Après des décennies de retards et de faux départs, la NASA est finalement retourner sur la Lune. Le monde attend avec impatience le lancement d’Artemis I, le premier vol de démonstration du système de lancement spatial et du véhicule polyvalent Orion, qui, combinés, enverront des humains hors de l’orbite terrestre basse pour la première fois depuis 1972. Mais c’est retardé.
Alors que la première mission officielle Artemis retient naturellement toute l’attention, l’agence spatiale prévoit de faire plus que de mettre un nouvel ensemble de bottes à la surface – leurs objectifs à long terme incluent la station spatiale « Lunar Gateway » qui sera le point de ralliement pour l’exploration soutenue de notre voisin céleste le plus proche.
Mais avant de lancer la première station spatiale de l’humanité, la NASA veut s’assurer que l’orbite de halo quasi rectiligne unique (NRHO) dans laquelle elle fonctionnera est aussi stable que la modélisation informatique l’a prédit. Entrez dans l’expérience d’exploitation et de navigation de la technologie du système de positionnement autonome Cislunar, ou CAPSTONE.
Lancé à bord d’une fusée Electron en juin, le grand CubeSat deviendra, espérons-le, le premier vaisseau spatial à entrer dans un NRHO. En se positionnant de manière à ce que la gravité de la Terre et de la Lune l’influence également, le maintien de son orbite ne devrait nécessiter que des corrections de position périodiques. Cela réduirait non seulement la charge de maintenance liée au réglage de l’orbite de la passerelle lunaire, mais réduirait également les besoins en propulseur de la station.
CAPSTONE est également sur le point de tester un système de navigation expérimental qui utilise le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) comme point de référence au lieu de stations au sol. Dans un avenir où les engins spatiaux bourdonnent régulièrement autour de la Lune, il sera important d’établir un système de navigation qui ne repose pas sur les entrées terrestres pour fonctionner.
Ainsi, malgré son coût relativement maigre de 30 millions de dollars et sa taille à peu près égale à celle d’un four à micro-ondes, CAPSTONE est une mission très importante pour les grandes aspirations lunaires de la NASA. Malheureusement, les choses ne se sont pas déroulées comme prévu jusqu’à présent. Les problèmes ont commencé quelques jours seulement après le décollage, et au moment d’écrire ces lignes, le résultat de la mission est toujours très compromis.
Partir du bon pied
La fusée Electron de Rocket Lab a parfaitement fonctionné lors du lancement du 28 juin, après quoi la troisième étape de « coup de pied » du propulseur a commencé une série de brûlures du moteur pour augmenter progressivement son orbite. Après avoir allumé le moteur six fois en autant de jours, l’étape de démarrage a effectué la combustion finale par injection trans-lunaire (TLI) avant de libérer CAPSTONE le 4 juillet. Cela a mis l’engin sur une trajectoire balistique à faible énergie vers la Lune, qui serait affinée avec une série de petites manœuvres de correction de cap au cours du voyage de quatre mois.
Après être entré dans la phase de vol libre de la mission, CAPSTONE a étendu ses panneaux solaires pour commencer à charger ses batteries et s’est stabilisé en vue de la première correction de trajectoire prévue pour le lendemain. Mais peu de temps après avoir communiqué avec la station au sol Deep Space Network (DSN) de la NASA à Madrid, le contact avec CAPSTONE a été perdu.
Les communications ont été rétablies environ 24 heures plus tard, et l’analyse a finalement déterminé qu’une commande mal formée des opérateurs au sol avait mis la radio du vaisseau spatial dans un état inattendu, ce qui à son tour a déclenché les routines de détection de panne à bord. Le véhicule s’est automatiquement réinitialisé et a effacé la condition de panne, ainsi que les manœuvres nécessaires effectuées de manière autonome pour se maintenir sur la trajectoire de vol prévue.
