Lunar Flashlight

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Ceci est une version archivée de cette page, en date du 22 février 2022 à 20:16 et modifiée en dernier par Pautard (discuter | contributions). Elle peut contenir des erreurs, des inexactitudes ou des contenus vandalisés non présents dans la version actuelle.
Lunar Flashlight
CubeSat expérimental
Description de cette image, également commentée ci-après
Lunar Flashlight en orbite autour de la Lune (vue d'artiste)
Données générales
Organisation NASA
Constructeur Centre de vol spatial Marshall
Domaine Satellite expérimental, détection d'eau sur la Lune
Type de mission orbiteur
Statut En développement
Lancement début 2022
Lanceur SLS
Durée 2 ans
Site www.jpl.nasa.gov/missions/lunar-flashlight
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 14 kg
Plateforme CubeSat 6U
Propulsion moteur ionique
Ergols Dinitramide d'ammonium
Masse ergols 2 kg
Δv 290 m/s
Contrôle d'attitude stabilisé 3 axes
Source d'énergie Panneaux solaires
Puissance électrique 51 watts
Orbite lunaire
Satellite de Lune
Orbite Orbite polaire
Périgée 15 km
Apogée 9000 km
Période de révolution 12 heures
Principaux instruments
x Réflectomètre laser

modifier Consultez la documentation du modèle

Principaux composants du satellite : 1 1 Viseur d'étoiles - 2 Batterie lithium-ion - 3 Antenne faible gain - 4 Capteur solaire - 5 Réflectomètre - 6 Électronique des lasers - 7 Lasers - 8 et 9 Panneau solaire - 10 Propulsion - 11 Alimentation électrique des lasers - 12 Avionique radiodurcie - 13 Émetteur-récepteur radio Iris.

Lunar Flashlight est un nano-satellite de format CubeSat 6U sélectionné par la direction des missions habitées de la NASA. Le satellite développé conjointement par le Centre de vol spatial Marshall avec le Jet Propulsion Laboratory doit permettre d'évaluer le recours à des satellites miniaturisés pour des missions dans l'espace interplanétaire. Lunar Flashlight embarque un réflectomètre laser qui doit permettre d'établir une cartographie de l'eau présente dans la région du pôle sud de la Lune en mesurant l’absorption par la surface du rayonnement émis par 4 lasers. Le satellite doit être lancé dans le cadre du premier vol de la fusée Space Launch System (mission Artemis I) planifié début 2022. Il doit ensuite se placer sur une orbite lunaire fortement elliptique en utilisant sa propulsion chimique pour réaliser sa mission scientifique d'une durée de 2 mois.

Contexte et objectifs

Article détaillé : Eau sur la Lune.

Au cours des deux dernières décennies plusieurs missions spatiales ont collecté avec différents types d'instrument des données qui semblent indiquer que de l'eau est présente à la surface de la Lune. Mais du fait des limitations des instruments utilisés, les opinions divergent sur la quantité et la localisation de cette eau et sur le fait que celle-ci pourrait être utilisée pour des applications de type ISRU. Lunar Flashlight a pour objectif de détecter, quantifier et cartographier l'eau présente dans les zones des régions polaires situées en permanence à l'ombre (intérieur de certains cratères, catégorisés comme cratères d'obscurité éternelle) en particulier là ou la température est inférieure à 110 kelvins qui constitue la limite inférieure des phénomènes de sublimation. L'objectif final est de déterminer le potentiel de ces ressources pour de futures explorations spatiales avec ou sans équipage.

Caractéristiques techniques

Lunar Flashlight est un nano-satellite de format CubeSat 6U c'est-à-dire que ses dimensions, sa masse et plusieurs de ses caractéristiques sont imposées par ce standard. C'est un parallélépipède rectangle de 10 x 20 x 30 cm avant déploiement de ses appendices (panneaux solaires, antennes, ...) et sa masse dont 1,5 kg pour les ergols utilisés par la propulsion. Pour remplir sa mission le satellite est stabilisé 3 axes à l'aide d'un système acquis sur étagère comprenant un viseur d'étoiles, quatre capteurs solaires, une centrale à inertie et des roues de réaction. Le CubeSat dispose de 4 panneaux solaires, déployés en orbite, dont deux sont stockés repliés sur eux-mêmes. Ils fournissent environ 51,2 watts en fin de mission. Une batterie lithium-ion d'une capacité de 6,é A-h. L'instrument qui constitue la charge utile est utilisé à chaque orbite durant 3 minutes et consomme alors environ 400 watts. Cette énergie est fournie par des condensateurs à grande capacité qui se rechargent durant le reste de l'orbite. Les télécommunications sont réalisées à l'aide de l'émetteur récepteur Iris développé par le JPL et déjà embarqué sur d'autre missions. Le débit vers la Terre de cet émetteur, qui fonctionne en bande X, est de x kilobits/s avec une antenne parabolique réceptrice de 34 mètres de diamètre. Le système de gestion bord est pris en charge par un ordinateur embarqué utilisant un microprocesseur LEON3-FT radiodurci[1].

