La prochaine mission Artemis I de la NASA représente une étape critique sur la voie de l’agence spatiale vers l’établissement d’une présence humaine durable sur la Lune. Il marquera non seulement le premier vol de l’énorme système de lancement spatial (SLS) et de son étage de propulsion cryogénique provisoire (ICPS), mais permettra également de tester la capacité du véhicule d’équipage polyvalent Orion de 25 tonnes (MPCV) à fonctionner en lunaire orbite. Bien qu’il n’y ait pas d’équipage à bord de ce vol, il servira de répétition générale pour la mission Artemis II – qui verra des humains voyager au-delà de l’orbite terrestre basse pour la première fois depuis la fin du programme Apollo en 1972.
Comme le SLS a été conçu pour soulever une capsule Orion entièrement chargée et avec équipage, la fusée imposante et l’ISPS sont considérablement sous-utilisés pour ce vol d’essai. Avec autant de capacité de charge utile excédentaire disponible, Artemis I est dans la position unique de pouvoir transporter un certain nombre de charges utiles secondaires dans l’espace cislunaire sans apporter de modifications à la mission globale ou à la trajectoire de vol.
La NASA a sélectionné dix CubeSats pour faire du stop dans l’espace à bord d’Artemis I, qui testera de nouvelles technologies et mènera des recherches dans l’espace lointain. Ces charges utiles secondaires sont officiellement considérées comme «à haut risque, à haute récompense», avec leur succès loin d’être garanti. Mais s’ils terminent leurs missions individuelles, ils pourraient bien contribuer à façonner l’avenir de l’exploration lunaire.
Avec Artemis I potentiellement à quelques jours du décollage, examinons quelques-unes de ces charges utiles secondaires et comment elles seront déployées sans mettre en danger la mission principale d’amener Orion sur la Lune.
Voler en classe économique
En fin de compte, l’objectif d’Artemis I est de démontrer que la capsule Orion peut entrer en orbite lunaire, naviguer et manœuvrer à proximité de la Lune, puis revenir en toute sécurité sur Terre. Si ce test échoue, il retardera sans aucun doute les futures missions Artemis, et pourrait même mettre en péril les plans d’atterrissage humain. Pour les objectifs à long terme de la NASA, il est absolument essentiel que cette mission soit un succès.
Les CubeSats accompagnés pour le trajet ne sont en aucun cas une priorité pour la NASA ou le contrôle de mission. Alors que tout le monde aimerait les voir réussir, aucun traitement ou considération particulière ne sera accordé à ces métiers. S’il faut prendre une décision qui sauvera l’Orion au détriment des charges utiles secondaires, il n’y a aucun doute sur la direction à prendre.
Pour éviter toute interaction possible avec la mission principale, les CubeSats ne seront même déployés que près de deux heures après la séparation d’Orion de l’ICPS. Une fois que la capsule s’est éloignée d’une distance de sécurité, les petits satellites seront séquentiellement libérés des distributeurs inclinés montés à l’intérieur de l’adaptateur de scène.
L’adaptateur d’étage comprend un ensemble avionique dédié qui est isolé de l’électronique de mission principale et qui est chargé de déterminer quand chaque distributeur à ressort doit activer et sortir son CubeSat respectif. Un bus d’alimentation a été fourni pour charger les 18560 cellules utilisées dans les CubeSats, mais pour des raisons de sécurité, il est également isolé du propre système électrique du SLS.
Malheureusement, cela signifie que la dernière fois que les CubeSats ont été chargés, c’était avant que le vaisseau spatial Orion ne soit monté sur l’adaptateur du bâtiment d’assemblage de véhicules (VAB) en octobre 2021. Pour compliquer davantage les choses, le statut de chaque vaisseau individuel est actuellement inconnu, car La NASA exige que les satellites soient éteints jusqu’à 15 secondes après leur sortie de l’adaptateur de scène.
Après avoir été assis pendant près d’un an, il y a une possibilité très réelle que les batteries de certains satellites se soient épuisées. Dans ce cas, les cellules photovoltaïques embarquées de l’engin pourront, espérons-le, les recharger une fois déployées. Sinon… au moins le trajet vers l’espace était gratuit.
La recherche vaut le risque
Rouler dans l’espace sur une fusée non testée est déjà assez risqué, mais lorsque vous pilotez votre satellite en tant que charge utile secondaire sur un prototype de fusée sans même savoir si ses batteries sont chargées, c’est vraiment lancer les dés. Compte tenu des chances, vous pourriez supposer que les CubeSats auraient des missions simplistes – après tout, pourquoi les chercheurs investiraient-ils un temps et un matériel précieux dans une proposition aussi incertaine ? Mais cela ignore l’appel de la sirène unique en carrière qui se voit offrir un voyage gratuit sur la Lune.
En l’occurrence, il y a une science très intéressante entassée dans ces distributeurs de charge utile secondaires, avec plusieurs expériences représentant les premières du genre. Voici quelques-uns des faits saillants :
OMOTENASHI
La plus ambitieuse des missions de charge utile secondaire est peut-être la Oremarquable MOà l’exploration ETchnologies démontrées par N / Anon Sémi-Hard jempactor (OMOTENASHI) construit par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA). Ce CubeSat suivra Orion jusqu’à la Lune et utilisera ses propulseurs pour se placer sur une trajectoire de collision avec la surface lunaire. Lorsque le radar embarqué détermine qu’il se trouve à l’altitude appropriée, un moteur-fusée solide s’enflamme pour décélérer le module d’atterrissage, qui tombera alors en chute libre à environ 100 mètres (328 pieds) jusqu’à la surface. Juste avant le toucher des roues, un coussin gonflable de 50 cm (1,6 pied) se gonflera pour amortir l’impact.
