Commercial Lunar Payload Services

Wikipedia open wikipedia design.

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. Le programme doit notamment déposer l'astromobile (rover) VIPER chargé d'analyser la glace d'eau présente dans les cratères du pôle sud. 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[modifier | modifier le code]

Contexte[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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 d'instruments proposés par les établissements de la NASA (février 2019)[modifier | modifier le code]

L'agence spatiale sélectionne en février 2019 douze instruments et démonstrateurs technologiques développées par les établissements de la NASA. 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 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.

Sélection d'instruments proposés par des centres de recherche (juillet 2019)[modifier | modifier le code]

Le premier juillet 2019 la NASA sélectionne une deuxième série d'instruments proposées par des universités et d'autres instituts de recherche. Ces expériences scientifiques et technologiques doivent contribuer à préparer l'arrivée de l'homme sur le sol de la Lune en 2024. Ces instruments sont[6] :

  • L'astromobile MoonRanger

Ce petit astromobile (rover) à vitesse de déplacement élevé disposant d'une autonomie qui lui permet de s'éloigner au-delà de la portée de l'émetteur radio de l'atterrisseur. Il doit explorer la région s'étendant jusqu'à un kilomètre autour du site d'atterrissage, cartographier le terrain puis revenir à proximité de l'atterrisseur afin de transmettre les données dans le but d'améliorer de futurs systèmes d'exploration. Le responsable scientifique est Andrew Horchler de Astrobotic Technology.

  • Caméras Heimdall

Heimdall est un ensemble flexible de quatre caméras permettant de contribuer à des expériences scientifiques sur la Lune à bord de véhicules commerciaux. Il comprend un système d'enregistrement vidéo unique couplé avec quatre caméras : une caméra grand angle utilisée durant la descente vers le sol lunaire, une caméra dotée d'un téléobjectif pour prendre des images du régolithe et deux caméras grand angle pour réaliser des panoramas. Ces caméras sont utilisées pour déterminer les caractéristiques du sol lunaire, identifier et cartographier les formations géologiques dans le but notamment d'identifier les obstacles pouvant mettre en péril l'atterrissage ou gêner la circulation d'un engin mobile. Le responsable de cette expérience est R. Aileen Yingst du Planetary Science Institute à Tucson dans l'Arizona.

L'expérience consiste en un ordinateur radiodurci destiner à résister à l'environnement de la Lune. Le responsable de l'expérience est Brock LaMeres de l'Université d'État du Montana à Bozeman.

RAC (Regolith Adherence Characterization) doit déterminer comment le régolithe adhère à différents types de matériau qui seront exposés dans l'environnement lunaire. L'expérience dérive de MISSE une expérience commerciale installée à bord de la Station spatiale internationale. Le responsable de l'expérience est Johnnie Engelhardt de Alpha Space Test and Research Alliance à Houston.

  • Sondeur magnéto-tellurique

Cet instrument doit mesurer la composition et la structure du manteau de la Lune en étudiant les champs électriques et magnétiques. L'instrument utilisé est un magnétomètre de rechange de la sonde spatiale MAVEN. Le responsable de l'expérience est Robert Grimm du Southwest Research Institute à San Antonio.

  • Mesure des champs électromagnétiques LuSEE

LuSEE (Lunar Surface Electromagnetics Experiment) est un instrument de rechange de l'expérience FIELDS embarqué à bord des sondes spatiales Parker Solar Proble et MAVEN qui doivent mesurer les phénomènes électromagnétiques à la surface de la Lune. Le responsable de l'instrument est Brian Walsh de l'Université de Boston.

  • Rétro-réflecteur NGLR

NGLR (Next Generation Lunar Retroreflectors) est un rétroréflecteur laser destiné à mesurer avec précision la distance entre la Terre et la Lune. Le responsable de l'instrument est Douglas Currie de l'Université du Maryland à College Park.

  • Radiomètre infrarouge L-CIRIiS

L-CLRiS (Lunar Compact InfraRed Imaging System) est un radiomètre qui mesure le rayonnement infrarouge afin de déterminer la composition de la surface, la distribution des températures et démontrer la capacité de l'instrument pour les activités d'exploration des ressources lunaires. Le responsable de l'expérience est Paul Hayne de l'Université du Colorado à Boulder.

  • Sonde thermique LISTER

LISTER (Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity) est un instrument qui doit mesurer le flux de chaleur venant des profondeurs de la Lune. Il comprend une sonde qui doit être enfoncée jusqu'à une profondeur comprise entre deux et trois mètres pour mesurer les caractéristiques thermiques. Le responsable de l'expérience est Kris Zacny de Honeybee Robotics à Pasadena (Californie).

  • Collecteur de régolite PlanetVac

PlanetVac est une expérience visant à mettre au point la technique de collecte de régolithe et son transfert vers d'autres instruments qui doivent l'analyser puis le transférer à leur tour dans un récipient ramené sur Terre par un autre engin spatial. Le responsable de l'expérience est Kris Zacny de Honeybee Robotics, à Pasadena (Californie).

  • Collecteur d'échantillons de sol SAMPLR

SAMPLR (Sample Acquisition, Morphology Filtering, and Probing of Lunar Regolith) est une autre expérience technologique visant à mettre au point un système de collecte d'échantillons de sol lunaire. Elle utilise un bras de rechange de l'astromobile Mars Exploration Rover. Le responsable de l'expérience est Sean Dougherty de Maxar Technologies à Westminster (Colorado).

L'astromobile VIPER (octobre 2019)[modifier | modifier le code]

Article principal : VIPER (astromobile).

En octobre 2019 la NASA décide de développer l'astromobile (rover) VIPER. dans le but d'étudier la glace d'eau présente dans le régolithe du fond des cratères situés au pôle sud de la Lune. L'eau pourrait jouer un rôle important pour les séjours à la surface de la Lune d'équipage d'astronautes en fournissant les consommables nécessaires - oxygène, eau consommable et ergols - grâce aux technologies d'utilisation des ressources in situ. L'engin spatial, qui doit être lancé vers décembre 2022, fait partie des missions développées dans le cadre du Programme Artemis. Il emporte une foreuse et trois instruments destinées à analyser les carottes de sol. La dépose du rover de 250 kg sur le sol lunaire doit être confiée au programme Commercial Lunar Payload Services[7].,[8],[9].

Caractéristiques des atterrisseurs du programmes CLPS[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

  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,
  6. (en) Stephen Clark, « Artemis Program », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le 30 juillet 2019)
  7. (es) Daniel Marín, « VIPER: un rover de la NASA para explorar el hielo de los polos de la Luna », sur Eureka,
  8. (en) Stephen Clark, « NASA’s VIPER rover in development for scouting mission to moon’s south pole », sur spaceflightnow.com,
  9. (en) « New VIPER Lunar Rover to Map Water Ice on the Moon », sur spaceflightnow.com, NASA,

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]



This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit).
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.

Destek