N° 56–2004: SMART-1 : Dernière poussée du moteur ionique avant la capture lunaire

SMART-1, en route vers la Lune, a maintenant couvert 80 millions de kilomètres. Son périple a débuté le 27 septembre 2003, jour de son lancement du port spatial de l’Europe à Kourou, en Guyane, à bord d’une fusée Ariane-5. La sonde se trouve depuis lors sur une trajectoire en spirale et décrit des boucles de plus en plus larges autour de la Terre, préludant à sa capture finale par la gravité lunaire et à sa mise en orbite autour de la Lune, qui doivent se produire en novembre.

La mission SMART-1 a été conçue pour répondre à deux grands objectifs. Le premier est purement technologique : démontrer et tester de nouvelles techniques spatiales qui seront utilisées par les futures missions interplanétaires d’exploration. Le deuxième est scientifique, axé sur l’étude de la Lune. C’est pour répondre au premier objectif, de démonstration technologique, et notamment pour réaliser le premier essai en vol d’un moteur ionique européen utilisant la propulsion hélio-électrique comme principal mode de propulsion, qu’a été choisie la trajectoire longue (13 mois) et atypique de SMART-1 vers la Lune.

Cette longue orbite en spirale autour de la Terre, qui mène la sonde de plus en plus près de la Lune, est nécessaire pour tester le fonctionnement du moteur ionique sur une distance comparable à celle des voyages interplanétaires. La mission SMART-1 teste également le comportement d’un satellite doté d’un moteur ionique au cours des manœuvres d’assistance gravitationnelle. Ces manœuvres, utilisées lors des voyages interplanétaires, permettent de tirer parti de l’attraction gravitationnelle d’objets célestes, comme les planètes, afin d’accélérer une sonde et de l’aider à atteindre sa trajectoire finale, tout en économisant ses réserves de carburant.

Dans le cas de SMART-1, l’attraction gravitationnelle de la Lune a été exploitée à l’occasion de trois manœuvres dites de « résonance lunaire ». Les deux premières ont eu lieu en août et septembre 2004. La troisième s’est déroulée le 12 octobre, lors de la longue poussée finale fournie par le moteur ionique pendant 5 jours, du 10 au 14 octobre. Grâce à cette dernière poussée, SMART-1 va pouvoir réaliser encore deux orbites autour de la Terre sans intervention du moteur, hormis d’éventuelles corrections mineures de trajectoire. Cette poussée va également permettre à la sonde d’entrer dans la sphère d’attraction naturelle de la Lune et de se mettre en orbite autour de celle-ci à partir du 13 novembre, alors qu’elle sera à 60 000 km de la Lune.

SMART-1 atteindra son premier périlune (distance la plus proche de la surface lunaire) le 15 novembre et le moteur ionique sera alors rallumé pour une première longue poussée en orbite lunaire. La sonde continuera à décrire des orbites autour de la Lune de plus en plus rapprochées jusqu’à ce qu’elle se positionne à la mi-janvier 2005 sur son orbite opérationnelle (son altitude variera entre 3000 et 300 km au-dessus des pôles lunaires). A partir de cette date et pendant six mois, SMART-1 réalisera la première étude détaillée des éléments chimiques clés présents à la surface lunaire. On attend de cette mission des indices sur la formation de la Lune.

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