| Organisation |  NASA |
|---|---|
| Constructeur | Centre spatial Lyndon B. Johnson |
| Domaine | Analyse des ressources en eau de la Lune |
| Type demission | Astromobile |
| Statut | Annulé |
| Lancement | septembre 2025 (prévision) |
| Lanceur | Falcon Heavy |
| Durée de vie | 100 jours terrestres |
| Site | science.nasa.gov/mission/viper |
| Masse au lancement | environ 430 kg |
|---|---|
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 450 Watts |
| Localisation | cratère Nobili (pôle Sud de la Lune) |
|---|
| TRIDENT | Foreuse |
|---|---|
| MSolo | Spectromètre de masse |
| NIRVSS | Spectromètre proche infrarouge |
| NSS | Spectromètre à neutrons |
VIPER (enanglais :Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) est une mission spatiale annulée développée par l'agence spatialeaméricaine, laNASA, reposant sur unastromobile (rover) déposé à la surface de la Lune en 2025. VIPER doit être le premier engin spatial chargé de mesurerin situ les gisements de glace d'eau que des orbiteurs ont détectés depuis l'orbite sans toutefois pouvoir quantifier de manière précise les caractéristiques des gisements. À l'aide de ses instruments, l'astromobile doit mesurer la distribution verticale et horizontale ainsi que les caractéristiques physiques de la glace d'eau et d'autres volatils présents dans les régions dupôle Sud de la Lune où la température est suffisamment basse pour permettre son stockage à une échelle de temps géologique. L'eau est un élément rare sur la Lune et elle peut jouer un rôle central dans les futures missions d'exploration de la Lune de longue durée impliquant des équipages qui sont prévues dans le cadre duProgrammeArtemis. Elle peut fournir les consommables nécessaires – oxygène, eau de consommation et ergols – grâce aux technologies d'utilisation des ressourcesin situ et éviter ainsi leur transport très coûteux depuis la Terre. VIPER a pour objectif de collecter les données permettant de vérifier que les caractéristiques des gisements en eau permettent leur exploitation dans des conditions économiquement acceptables.
VIPER doit étudier la surface et la couche superficielle de plusieurs régions de la Lune représentatives des différents types de terrain dans lesquelles la glace d'eau est conservée. À cet effet, il doit effectuer des mesures en surface sur une partie de la superficie de ces sites et prélever à l'aide d'une foreuse des échantillons de sol jusqu'à un mètre de profondeur et analyser leur composition à l'aide de ses spectromètres tout en déterminant les principales caractéristiques du sol (température, dureté, etc.). Au cours de sa mission d'une durée de quatre mois lunaires, l'astromobile doit parcourir une dizaine de kilomètres.
VIPER a une masse de430 kilogrammes et est alimenté en énergie par despanneaux solaires. Sacharge utile comprend une foreuse pour prélever des carottes de sol et trois instruments permettant de détecter les éléments volatils et d'analyser le produit des forages. L'astromobile est développé par leCentre spatial Lyndon B. Johnson de la NASA. Il doit être déposé dans lecratère Nobili par l'atterrisseurGriffin de la sociétéAstrobotic Technology, qui doit être lui-même placé en orbite par une fuséeFalcon Heavy. Cependant, le, la NASA annule la mission[1].
La Lune a longtemps été considérée comme un astre complètement dépourvu d'eau (eau présente < 100 parties par million). Une série de découvertes effectuées entre 2008 et 2010 entraîne une révision complète de cette hypothèse. De l'eau et des éléments volatils sont détectés dans des verres volcaniques. L'impacteurLCROSS détecte la présence d'eau dans lesrégions de la Lune perpétuellement à l'ombre. Cette eau a potentiellement trois origines[2] :
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L'axe de rotation de la Lune est pratiquement perpendiculaire auplan de l'écliptique (à la direction du Soleil) : soninclinaison est de seulement 1,5° alors que l'axe des pôles de la Terre est incliné de 23,5°. En conséquence, le rayonnement solaire est toujours rasant dans les régions polaires de notre satellite et les reliefs créent des zones en permanence à l'ombre (notamment les fonds des cratères, lescratères d'obscurité éternelle) dans lesquelles la température se maintient largement en dessous de0 °C. Le pôle Sud de la Lune se caractérise par des reliefs particulièrement importants (Bassin Pôle Sud-Aitken) multipliant les sites situés dans une ombre perpétuelle[3].
