Leprogramme Lunokhod (enrusse :Луноход, littéralement « Rover lunaire ») regroupe plusieurs missions spatialessoviétiques qui ont mis en œuvre entre1969 et1972 les premièresastromobiles (ourovers en anglais) télécommandés à la surface de laLune. Deux véhicules d'environ 800 kg,Lunokhod 1 etLunokhod 2, ont parcouru plusieurs dizaines de kilomètres durant plusieurs mois en effectuant des relevés scientifiques et en transmettant des dizaines de milliers de photos.
Le projet prend naissance au début des années 1960 dans le bureau d'études deSergueï Korolev, principal responsable de l'astronautique soviétique, mais ne démarre réellement qu'après le lancement duprogramme lunaire habité soviétique en 1964 qui est chargé de relever le défi américain duprogramme Apollo. Le rôle assigné initialement à l'astromobile est de reconnaitre la zone d'atterrissage avant l'arrivée du module lunaire qui doit débarquer les cosmonautes sur la Lune. Finalement les Lunokhod seront lancés indépendamment du programme spatial habité. Le programme, qui ne connait qu'un seul échec dû au lanceur sur trois missions, est un succès remarquable. Les engins ont largement rempli les objectifs fixés par leurs concepteurs.
La Lune est le premier objectif visé par les missions interplanétaires lancées au début de l'ère spatiale à la fin des années 1950. L'Union soviétique dispose d'une certaine avance, grâce notamment à la puissance de ses lanceurs, dans laCourse à l'espace qui l'oppose auxÉtats-Unis et qui est la traduction dans le domaine spatial de laGuerre froide qui sévit entre les deuxsuperpuissances mondiales de l'époque. L'astronautique soviétique réalise un grand nombre de premières au cours de ses premières missions automatisées d'exploration de la Lune qui sont regroupées au sein duprogramme Luna : première photo de laface cachée de la Lune, premier atterrissage en douceur d'unesonde spatiale sur le sol lunaire. Mais progressivement leprogramme spatial américain et plus particulièrement le programme d'exploration de la Lune monte en puissance. D'une part laNASA lance en 1961 leprogramme Apollo qui a pour objectif de déposer avant la fin de la décennie des hommes sur la Lune, d'autre part elle développe des programmes de sondes automatiques tels que lesatterrisseursSurveyor ou lesorbiteursLunar Orbiter. L’Union soviétique réplique en fixant des objectifs toujours plus ambitieux à ses sondes lunaires et en lançant à son tour en 1964 unprogramme spatial habité concurrent du programme Apollo.
Au début des années 1960, le bureau d'études soviétiqueOKB-1 deSergueï Korolev, placé sous la direction deMikhaïl Tikhonravov, avait commencé à étudier un véhicule automobile télécommandé capable de se déplacer à la surface de laLune. Cet engin devait être lancé par la fusée lourdeN-1, développée pour lancer le vaisseau de lamission avec équipage vers la Lune. L'étude progresse lentement notamment jusqu'en 1963. Korolev décide de confier à cette date le développement du châssis du futur astromobile au bureau d'étude de l'entrepriseVNIITransmash deLeningrad spécialisée dans la fabrication deschars d'assaut pour l'Armée rouge et dirigée parAlexandre Leonovitch Kemourdjian[1],[N 1],[N 2]. Ce dernier avait développé une passion pour la conception d'engins spatiaux télécommandés[2],[3]. Les recherches menées conjointement en 1963 et 1964 par les équipes de Kemourdjian et Korolev débouchent sur la conception d'un véhicule de 900 kg dont la finalité est d'apporter un soutien au programme lunaire habité, placé également sous la responsabilité de Korolev. Le projet lunaire habité est officiellement lancé en et le rôle du véhicule est précisé : celui-ci doit effectuer des opérations de reconnaissance pour préparer le débarquement des cosmonautes sur le sol lunaire. Le projet, qui dispose désormais de moyens financiers, progresse rapidement et les ingénieurs de l'OKB-1 figent une première esquisse début 1965. Mais Korolev décide à la même époque de transférer l'ensemble de l'activité d'exploration dusystème solaire par les sondes automatiques à l'entrepriseLavotchkine[4] dirigée à l'époque parGueorgui Babakine.
La fusée retenue pour lancer l'astromobile n'est plus laN-1, qui accumule les retards, mais le lanceurProton en cours de mise au point, surmonté d'un étageBloc D chargé d'injecter l'engin sur une trajectoire lunaire. La conception de l'astromobile est complètement revue par le responsable du bureau d'études Babakine et, pour partie, par Kemourdjian, pour prendre en compte les capacités de ce lanceur moins puissant mais également pour intégrer les données fournies parLuna 9, le premieratterrisseur lunaire à avoir réussi sa mission : la fermeté du sol lunaire et la faible épaisseur de la couche de poussière conduisent à l'abandon des chenilles au profit de huit petites roues. À l'automne 1965, la conception est figée mais la conception détaillée ne sera achevée que fin 1967[5].
