N° 60–2004: L’Europe décroche la Lune

Pendant le voyage Terre-Lune, les nouvelles technologies embarquées à bord de la sonde ont donné lieu à toute une série d’essais tandis que les scientifiques s’employaient à préparer les observations à venir. Ces technologies doivent ouvrir la voie à de futures missions planétaires.

Le 15 novembre 2004 à 18h48 (heure de Paris), SMART-1 a atteint son premier périlune – distance la plus proche de la surface lunaire – à une altitude d’environ 5000 kilomètres. Le système de propulsion hélioélectrique, ou « moteur ionique », mis en route quelques heures plus tôt, à 6h24 (heure de Paris), délivre maintenant une poussée en vue de réaliser la délicate manœuvre qui stabilisera la sonde sur son orbite autour de la Lune.

Pendant cette phase cruciale, le moteur fonctionnera quasiment sans interruption quatre jours durant, puis fera l’objet d’une série de rallumages de courte durée qui permettront à la sonde de gagner son orbite finale en décrivant des boucles de plus en plus resserrées autour du corps sélène. Vers la mi-janvier 2005, SMART-1 évoluera sur orbite lunaire à des altitudes comprises entre 300 kilomètres (au-dessus du pôle sud) et 3000 kilomètres (au-dessus du pôle nord), pour entamer ses observations scientifiques.

Le principal objectif de la première phase de la mission SMART-1, qui s’achève avec l’arrivée de la sonde dans le voisinage de la Lune, était de démontrer de nouvelles techniques destinées aux véhicules spatiaux. Des essais concluants ont notamment été réalisés sur le système de propulsion hélioélectrique alors que la sonde décrivait une longue trajectoire en spirale de plus de 84 millions de kilomètres – distance comparable à celle d’une mission interplanétaire - entre la Terre et la Lune. C’est la première fois qu’un véhicule spatial à propulsion électrique effectue des manœuvres d’assistance gravitationnelle en exploitant l’attraction exercée par le corps lunaire. La réussite de cet essai revêt une grande importance pour les futures missions interplanétaires appelées à utiliser des moteurs ioniques.

Les activités de démonstration ont également porté sur des techniques nouvelles conçues pour des systèmes de navigation autonomes. L’expérience OBAN a consisté à tester sur des ordinateurs au sol un logiciel de navigation permettant de déterminer la position et la vitesse exactes du satellite en utilisant, à titre de référence, des images d’objets célestes prises par la caméra AMIE embarquée sur SMART-1. Lorsqu’elle sera appliquée à de futures missions, la technique démontrée dans le cadre de l’expérience OBAN permettra aux véhicules spatiaux de calculer par eux-mêmes leur position et leur vitesse de déplacement dans l’espace, limitant ainsi les interventions des équipes de contrôle au sol.

Avec les expériences KaTE et RSIS, l’équipe SMART-1 s’est également livrée à des essais de communication dans l’espace lointain, dont l’objectif était de tester des transmissions radio à des fréquences beaucoup plus élevées que les fréquences radio traditionnelles. Ce type de transmission permettra aux futurs satellites d’envoyer des volumes toujours plus importants de données scientifiques. L’expérience de liaison laser avait, quant à elle, pour objectif d’examiner s’il est possible de pointer un faisceau laser depuis la Terre sur une sonde parcourant des distances analogues à celles d’un voyage dans l’espace lointain, et de répondre ainsi aux besoins de télécommunication des futures missions.

Au cours de la phase de croisière et pour se préparer à l’observation scientifique de la Lune, l’équipe SMART-1 a réalisé des essais préliminaires sur quatre instruments miniaturisés utilisés pour la première fois dans l’espace : la caméra AMIE, qui a déjà pris depuis l’espace des images de la Terre, de la Lune et de deux éclipses lunaires totales, les instruments D-CIXS et XSM fonctionnant dans le rayonnement X, ainsi que le spectromètre SIR travaillant dans l’infrarouge.

Au total, SMART-1 a accompli 332 orbites autour de la Terre. Son moteur a été allumé 289 fois au cours de la phase de croisière et totalise environ 3700 heures de fonctionnement. Ce moteur, qui n’a consommé que 59 kilogrammes de xénon sur les 82 kilogrammes embarqués, s’est très bien comporté, permettant à la sonde d’atteindre la Lune deux mois plus tôt que prévu.

Compte tenu des réserves d’ergols encore disponibles, les responsables de la mission ont décidé de réduire de manière significative l’altitude de l’orbite que la sonde décrira à terme autour de la Lune. En se rapprochant ainsi de la surface lunaire, SMART-1 occupera une position plus propice aux observations scientifiques qui démarreront en janvier 2005. Ce supplément d’ergols sera également mis à profit pour remettre la sonde sur une orbite stable au bout de six mois de navigation circumlunaire, en juin 2005, en cas de prolongation des activités scientifiques.

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