Alors que CAPSTONE est sorti indemne de cette première anomalie et que les contrôleurs au sol ont estimé qu’ils pouvaient empêcher le problème de se reproduire, la fenêtre pour la première manœuvre de correction de trajectoire était depuis longtemps révolue. Cela signifiait qu’une nouvelle manœuvre devait être planifiée compte tenu de la position et de la vitesse mises à jour de l’engin, un processus délicat qui prenait plus de temps.
Le 7 juillet, CAPSTONE a effectué avec succès la correction de trajectoire révisée (officiellement appelée TCM-1) et s’est placée sur une trajectoire à moins de 0,75% de la trajectoire calculée.
Une chute troublante
Une fois les difficultés de communication initiales résolues, la mission s’est poursuivie sans problème. Une petite correction de trajectoire a été effectuée le 12 juillet et la plus grande manœuvre TCM-2 a été effectuée le 25 juillet sans incident. Le 26 août, CAPSTONE a atteint une apogée de 1 531 949 kilomètres (951 909 miles), la distance la plus éloignée de la Terre que sa trajectoire balistique lui conduirait.
Mais le 8 septembre, juste au moment où la manœuvre prévue du TCM-3 était sur le point de se terminer, l’attitude du vaisseau spatial a commencé à dévier. Pour des raisons encore inconnues, les roues de réaction de CAPSTONE n’ont pas pu contrer l’oscillation et le véhicule est entré dans une chute incontrôlée. Son antenne n’étant plus pointée vers la Terre, les communications ont de nouveau été perdues.
Ce soir-là, les contrôleurs de mission ont déclaré une situation d’urgence opérationnelle, ce qui leur a donné accès à des capacités supplémentaires de la DSN. Grâce à cela, ils ont finalement pu recevoir un signal de télémétrie faible de CAPSTONE le lendemain, mais les données semblaient sombres. En raison de sa rotation, les panneaux solaires de l’engin ne produisaient pas assez d’énergie pour charger les batteries, ce qui provoquait une réinitialisation fréquente de l’engin spatial par manque de puissance. Pire encore, sans énergie pour faire fonctionner les radiateurs embarqués, les propulseurs qui seraient finalement nécessaires pour arrêter la chute étaient maintenant gelés.
Mais ce n’était pas que de mauvaises nouvelles. Il a été déterminé que la combustion du TCM-3 avait suffisamment progressé pour que CAPSTONE soit sur la trajectoire orbitale prévue – donc, bien que le vaisseau spatial puisse être techniquement hors de contrôle, il se dirigeait toujours vers la Lune.
Une situation en évolution
Actuellement, la dernière mise à jour que nous avons de l’équipe CAPSTONE a été faite le 15 septembre. La grande nouvelle est que, même si l’engin tourne encore, les panneaux solaires reçoivent suffisamment de lumière pour que les batteries se chargent. Il y a même eu assez d’énergie dans le budget pour faire fonctionner les appareils de chauffage, bien qu’ils fonctionnent apparemment sur un cycle de service réduit. Même encore, c’est suffisant pour calmer le froid, et on espère que le système de propulsion atteindra bientôt une température suffisamment élevée pour que sa fonctionnalité puisse être évaluée. En supposant qu’ils puissent être remis en ligne, tirer les propulseurs dans le sens contraire de la rotation devrait permettre à CAPSTONE de reprendre le contrôle.
Mais nous n’en sommes pas encore là. La mise à jour indique clairement que les contrôleurs de mission analysent toujours les données pour déterminer pourquoi CAPSTONE est devenu incontrôlable en premier lieu et comment empêcher que cela ne se reproduise. La chronologie de la mission d’origine montre qu’un certain nombre de brûlures supplémentaires étaient prévues pour placer le vaisseau spatial sur son orbite prévue, et même alors, ce n’était que le début de sa mission.
Heureusement, CAPSTONE ne devrait pas avoir besoin d’effectuer une autre correction de cap avant quelques semaines, ce qui donnera aux ingénieurs sur le terrain plus de temps pour évaluer la situation. Pourtant, le fait que deux des trois manœuvres majeures aient rendu le véhicule insensible est troublant, surtout lorsque plusieurs autres brûlures de moteur sont encore au programme.