Le Lunokhod est transporté jusqu'à la surface de la Lune par un étage chargé du transit entre la Terre et la Lune et de la descente sur le sol lunaire. L'ensemble constitué par cet étage et le véhicule, d'une masse totale comprise entre 5 660 kg et 5 700 kg, forme le modèle Ye-8 dans la classification des sondes duprogramme Luna.
Le Lunokhod est constitué d'une structure pressurisée en forme de marmite en alliage demagnésium qui contient l'avionique, lesbatteries ainsi que l'électronique associée aux instruments scientifiques. Cette structure est posée sur un châssis comportant huit roues de 51 cm de diamètre. Un couvercle concave, qui s'ouvre et se ferme, est placé au sommet et sert de support aux cellules d'unpanneau solaire. Les senseurs des instruments scientifiques, les caméras de télévision utilisées pour la navigation ainsi que les antennes de télécommunications sont fixés sur le dessus et sur les côtés de la structure principale. L'ensemble est haut de 1,35 m, long de 1,7 m (2,22 m au niveau des roues) et large de 2,15 m au niveau du couvercle. Le rayon de braquage minimal est de 80 cm. L'engin peut franchir un obstacle haut de 40 cm ou large de 60 cm, grimper une pente de 20 % et manœuvrer sur une pente de 45 %. Des systèmes de sécurité interdisent le déplacement sur une pente supérieure à cette limite. Lunokhod 1 peut atteindre la vitesse de 800 m par heure en marche avant ou arrière tandis que les opérateurs de Lunokhod 2 peuvent choisir entre deux vitesses - 800 ou 2 000 m/h - dans les deux directions. L'énergie est fournie par descellules solaires ensilicium (arséniure de gallium pour Lunokhod 2) fixées sur la face interne du couvercle, fournissant 1 kW. La température de la partie pressurisée est maintenue dans une fourchette acceptable par circulation de l'air interne complétée par un circuit de régulation thermique ouvert à eau. Des radiateurs sont situés sur la partie supérieure de la structure pressurisée qui est recouverte durant la longue nuit lunaire par le couvercle en position repliée. La désintégration nucléaire de 11 kg depolonium 210 fournit un chauffage d'appoint. Le Lunokhod est conçu pour résister à trois nuits lunaires soit environ trois mois. Lunokhod 1 a une masse de 756 kg tandis que Lunokhod 2 pèse 836 kg[6].
Pour lestélécommunications, le véhicule dispose d'une antenne grand gain orientable et d'une antenne à faible gain omnidirectionnelle. Pour le diriger, une équipe de cinq opérateurs sur Terre utilise les images fournies par les caméras de télévision pour envoyer des commandes. L'aller-retour du signal entre la Lune et la Terre prend environ 5 secondes. Les caméras panoramiques sont montées de chaque côté pour fournir une image panoramique sur 180° d'avant en arrière et l'autre une image panoramique sur 180° du sol au ciel.
Les instruments scientifiques embarqués comprennent[7] :
Le cœur de l'étage de descente et de croisière est constitué de quatre réservoirs sphériques reliés entre eux par des sections cylindriques. À chaque réservoir est fixé un pied doté d'un système d'amortissement. L'ensemble forme un carré de 4 mètres de côté. Ces réservoirs contiennent lesergols qui alimentent unmoteur-fusée unique, placé dans une lacune au centre du carré et utilisé à la fois pour les corrections de trajectoire durant le transit entre la Terre et la Lune, pour l'insertion en orbite lunaire et pour la descente sur le sol de la Lune. Le moteur KDTU-417, qui est un nouvel engin développé pour la sonde par le bureau d'études Iasaïev, a unepoussée qui peut être modulée entre 7,4 et 18,8 kNewtons. Sixmoteurs-verniers permettent d'effectuer les corrections d'orientation ; deux d'entre eux sont montés à côté du propulseur principal et sont utilisés durant la descente vers la Lune. Quatre réservoirs cylindriques largables de 88 cm de diamètres sont montés en position verticale par paire de chaque côté de cet ensemble : leur contenu est utilisé en priorité et ils sont largués avant que la sonde n'entame la descente vers le sol lunaire. L'avionique est logée dans les structures cylindriques du carré central mais également entre les réservoirs largables. Des réservoirs sphériques remplis d'azote utilisé par les moteurs-verniers sont d'une part fixés au sommet des réservoirs largables, d'autre part logés entre les réservoirs principaux. Le Lunokhod est amarré au sommet de l'étage : quatre rampes stockées en position repliées sont fixées sur l'étage par paires, devant et derrière lui, de manière à lui permettre de descendre sur le sol. Les rampes utilisées dépendent de la configuration de la zone d'atterrissage[8].
La première mission Lunokhod est lancée le mais lacoiffe du lanceurProton développée spécifiquement pour abriter la nouvelle sonde spatiale se désintègre 51 secondes après le décollage sous la pression aérodynamique et le lanceur explose en éparpillant des débris dans un rayon de 25 km. Les 11 kg depolonium 210 qui devaient maintenir une température minimale dans le Lunokhod ne sont pas retrouvés au cours des fouilles. Selon une rumeur non confirmée, le polonium aurait été utilisé par des soldats en tant que chauffage d'appoint dans leur casernement[9].
