitive Machines lunar lander », sur SpaceNews, (consulté le )
- ↑ (en) Leonard David, « Ice-hunting Lunar Trailblazer and IM-2 nearly ready for January 2025 launch », sur spacenews.com,
- ↑ (en-US) Jeff Foust, « IM-2 lunar lander on its side after touchdown », sur SpaceNews, (consulté le )
- ↑ (en-US) Will Robinson-Smith, « Intuitive Machines’ IM-2 Moon mission ends with lander on its side », sur spaceflightnow.com,
Voir aussi
Sources
- (en) K. Zacny, P. Chu, V. Vendiola, K. Bywaters, S. Goldman et P. Creekmore « TRIDENT Drill for VIPER and PRIME1 Missions to the Moon » () (lire en ligne) [PDF]
—53rd Lunar and Planetary Science Conference
Articles connexes
- Exploration de la Lune
- Commercial Lunar Payload Services (CPLS)
- Intuitive Machines One première mission de l'atterrisseur Nova-C.
- Nova-C
- Programme Artemis
- Exploration de la Lune
- Géologie de la Lune
Liens externes
- (en) Site officiel
- Ressources relatives à l'astronomie :