L'eau est apportée régulièrement à la surface de la Lune par lesastéroïdes et lescomètes qui s'y écrasent, mais elle ne se conserve pas. En effet durant lajournée lunaire, la température de la surface dépasse les100 °C. La glace d'eau se sublime (se gazéifie sans passer par l'état liquide), puis s'échappe dans l'espace interplanétaire. Toutefois lasonde spatiale de la NASALunar Prospector, lancée en 1999, détecte des traces d'hydrogène indiquant la présence d'eau, au fond descratères situés au niveau des pôles, qui présentent la caractéristique de ne jamais être éclairés par leSoleil. En effet, au fond de certains de ces cratères, la température est constamment inférieure à100kelvins, ce qui empêche la glace d'eau de s'évaporer et de sesublimer[4]. Lespectrographeultraviolet lointain LAMP (Lyman Alpha Mapping Project) embarqué à bord de l'orbiteur lunaire de la NASALRO, lancé en 2009, semble indiquer la présence de 1 à 2 % de glace d'eau en surface au fond des cratères d'impact alors que les scientifiques s'attendaient à ce que celle-ci, du fait du bombardement du vent solaire, ne se conserve que sous la surface[5]. L'analyse des éjectas produits par l'impacteurLCROSS (lancé avec LRO) indique que la glace est mélangée aurégolithe et ne représente que 4 à 5 % de la masse totale. On ne peut toutefois exclure qu'il y ait des blocs de glace pure. Toutefois, pour des raisons qui ne sont pas clairement établies, il y a beaucoup moins de glace d'eau à la surface de la Lune qu'à la surface de Mercure qui est pourtant une planète plus petite et beaucoup plus chaude. Les instruments de la sonde spatialeMESSENGER, placée en orbite autour de cette planète, ont permis d'établir qu'il y avait40 fois plus de glace d'eau à sa surface que sur celle de la Lune[6].
Les modèles évaluent la masse de glace d'eau présente à la surface de la Lune au niveau des pôles à un milliard de tonnes, dont735 millions de tonnes au pôle Sud et342 millions de tonnes au pôle Nord. L'eau est principalement concentrée au fond des cratères. Au pôle Sud, lecratère Shoemaker en contiendrait328 millions de tonnes,Cabeus163 millions de tonnes etHaworth142 millions de tonnes. Au pôle Nord, caractérisé par des reliefs moins importants, lecratère Plaskett en contiendrait75 millions de tonnes. Toujours selon les modèles, la glace d'eau est sans doute absente des couches superficielles et sa proportion serait comprise en 0,015 et 5 %. L'eau s'est progressivement accumulée au cours des deux derniers milliards d'années, temps nécessaire pour qu'elle s'accumule dans les pièges à froid que constituent les cratères[7].
L'eau constitue une ressource précieuse pour les futures missions avec équipage qui seraient envoyées à la surface de la Lune. Elle permet en effet, en utilisant des technologies d'utilisation des ressourcesin situ, de renouveler les consommables d'une mission — oxygène, eau pour la consommation, carburant pour lesmoteurs-fusées — et ainsi d'envisager des missions de longue durée sinon permanentes. Mais les observations effectuées jusqu'à présent uniquement depuis l'orbite ne permettent pas de savoir sous quelle forme l'eau se présente (proportion, association chimique, etc.), ce qui ne permet pas de déterminer comment celle-ci pourra être exploitée. Plusieurs nations spatiales envisagent d'envoyer une mission pour mener une étudein situ[8].
En 2017, dans un contexte général redevenu favorable à l'exploration de la Lune, la NASA lance un projet d'astromobile (rover) lunaire dont l'objectif est d'étudier la glace d'eau présente dans les cratères du pôle Sud. D'après les données collectées depuis l'orbite, l'eau y est plus abondante qu'au pôle Nord.
Le roverResource Prospector dispose d'une foreuse et de deux instruments principaux : un détecteur de neutrons NSS (Neutron Spectrometer Subsystem) et un spectromètre infrarouge NIVSS (Near InfraRed Volatiles Spectrometer System, « système de spectromètre en proche infrarouge de substances volatiles »). Les carottes de sol prélevées sont placées dans un four OVEN (Oxygen and Volatile Extraction Node), qui permet de dégager les substances volatiles qui sont analysées par l'instrument LAVA (Lunar Advanced Volatile Analysis). Lerover, d'une masse évaluée à 300 kg, est déposé sur le sol lunaire par unatterrisseur. L'ensemble représente une masse au lancement de5 tonnes. L'énergie est fournie par un panneau solaire vertical (pour compenser la faible élévation du Soleil) et la durée de la mission est inférieure à unejournée lunaire.