La deuxième mission n'est lancée que vingt mois plus tard car l'équipe du projet s'est entretemps entièrement consacrée à lamission de retour d'échantillon dont l'objectif est de ramener un échantillon de sol lunaire avant le débarquement des Américains sur la Lune. La missionLuna 15 échoue car la sonde s'écrase sur le sol lunaire le, le lendemain du débarquement de l'équipage d'Apollo 11. Finalement, en,Luna 16 parvient à ramener un échantillon et l'équipe peut se consacrer au lancement de la deuxième mission Lunokhod. Celle-ci, baptiséeLuna 17 et embarquant leLunokhod 1, est lancée le et effectue unalunissage le à 3h47 UTC dans lamer des Pluies. Les rampes sont abaissées et Lunokhod 1 débarque quelques heures plus tard. Le déroulement de la mission est suivi avec un grand intérêt par le public des deux côtés duRideau de fer, qui est fasciné par cette nouvelle expérience. Malgré les difficultés de l'équipe chargée de piloter le Lunokhod, celui-ci ne tombe finalement en panne que le, après avoir dépassé trois fois la durée de vie pour laquelle il avait été conçu et après avoir parcouru 10,5 km, pris 20 000 photos, 206panoramiques, effectué 25 analyses et 500 tests de dureté du sol[10].
Le modèle suivant est modifié avant son lancement pour prendre en compte les expériences tirées de la mission de Lunokhod 1. Les caméras de télévision actualisaient les images à un rythme trop lent et étaient placées trop bas dans certaines situations. Une troisième caméra à hauteur d'homme est ajoutée. La missionLuna 21 embarquantLunokhod 2 est lancée le et alunit le dans lecratère Le Monnier. Lunokhod 2 survit jusqu'au après avoir parcouru 37 km[11] et effectué 80 000 photos et 86 panoramiques[12].
Un quatrième véhicule devait être lancé en 1977 mais la mission fut annulée pour raisons budgétaires. Il est aujourd'hui exposé au muséeLavotchkine, société qui l'avait créé, àMoscou[13].
De nombreux enseignements scientifiques purent être tirés des photos de roches, du sol, des cratères, des formations géologiques et des empreintes de roues. Les caméras des deux astromobiles réalisèrent en tout cent mille photos et près de trois cents panoramiques. De nombreuses mesures de la résistance du sol ont été réalisées à l'aide despénétromètres. Lespectromètre de fluorescence X a permis d'effectuer des analyses chimiques du sol de lamer des Pluies et de celui ducratère Le Monnier composé essentiellement de rochesbasaltiques comprenant toutefois sur les bords du cratère Le Monnier des concentrations plus élevées desilicium, d'aluminium et depotassium. Les réflecteurs laser ont été utilisés pour mesurer la distance entre laTerre et la Lune : des tirs delaser effectués depuis l'observatoire du Pic du Midi enFrance et l'Observatoire de Simeiz enCrimée ont permis de mesurer la distance Terre-Lune avec une précision de 3 mètres pour Lunokhod 1 et de 40 cm pour Lunokhod 2. Ces mesures répétées régulièrement par la suite ont permis de mieux connaître les évolutions périodiques et séculaires de la distance Terre-Lune. Lemagnétomètre de Lunokhod 2 a détecté unchamp magnétique très faible fluctuant sous l'influence duchamp magnétique interplanétaire. Lephotomètre a permis d'effectuer des découvertes plutôt surprenantes : durant la journée lunaire, la lumière du Soleil est partiellement interceptée par la poussière en suspension tandis que la nuit, lorsque la Terre est visible, la luminosité est 15 fois plus importante que sur Terre durant les nuits de pleine Lune. Des mesures durayonnement cosmique atteignant le sol lunaire ont été effectuées à l'aide du détecteur embarqué tandis que letélescope à rayons X a permis d'effectuer des observations du Soleil et de lagalaxie[14].
Alexandre Kemourdjian, concepteur du châssis des Lunokhod, fut mis à contribution pour la fabrication d'un robot bulldozer, fondé sur ses expériences lunaires, afin de pousser des déchets radioactifs du toit de lacentrale nucléaire de Tchernobyl après l'accident nucléaire. Il fut envoyé auxÉtats-Unis, après la fin de laguerre froide, afin de montrer ses robots.
: source utilisée pour la rédaction de l’article.| Programmes |
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| Voir aussi | ||
| Les dates indiquées sont celles de lancement. Les missions russes et américaines ayant échoué au début de l'ère spatiale (<1975) ne sont pas listées. | ||
| Réalisés | Programme Apollo :Rover lunaire Apollo (Apollo 15,Apollo 16,Apollo 17) Lunokhod :
Programme Chandrayaan : Rashid 1
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