Si tout se passe comme prévu, OMOTENASHI (qui se traduit par « accueil » ou « hospitalité » en japonais) sera de loin le plus petit véhicule à effectuer un atterrissage contrôlé sur la surface lunaire. Bien que la mission soit principalement conçue pour tester la technique d’atterrissage, l’atterrisseur dispose d’un accéléromètre et d’un émetteur UHF à bord qui, espérons-le, renverront des données utiles si l’engin de 0,7 kg (1,5 lb) survit à sa rencontre rapprochée avec le régolithe lunaire.
En aparté intéressant, l’équipe derrière OMOTENASHI a mis au défi la communauté de détecter ses signaux de télémétrie à la fois pendant son vol vers la Lune et après son atterrissage sur la surface. Au cas où des lecteurs de Hackaday parviendraient à le récupérer, nous aimerions en entendre parler.
ArgoLune
La mission italienne ArgoMoon démontrera les techniques nécessaires pour qu’un CubeSat manœuvre à proximité d’un autre vaisseau spatial, en utilisant l’ICPS lui-même comme cible. Une fois distribué, le satellite volera en formation rapprochée avec l’ICPS et utilisera ses caméras embarquées pour photographier l’étage supérieur du SLS à des fins historiques.
Comme ArgoMoon devrait être l’une des premières charges utiles secondaires à sortir, il aura également l’opportunité d’enregistrer le déploiement de plusieurs autres CubeSats. En raison de l’instrumentation limitée des distributeurs, les images de l’engin seront utilisées pour déterminer si tous les satellites ont été déployés avec succès.
Finalement, ArgoMoon utilisera ses propulseurs embarqués pour s’éloigner de l’ICPS et se mettre en orbite à haute altitude au-dessus de la Terre. Au cours des mois suivants, l’engin sera exposé au type de conditions de l’espace lointain que les CubeSats évitent traditionnellement en restant dans les limites du champ magnétique terrestre. Ce temps sera utilisé pour valider les composants durcis aux rayonnements développés par le fabricant d’ArgoMoon, Argotec.
Éclaireur de l’AEN
Alors qu’Orion et plusieurs des charges utiles secondaires se dirigent vers la Lune, le NEA Scout mettra le cap sur une cible différente : 2020 GE, un astéroïde proche de la Terre (NEA) d’un diamètre inférieur à 18 mètres (60 pieds). Alors que le CubeSat a des propulseurs pour s’orienter, son principal moyen de propulsion sera une voile solaire de 86 mètres carrés (925 pieds carrés). Il sera déroulé entre quatre flèches extensibles, à l’aide d’un mécanisme dérivé de celui utilisé dans le vaisseau spatial LightSail de la Planetary Society.
Après une assistance gravitationnelle lunaire, NEA Scout sera sur la bonne voie pour intercepter 2020 GE fin 2023. L’engin s’approchera à moins de 1,6 km (1 mile) de l’astéroïde et effectuera ce que les planificateurs de mission pensent être le survol le plus lent de l’histoire de l’exploration spatiale, en le passant à une vitesse relative de seulement 30 mètres (100 pieds) par seconde. Cela donnera des heures à NEA Scout pour imager l’astéroïde avec sa caméra et ses capteurs, ce qui en fait la première fois qu’un si petit objet est directement observé depuis un vaisseau spatial en vol libre.
La mission ne sera pas seulement une autre étape importante dans le développement de la technologie des voiles solaires, mais les données collectées à partir de 2020 GE aideront à informer les futurs systèmes de défense planétaire. Actuellement, les scientifiques ne savent pas si les NEA de cette échelle sont en fait des objets solides ou une masse lâche de petites roches et de poussière, et on espère que les résultats de cette étude approfondie permettront aux scientifiques de proposer des plans pour détruire ou dévier des objets similaires. si besoin est.
Un pour les livres d’histoire
Bien qu’elles puissent différer en échelle et en complexité, toutes les charges utiles secondaires d’Artemis I promettent de fournir une nouvelle science passionnante. Le LunaH-Map, développé par l’Arizona State University, tentera de créer une carte détaillée des dépôts d’eau à la surface de la Lune, ce qui pourrait grandement bénéficier à l’exploration humaine future. BioSentinel sera la première étude biologique de longue durée en dehors de l’orbite terrestre basse et étudiera l’impact du rayonnement spatial sur l’ADN. Choisissez n’importe quelle mission dans la liste et vous vous retrouverez à tomber dans un terrier de lapin fascinant.
Au fil des ans, on a beaucoup parlé du coût énorme du système de lancement spatial, qui à ce stade est en développement depuis plus d’une décennie. Beaucoup soutiennent qu’il s’agit d’une relique de la mentalité « Old Space », et que les nouvelles fusées plus agiles de SpaceX et Blue Origin la rendront obsolète avant même qu’elle ne soit volée plus d’une poignée de fois. Seul le temps nous dira si ces critiques sont valables, mais l’incroyable potentiel scientifique de ce vol inaugural semble un indicateur clair qu’à tout le moins, la NASA a l’intention d’en avoir pour son argent avec sa toute nouvelle mégafusée.