Propulsion

Pour remplir sa mission Lunar Flashlight doit s'insérer en orbite autour de la Lune en abaissant progressivement son périgée ce qui nécessite de disposer d'une propulsion capable de fournir un delta-V relativement important. Le satellite utilise pour y parvenir une propulsion chimique fournie par la société VACCO constituée par 4 moteurs-fusées d'une poussée de 100 millinewton avec une impulsion spécifique de 200 secondes. L'ergol hypergolique utilisé est du dinitramide d'ammonium déjà utilisé sur le satellite suédois Prisma. Le satellite emporte 2 kg d'ergols qui lui permettent d'accélérer (Δv) de 237 m/s[2].

Instrument scientifique embarqué

Lunar Flashlight emporte un réflectomètre laser multi-fréquences qui comprend un récepteur optique et 4 lasers émettant dans des fréquences différentes toutes situées dans la bande spectrale du proche infrarouge. Deux des longueurs d'onde choisies correspondent à des raies d'absorption de l'eau (1,495 micron et 1,99 micron) tandis que les deux autres (1,064 et 1,85 micron) se situent dans la continuité. La longueur d'onde 1,064 micron a été choisie parce qu'elle permet de comparer les mesures avec celles effectuées par LOLA, l'altimètre laser de la sonde spatiale Lunar Orbiter. À chaque survol du pole sud à une altitude comprise entre 12,6 et 52,4 km, au périgée de l'orbite de 12 heures, les quatre lasers fonctionnent les uns après les autres durant 1 milliseconde puis tous ensemble durant 1 milliseconde. Cette séquence se répète durant 3 minutes puis l'orbiteur lunaire s'éloigne avant de survoler à nouveau le pôle Sud 12 heures plus tard. Le fonctionnement simultané des quatre lasers permet de mesurer le bruit. Pour éliminer celui-ci les mesures de chaque laser sont sommées sur une durée déterminée par la résolution spatiale attendue. L'objectif est d'identifier la présence de glace d'eau lorsqu'elle représente plus de 0,5% de la masse totale et d'effectuer cette cartographie avec une résolution spatiale de 1 à 2 km (critère de succès minimum : 10 km). La quantité d'eau sera mesurée dans une région du pôle sud dont la latitude est comprise entre 0 et 10°[3],[4].

Détail des composants du réflectomètre laser  : 1 Viseur d'étoiles - 2 Batterie, télécommunications, gestion des données et des commandes - 3 Système propulsif - 4 Batteries des lasers - 5 Électronique de l'instrument- 6 Condensateurs, gestion de l'énergie - 7 Lasers - 8 Récepteur optique 9 Électronique du récepteur - 10 Réfrigérateur du détecteur.

Déroulement de la mission

Lunar Flashlight et 12 autres CubeSats constituent la charge utile secondaire de la mission Artemis I planifiée début 2022. Celle-ci est embarquée sur le premier vol de la fusée Space Launch System dont l'objectif principal est de tester le vaisseau Orion et le fonctionnement du nouveau lanceur. Les CubeSats sont stockés dans l'adaptateur qui relie le second étage du lanceur avec le vaisseau spatial. Ils sont largués sur une orbite de transfert vers la Lune. Lunar Flashlight utilise sa propulsion pour s'insérer en orbite lunaire sur une orbite très elliptique puis pour abaisser son périgée de manière à survoler à basse altitude la pôle sud. La phase scientifique de la mission doit durer 2 mois[1].

Références

  1. ↑ a et b (en) Travis Imken, « Payload Developments on the Lunar Flashlight Mission »,
  2. ↑ (en) « Lunar Flashlight Propulsion System », VACCO (consulté le )
  3. ↑ (en) Quentin. Vinckier et al., « System performance modeling of the Lunar Flashlight », 49th Lunar and Planetary Science Conference 2018,‎ (lire en ligne)
  4. ↑ (en) Quentin Vinckier, « Lunar Flashlight CubeSat mission: a multi-band SWIR laser reflectometer to map and quantify water ice on the lunar South Pole »,

Documents de référence

  • (en) Quentin. Vinckier et al., « System performance modeling of the Lunar Flashlight », 49th Lunar and Planetary Science Conference 2018,‎ (lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Lunar_Flashlight&oldid=191262224 ».