Avec la récente série de tentatives d'atterrissage sur la Lune, il est intéressant de considérer à quel point les choses ont changé – ou sont restées les mêmes – depuis les premières tentatives d'atterrissage en douceur dans les années 1960 avec les atterrisseurs américains Ranger et Luna de l'URSS. Au cours des années 1950, la possibilité d'atterrir un vaisseau spatial sur la surface de la Lune a été étudiée et tentée par les États-Unis et l'URSS. Cela a abouti à un certain nombre de missions d'atterrisseur lunaire dans les années 1960, les Ranger 3 et 5 américains manquant la Lune, le Ranger 4 la ratant presque mais s'écrasant sur la face cachée de la Lune, et finalement le Luna 9 de l'URSS effectuant le premier atterrissage. sur la surface lunaire en 1966 après une série d'échecs de missions soviétiques.
Ce qui est peut-être le plus intéressant, c'est la façon dont ces premiers vaisseaux spatiaux américains et soviétiques ont réussi à atterrir, Luna 9 choisissant de gonfler un airbag d'atterrissage et de rebondir jusqu'à ce qu'il s'arrête. Cette approche avait condamné Luna 8, car son airbag avait été perforé lors du gonflage, provoquant un violent crash. Pendant ce temps, le Surveyor 1 des États-Unis a été le premier vaisseau spatial américain à atterrir sur la Lune, choisissant d'utiliser une fusée rétro à combustible solide pour ralentir l'engin et trois propulseurs à vernier à combustible liquide pour le préparer à une chute de 3,4 mètres sur la surface lunaire. .
Aujourd'hui, près de 60 ans plus tard, les atterrisseurs que nous avons envoyés arrivent régulièrement sur la surface lunaire, mais finissent le plus souvent par s'écraser ou basculer dans des positions inconfortables. Dans quelle mesure les alunissages ont-ils réellement changé ?
Tristes dégringolades
Quand l'atterrisseur Nova-C d'Intuitive Machine Ulysse s'est rendu sur la Lune cette année le 15 février, dans le cadre de la mission IM-1 (CLPS-2 de la NASA), les tensions étaient vives. Le mois précédent, l'atterrisseur lunaire japonais SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) avait effectué un atterrissage plus ou moins doux sur le régolithe lunaire, sauf que celui-ci trébuchait et tombait. L'ironie ici était peut-être que SLIM avait été soigneusement conçu pour permettre l'atterrissage le plus précis sur la surface de la Lune, combinant une base de données du site d'atterrissage avec une imagerie détaillée pour l'atterrir automatiquement à moins de 100 mètres de son site d'atterrissage prévu.
Cela comprenait l'identification des dangers potentiels en vol stationnaire au-dessus de la surface à environ 50 mètres. Malheureusement, c'est à ce moment-là que l'une des deux tuyères du moteur principal s'est détachée, obligeant l'ordinateur de navigation à avoir du mal à maintenir le cap en utilisant l'unique moteur principal et les plus petits propulseurs. En fin de compte, le vaisseau spatial a fini par s'implanter dans le régolithe lunaire, ce qui a amené ses panneaux solaires à se retrouver en grande partie à l'opposé du Soleil et à causer éventuellement des dommages supplémentaires. Malgré cet état de paralysie, SLIM a quand même réussi à plus ou moins terminer sa mission – même à survivre à la nuit lunaire – tout en soulignant à quel point la mission a frôlé l’échec total.
La mission CLPS (Commercial Lunar Payload Services) de la NASA qui a suivi IM-1 a connu un sort encore plus dramatique, lorsque cette mission CLPS-1 (Astrobotic's Pèlerin) a subi une perte catastrophique de propulseur peu de temps après avoir été inséré sur une orbite d'injection lunaire (LIO) par le lanceur. Cela a conduit à l'abandon de la mission et après avoir abandonné le LIO, l'atterrisseur a brûlé dans l'atmosphère terrestre après une visite touristique de six jours autour de la planète. La cause de cette panne a été attribuée à une vanne qui ne s'est pas fermée complètement, provoquant un événement de surpression qui a fait exploser une partie du système de carburant.
En gardant ces incidents à l'esprit, le vaisseau spatial Nova-C d'IM-1 s'est préparé à atterrir le 21 février 2024. Lors de la mise en service sur sa route vers la Lune, seul un problème avec le suiveur d'étoiles avait été signalé, ce qui laissait espérer un bon résultat si aucun autre problème ne survient. Une fois en orbite lunaire, cependant, il a été découvert que le télémètre laser qui était censé guider le vaisseau spatial vers la surface ne pouvait pas être utilisé, car avant le lancement, un interrupteur de sécurité n'avait pas été actionné, laissant le vaisseau spatial aveugle. Une charge utile embarquée appelée Navigation Doppler Lidar (NDL) a été utilisée pour compenser cette perte, mais sans l'intégration complète dans l'ordinateur de bord et le taux de rafraîchissement NDL inférieur à celui du télémètre laser d'origine, cela signifiait un pari.
Étonnamment, il semblait que l’atterrisseur s’était initialement posé avec succès et communiquait avec la Terre. C'est à ce moment-là que l'équipe au sol s'est rendu compte que quelque chose n'allait pas, car la communication était faible. En fin de compte, il a été constaté que l'utilisation du NDL au lieu du télémètre laser avait apparemment entraîné une vitesse de descente trop rapide, avec une ou plusieurs jambes d'atterrissage se brisant lorsque le vaisseau spatial dérapait sur la surface avant de basculer sur un support monté à l'extérieur. réservoir d'oxygène à un angle d'environ trente degrés.
