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Version du 20 janvier 2024 à 03:54
Smart Lander for Investigating Moon
Sonde spatiale lunaire
| Organisation |
|
|---|---|
| Constructeur |
|
| Domaine | Exploration de la Lune |
| Type de mission | Atterrisseur lunaire |
| Statut | Aluni |
| Autres noms | Smart Lander for Investigating Moon |
| Lancement | 7 septembre 2023 |
| Lanceur | H-IIA |
| Durée de vie | Quelques jours une fois posé |
| Site | Site JAXA |
| Masse au lancement | ~730 kg |
|---|---|
| Propulsion | Ergols liquides |
| Ergols | Hydrazine / MON-3 |
| Masse ergols | ~530 kg |
| Contrôle d'attitude | Stabilisé 3 axes |
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Localisation | Mare Nectaris |
|---|
| MBC | Caméra multispectrale |
|---|
SLIM (en anglais : Smart Lander for Investigating Moon ; litt. « Atterrisseur intelligent pour enquêter sur la Lune ») est une sonde spatiale lunaire développée par l'agence spatiale japonaise (JAXA) et construite par Mitsubishi Electric. La sonde consiste en un petit atterrisseur d'une masse d'environ 730 kg équipé d'un seul instrument scientifique, une caméra multispectrale (MBC) chargée d'analyser les roches.
Les objectifs principaux de la mission sont de mettre en œuvre un système d'atterrissage d'une grande précision et de démontrer la viabilité des sondes d'exploration de petite taille. D'un point de vue scientifique, le but est en particulier d'identifier des roches pouvant provenir du manteau lunaire afin d'étudier le processus de formation de la Lune. La mission décolle le 7 septembre 2023 et alunit le 19 janvier 2024.
Historique du projet
La mission SLIM fait suite aux orbiteurs Hiten (1990-1993) et SELENE (2007-2009) qui ont fourni au Japon ses premiers accès à l'orbite lunaire.
En Mitsubishi Electric est chargé de la construction de la sonde spatiale. Le coût du projet est estimé à 18 milliards de yen (environ 140 millions d'euros)[1]. En la mission XRISM, un observatoire spatial à rayon X développé en remplacement de Hitomi, un projet similaire qui fut perdu peu après son lancement en , rencontre d'importants dépassements budgétaires qui exercent une pression sur les finances de la JAXA. Le gouvernement japonais décide alors d'annuler le vol de la fusée Epsilon qui était chargée de lancer SLIM afin de libérer des fonds pour d'autres programmes. En conséquence le décollage est planifié sur une fusée H-IIA en de façon conjointe avec le satellite XRISM[2], mais le retard pris dans la mise au point de ce dernier amène à repousser le lancement à 2023[3].
Objectifs
L'objectif principal de la mission est de mettre en œuvre une méthode précise d'atterrissage sur la Lune, en l’occurrence à moins de 100 mètres du point visé. Le but est de permettre par la suite de viser des régions plus difficiles d'accès avec un fort intérêt scientifique, plutôt que des régions où il est aisé de se poser mais avec un potentiel scientifique moindre. SLIM est également un atterrisseur lunaire de faible dimension voué à démontrer la viabilité de cette architecture pour de futures sondes, notamment lors de mission de retour d'échantillons lunaires[4].
Les objectifs scientifiques de la mission se concentrent autour de l'origine et du mécanisme de formation de la Lune. Dans ce but elle doit utiliser sa capacité d'atterrissage de précision pour se poser dans Mare Nectaris, une des mers lunaires présentes sur la face visible, à la recherche de roches originaires du manteau lunaire excavées par des impacts de météorites. L'objectif est notamment de trouver des minéraux d'olivine, un marqueur des roches formées dans le manteau, afin de les comparer avec leurs homologues terrestres. Cela doit permettre d'étudier les théories sur le processus de formation de la Lune, notamment celle de l'impact géant. En cela la mission s'appuie sur les résultats de la précédente mission lunaire japonaise SELENE qui identifia plusieurs sites prometteurs[5].
