SLIM

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Smart Lander for Investigating Moon

SLIM
Sonde spatiale lunaire
Données générales
Organisation Drapeau du Japon JAXA
Constructeur Drapeau du Japon Mitsubishi Electric
Domaine Exploration de la Lune
Type de mission Atterrisseur lunaire
Statut En développement
Autres noms Smart Lander for Investigating Moon
Lancement Janvier 2022
Lanceur H-IIA
Durée de vie Quelques jours une fois posé
Site Site JAXA
Caractéristiques techniques
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
Orbite
Localisation Mare Nectaris
Principaux instruments
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. La mission fait suite aux orbiteurs Hiten () et SELENE () et doit accomplir le premier atterrissage japonais sur la Lune.

Les objectifs principaux de la mission sont de mettre en œuvre un système d'atterrissage d'une grande précision (moins de 100 mètres du point visé) 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 doit décoller à bord d'une fusée H-IIA depuis la base de lancement de Tanegashima en .

Historique du projet[modifier | modifier le code]

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'important dépassement budgétaire 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 chargé de lancer SLIM afin de libérer des fonds pour d'autres programmes. En conséquence la sonde est désormais planifiée pour décoller de façon conjointe au satellite XRSIM sur une fusée H-IIA en [2].

Objectifs[modifier | modifier le code]

L'objectif principal de la mission est de mettre en œuvre une méthode précise d'atterrissage sur la Lune, en l'occurence 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[3].

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 présente 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[4].

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

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[5],[6].

Instrument scientifique[modifier | modifier le code]

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[6].

Scénario de la mission[modifier | modifier le code]

Lancement et transfert vers la Lune[modifier | modifier le code]

La sonde doit décoller à bord d'un lanceur japonais H-IIA depuis la base de lancement de Tanegashima au cours de l'année fiscale . Elle est initialement placée dans une orbite terrestre très elliptique, puis elle utilise sa propre propulsion pour augmenter l'altitude de son apogée jusqu'à rencontrer la trajectoire de la Lune. La sonde effectue alors une assistance gravitationnelle en survolant cette dernière, augmentant l'altitude de son périgée. Par la suite les forces de marées provoquées par l'influence gravitationnelle du soleil la place dans une trajectoire en direction de la Lune, puis elle s'insère à l'aide de sa propre propulsion dans une orbite lunaire elliptique de 600 × 15 kilomètres[7].

Atterrissage[modifier | modifier le code]

La sonde commence sa séquence d'atterrissage lorsqu'elle se trouve à son périlune à 15 kilomètres d'altitude, en allumant sa propulsion principale dans le sens inverse de son déplacement. Au cours de cette phase les moteurs sont éteints à quatre reprise durant 40 secondes afin que la sonde oriente ses caméras vers la surface de la Lune. Elle photographie alors 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 commence 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 analyse le terrain et se déplace horizontalement vers un site dégagé d'obstacle. Une fois plus qu'à 3 mètres au-dessus du sol, elle éteint sa propulsion principale et se laisse tomber tout en contrôlant son attitude. Le train d'atterrissage principal amortit l'impact avec le sol, puis la sonde bascule en avant afin de se stabiliser à l'aide de ses quatre trains auxiliaires[7],[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en-GB) « Japanese lunar lander to be built by Mitsubishi Electric », sur Nikkei Asia (consulté le 18 octobre 2020)
  2. (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 18 octobre 2020)
  3. (ja) « 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le 16 octobre 2020)
  4. (ja) « サイエンス | 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le 16 octobre 2020)
  5. (en) Shin-ichiro Sakai et Shujiro Sawi, « Introduction of SLIM, a small and pinpoint lunar lander »,
  6. a et b (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 12 octobre 2020)
  7. a et b (ja) « 技術 | 小型月着陸実証機 SLIM | ISAS/JAXA », sur www.isas.jaxa.jp (consulté le 12 octobre 2020)
  8. (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 12 octobre 2020)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Au sujet de la Lune[modifier | modifier le code]

Au sujet de l'exploration de la Lune[modifier | modifier le code]

Au sujet du programme spatial japonais[modifier | modifier le code]

  • SELENE, orbiteur lunaire japonaise lancée en
  • XRISM, télescope spatial à rayon X devant être lancé avec SLIM

Liens externes[modifier | modifier le code]