Sous cet angle, la communication avec la Terre est gravement compromise et peu de ses panneaux solaires reçoivent suffisamment de lumière pour charger la batterie, mais cela est suffisant pour les opérations scientifiques. En modifiant l'équipement de communication, le débit de données pourrait également être augmenté, mais tout comme SLIM, le vaisseau spatial était très proche de l'échec complet de sa mission. Le 29 février, le vaisseau spatial s'est arrêté pour la nuit lunaire après une semaine à la surface, avec une possible reprise s'il survit aux températures glaciales.
Évolution de l'atterrisseur
Bien que le concept de base de l’atterrissage d’un vaisseau spatial sur la Lune n’ait pas changé depuis les années 1960, des améliorations ont été apportées en termes de précision et d’automatisation de l’atterrissage. Pourtant, la liste des missions lunaires dresse un tableau poignant du taux de réussite au 21e siècle. Même si les orbiteurs échouent rarement, les atterrisseurs restent délicats, sauf si vous êtes la Chine, ce pays ayant lancé trois atterrisseurs lunaires (Chang'e 3, 4 et 5), qui ont tous réussi, y compris la mission de retour d'échantillons Chang'e 5. . Cette mission de retour d'échantillons était la première (réussie) depuis Luna 24 en 1976.
La méthode de descente populaire pour les atterrissages sur la Lune s'apparente à celle mise au point par le vaisseau spatial américain Ranger, avec un contrôle actif jusqu'à la surface, mais sans la dernière chute pénible du vaisseau spatial Ranger. Cela implique un ou plusieurs moteurs qui permettent au vaisseau spatial de réduire sa vitesse par rapport à la surface lunaire, tandis que des propulseurs assurent le contrôle d'attitude. Surtout dans l’environnement de faible gravité de la Lune, cette approche devrait permettre des atterrissages relativement faciles et précis.
Malgré cela, cette méthode d'atterrissage a échoué pour l'atterrisseur israélien Beresheet, qui s'est écrasé en raison d'un problème de gyroscope provoquant l'arrêt prématuré du moteur principal, ce qui a conduit le vaisseau spatial à effectuer un lithofreinage sur la Lune à 500 km/h. La mission indienne Chandrayaan-2 a été un succès partiel, le Vikram l'atterrisseur a effectué un freinage litho sur la Lune à environ 210 km/h, attribué à une série de logiciels et à d'autres problèmes.
JAXA OMOTENASHI Le mini-atterrisseur a tenté un atterrissage hybride en 2022 avec à la fois une fusée rétro à combustible solide et un airbag, mais cet atterrisseur n'a jamais été proche d'une tentative d'atterrissage, en raison de ce qui semble être un échec de son panneau solaire. Plus tard cette année-là, une société privée japonaise a appelé ispace ont tenté un atterrissage avec leur Hakuto-R vaisseau spatial. Cet atterrisseur a été perdu lors de la tentative d'atterrissage du 25 avril 2023, lorsqu'il semble que l'ordinateur de bord ait rejeté les données de l'altimètre radar comme étant défectueuses et a continué à planer à une altitude de 5 km jusqu'à ce que son propulseur soit épuisé.
Suite à ces échecs, l’Inde a réussi à réussir l’atterrissage de la deuxième itération de Vikram avec la mission Chandrayaan-3, ce qui en fait également le premier vaisseau spatial à atterrir près du pôle Sud lunaire, dans ce qui sera probablement la première d'une longue mission visant cette partie de la Lune. Entre cette mission et le SLIM, Pèlerin et IM-1, la Russie a également tenté un dernier hourra en relançant le programme Luna de l'ère soviétique avec le Luna 25. Cet atterrisseur a cependant fini par effectuer un lithofreinage sur la Lune en raison d'un problème avec ses moteurs de manœuvre alors qu'il tentait d'établir une orbite lunaire. , ce qui l'amène à croiser la Lune.
Perspectives d'avenir
Même si la période entre la fin des années 1970 et le début des années 2000 peut être considérée comme une période perdue en termes de missions sur la Lune, il semblerait que les choses s'accélèrent à nouveau. Il est intéressant de noter que nous avons vu principalement de nouveaux venus (Inde, Japon, Chine) faire leur marque, tandis que les partis établis ayant une expérience de l'exploration lunaire au XXe siècle ont été largement absents (États-Unis), ou les rumeurs de leur renaissance (programme Luna de l'URSS) ont été largement exagéré. Ce qui n’a pas changé, cependant, c’est que poser un vaisseau spatial sur la Lune n’est toujours pas facile.
Alors que la Chine en particulier a démontré qu'une bonne ingénierie et des tests peuvent vous donner de solides chances de réussir des missions, d'autres ont trouvé leurs missions en proie à des problèmes techniques qui auraient dû être détectés lors des tests ou faire partie d'une liste de contrôle préalable au lancement. Même si les missions SLIM et IM-1 en particulier ont réussi à accomplir leur mission, c'est finalement davantage dû à la chance, les autres atterrisseurs ayant eu moins de chance.
Comme nous pouvons nous attendre à voir davantage de missions d'atterrissage sur la Lune dans un avenir proche, il sera intéressant de voir avec quelle rapidité ces dures leçons seront apprises, l'atterrissage d'un vaisseau spatial sur la Lune devenant peut-être une routine plutôt qu'une expérience déchirante au milieu des restes dispersés de la Lune. des atterrissages précédemment échoués.