Caractéristiques techniques
SLIM est de faible dimension avec environ 2,7 mètres de longueur, 1,7 mètre de largeur pour 2,4 mètres de hauteur. La sonde a une masse de 730 kilogrammes environ dont 530 kilogrammes d'ergols à savoir de l'hydrazine et du MON-3, ces derniers constituant plus de 70 % de sa masse totale. Cette proportion très élevée d'ergols s'explique notamment par le fait que la sonde n'est pas injectée directement dans une trajectoire de transfert vers la Lune, de la même manière que Beresheet ou encore Chang'e 1, et doit donc utiliser une part de sa propulsion pour se rendre en orbite lunaire. Pour limiter la masse de la sonde au maximum, plusieurs techniques innovantes sont employées : tuyère en céramique (version améliorée des tuyères de la sonde spatiale Akatsuki), recours à la mousse d'aluminium pour le train d'atterrissage, réservoirs jouant un rôle structurel, panneaux solaires ultra-légers. Deux moteurs de 500 newtons chacun assurent la propulsion principale, tandis que 12 moteurs de 20 newtons chacun sont chargées du contrôle d'attitude et des manœuvres de faibles amplitudes. La sonde comprend plusieurs capteurs dont des caméras de navigation, un radar doté de deux antennes pour l'atterrissage, un télémètre laser et une centrale à inertie. Les communications avec le centre de contrôle se font en bande S.
La sonde emploie une configuration originale pour un atterrisseur lunaire, les moteurs principaux chargés de ralentir la descente ne se situant pas sous la sonde entouré des pieds d'atterrissage mais sur le côté. Après l'extinction de ces moteurs à quelques mètres de la surface lunaire, les propulseurs d'attitude font basculer l'engin de 90° afin qu'il se réceptionne à l'aide de ses 5 trains d'atterrissage. Le système embarqué de la sonde devant lui permettre de se poser avec une grande précision (un rayon de 100 mètres autour du point visé) repose sur des logiciels analysant les données récoltées par les caméras de navigation et le radar. La durée de vie de la sonde une fois posée sur la Lune est de quelques jours[6],[7].
Instrument scientifique
La sonde emporte un seul instrument scientifique nommé MBC pour Multi-Band Camera chargé d'étudier le spectre d'absorption des roches environnantes afin d'en déduire la composition. Il s'agit d'une caméra multispectrale composé d'un capteur photo, d'un téléobjectif, d'une roue à filtre comportant 10 filtres passe-bande et d'un miroir orientable pour déplacer le champ de vue. L'instrument est divisé en deux unités : MBC-H (pour camera head) contenant la partie optique et MBC-E (pour electric) contenant la partie électrique, les deux étant reliés par un faisceau de câbles. Il est capable d'observer une cible se situant entre 1,5 et 30 mètres de distance, avec une résolution de 640 × 512 pour un champ de vue large de 4°, tandis que le miroir orientable permet de changer l'orientation horizontale de 50° et l'orientation verticale de 70°. L'instrument fonctionne dans le visible et le proche infrarouge, ses 10 filtres passe-bande s'échelonnant entre 700 et 1 700 nm avec une largeur de bande de 30 nm. MBC doit être utilisé durant la phase de transit pour photographier la Terre et la Lune. Une fois la sonde posée sur la surface lunaire, l'instrument doit prendre plusieurs panoramas des roches environnantes et étudier leur répartition, les cibles retenues sont ensuite étudiée en profondeur à l'aide des différents filtres passe-bande[7].
Astromobiles
L'atterrisseur doit déposer sur le sol lunaire deux démonstrateurs technologiques de petits rovers, les Lunar Excursion Vehicle (LEV). Le premier, LEV-1, est un engin sauteur et le second, LEV-2 ou Sora-Q, est un robot transformable ultra-compact (8 cm) roulant[8]. Un premier exemplaire de Sora-Q a été lancé en 2022 à bord de la mission privée Hakuto-R M1 qui s'écrase finalement sur la Lune en 2023.
Déroulement de la mission
Lancement et transfert vers la Lune
SLIM décolle à bord d'un lanceur japonais H-IIA depuis la base de lancement de Tanegashima le 7 septembre 2023 qui emporte également le télescope spatial à rayons X XRISM développé conjointement par le Japon et la NASA.
L'engin spatial est placée initialement sur une orbite terrestre très elliptique[9]. Pour minimiser la quantité d'ergols emportés, la trajectoire empruntée pour se placer en orbite vers la Lune n'est pas directe et la durée de cette phase de transit jusqu'à sa destination dure plusieurs mois. La sonde spatiale utilise d'abord sa propre propulsion pour augmenter l'altitude de son apogée jusqu'à dépasser la trajectoire de la Lune. En survolant la Lune le 4 octobre à une distance de 5000 kilomètres avec une vitesse de 1,47 km/s, elle utilise l'assistance gravitationnelle de celle-ci pour se placer sur une orbite encore beaucoup plus haute. Cette orbite la ramène vers la Lune fin 2023, environ quatre mois après son lancement. Lors d'un nouveau survol le 25 décembre 2023 elle s'insère à l'aide de sa propre propulsion dans une orbite lunaire elliptique de 600 × 1 000 kilomètres[10],[11],[12],[13].
- Trajectoire de SLIM
-
Orbites de SLIM autour de la Terre
-
Injection de SLIM autour de la Lune
Atterrissage
Manœuvre planifiée
La sonde doit commencer sa séquence d'atterrissage le 19 janvier après avoir abaissé son périgée à 15 kilomètres d'altitude, en allumant sa propulsion principale dans le sens inverse de son déplacement. Au cours de cette phase, les moteurs doivent s'éteindre à quatre reprises durant 40 secondes afin que la sonde oriente ses caméras vers la surface de la Lune. Elle doit photographier cette dernière pour en déduire son altitude et sa vitesse, dans le but de corriger par la suite sa trajectoire et ainsi augmenter la précision vis-à-vis du site d'atterrissage visé. Une fois que la sonde est au-dessus de son objectif à environ 3,5 kilomètres de la surface, elle doit commencer une phase de descente pratiquement verticale tout en mesurant son altitude à l'aide de son radar embarqué. Lorsque la sonde n'est plus qu'à 50 mètres du sol, elle doit analyser le terrain et se déplacer horizontalement vers un site sans obstacle. Arrivée à 3 mètres du sol, elle doit éteindre son propulseur principal et se laisser tomber tout en contrôlant son attitude. Le train d'atterrissage principal doit amortir l'impact au sol, puis la sonde doit basculer afin de se stabiliser à l'aide de ses quatre trains auxiliaires[11],[14].
Atterrissage effectif
L'alunissage est confirmé le 19 janvier à 0h20, heure de Tokyo, par la JAXA ainsi que l'établissement de la communication, malgré un problème d'alimentation des panneaux solaires. Après les échecs des atterrisseurs Omotenashi en 2022 et Hakuto-R M1 en 2023, c'est la première réussite japonaise dans ce domaine.
Comme prévu, SLIM a aluni dans le petit cratère (270 m) Shioli, situé dans le grand cratère Cyrillus au nord de Mare Nectaris[15].
Notes et références
- (en-GB) « Japanese lunar lander to be built by Mitsubishi Electric », sur Nikkei Asia (consulté le )
- (ja) « 小型ロケット「イプシロン」、政府が19年度の打ち上げ1機中止 », sur 日本経済新聞 電子版 (consulté le )
- (en) X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), Missions of Opportunity (MO) in Development, NASA
- (ja) « 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le )
- (ja) « サイエンス | 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le )
- (en) Shin-ichiro Sakai et Shujiro Sawi, « Introduction of SLIM, a small and pinpoint lunar lander »,
- (en) Y. Nakauchi, K. Saiki, M. Ohtake, H. Shiraishi, C. Honda, H. Sato, Y. Ishihara, T. Maeda, M. Otsuki, S. Sakai, S. Sawai, S. Fukuda, K. Kushiki, T. Arakawa, « Multi-band camera on SLIM to investigate Mg# of lunar mantle materials », (consulté le )
- (ja) « 小型プローブ LEV (Lunar Excursion Vehicle) », sur JAXA, (consulté le ).
- (en) Andrew Jones, « Japan launches moon lander and X-ray observatory », sur spacenews.com,
- (en) Andrew Jones, « Japan’s SLIM moon lander makes lunar flyby »,
- (ja) « 技術 | 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le )
- (en) Andrew Jones, « Japan’s SLIM successfully enters lunar orbit, gears up for precision moon landing », NASA], .
- Sciences et Avenir avec AFP, « Un atterrisseur japonais est entré dans l'orbite de la Lune », sur Sciences et Avenir, (consulté le )
- (ja) Shujiro SAWAI, Seisuke FUKUDA, Shinichiro SAKAI et Kenichi KUSHIKI, « Preliminary System Design of Small Lunar Landing Demonstrator SLIM », AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN, THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, vol. 17, no 0, , p. 35–43 (ISSN 1884-0477, DOI 10.2322/astj.jsass-d-16-00050, lire en ligne, consulté le )
- « La mission japonaise SLIM réussit un alunissage historique », Le Monde.fr, (lire en ligne, consulté le )
Dossier de presse de l'agence spatiale japonaise
- (en) JAXA, SLIM Project Press Kit, , 26 p. (lire en ligne)
Voir aussi
Articles connexes
Au sujet de la Lune
Au sujet de l'exploration de la Lune
- Exploration de la Lune
- Luna 25, atterrisseur lunaire russe lancé en , mais s'est écrasé sur la Lune
- Chang'e 5, mission de retour d'échantillon chinoise lancée en
Au sujet du programme spatial japonais
- Programme spatial japonais
- SELENE, orbiteur lunaire japonaise lancée en
- XRISM, télescope spatial à rayon X lancé avec SLIM