Le projet est proposé en réponse à un appel à propositions duprogrammeDiscovery (missions d'exploration duSystème solaire à bas coût), mais n'est pas retenu[6]. Il est cependant annulé en 2018.
Le développement d'une version allégée et moins coûteuse deResource Prospector (abandon des instruments OVEN et LAVA) est décidé fin par la NASA. Le futur engin, baptiséVIPER, doit être le premier astromobile de la NASA déposé à la surface de la Lune (alors que l'agence spatiale américaine en a déjà déposé quatre à la surface de Mars).VIPER doit être le cinquième astromobile automatisé lunaire après les deuxLunokhod soviétiques et les deuxChang'e chinois[8].
Les deux objectifs principaux de la mission sont[9] :
Pour pouvoir évaluer le caractère exploitable des ressources en eau présentes dans les régions polaires, il est nécessaire de mieux comprendre leur distribution et leurs caractéristiques physiques. En effet, la présence et l'abondance en eau ont été mesurées de manière indirecte par des instruments installés sur des satellites en orbite. Les mesures effectuées ne permettent pas de déterminer de manière précise la distribution horizontale et verticale de la glace d'eau ainsi que sa structure physique. Pour pouvoir exploiter celle-ci, la concentration en glace d'eau doit être au minimum de 5 à 10 %. L'objectif de la mission est de mesurer ces concentrations lorsqu'elles dépassent 2 % et d'évaluer les concentrations dépassant 5 % des volatils susceptibles d'être également exploités ou de constituer une source de problèmes comme l'hydrogène, lesulfure d'hydrogène, leméthane, ledioxyde de carbone et lemonoxyde de carbone[10].
Les nombreux impacts de micro-météorites qui pénètrent jusqu'à une profondeur de un mètre les couches superficielles du régolithe ont, selon les modèles, sans doute fait disparaître en partie l'eau présente dans les 10 à20 premiers centimètres. En mesurant sur place la distribution verticale des concentrations en eau, on pourra mieux interpréter les mesures effectuées depuis l'orbite et déterminer si la quantité de matériaux à manipuler pour obtenir de l'eau est compatible avec les modèles économiques[10].
Pour effectuer ces évaluations sur le terrain, une carte des zones dans lesquelles la température permet à la glace d'eau de se conserver (Ice Stability Regions, ISR) à des échelles géologiques (évaporation/sublimation inférieure à un millimètre sur une période de un milliard d'années) a été réalisée[Note 1]. Elle a permis de classer les terrains du pôle Sud en quatre catégories[11] :
Les quatre objectifs primaires, qui conditionnent le succès de la mission, sont :
Plusieurs sites situés près du pôle Sud de la Lune ont été évalués pour la mission de VIPER. Trois des sites ont été étudiés de manière plus détaillée. Unmodèle numérique de terrain a été établi pour chacun d'eux à partir de données recueillies par lesorbiteurs lunaires. Ces modèles ont été utilisés pour calculer les paramètres jouant un rôle critique dans la mission, tels que les périodes d'éclairement des panneaux solaires et celles durant lesquelles une communication directe avec la Terre peut peut être établie. Ces modèles ont également permis d'estimer la température en surface et dans les couches superficielles du sous-sol ainsi que la pente des terrains. Ces données, ainsi que l'inventaire des dangers et obstacles, ont été utilisées pour définir le parcours de l'astromobile. Le parcours est défini de manière à comporter des points (ditsSafe Heaven) où les périodes d'obscurité ne dépassent pas70 heures (durée maximale de survie de l'astromobile en mode hibernation). Une quinzaine de sites ont été envisagés et quatre d'entre eux ont fait l'objet d'une étude plus détaillée dont le petit cratèrecratère Nobili,Haworth etShoemaker. ÀNobili, la concentration des zones scientifiquement intéressantes permet de remplir les objectifs de la mission au bout de deuxjournées lunaires. Les objectifs sont atteints sur les deux autres sites au bout de la troisième ou quatrième journée lunaire[12]. Le cratère Nobili, dont les zones en permanence à l'ombre sont larges de 500 à800 mètres, est finalement retenu pour des raisons scientifiques, mais également pour des raisons techniques : terrains élevés avec une bonne visibilité de la Terre (pour les télécommunications) et lignes de crêtes qui ne sont à l'ombre que50 heures durant la nuit lunaire de15 jours[13],[14].
Le projet VIPER est géré au sein de la NASA par leCentre spatial Lyndon B. Johnson àHouston, qui est également chargé de la conception et de l'assemblage de l'astromobile. Lecentre de recherchesAmes (Californie) de la NASA développe deux des trois instruments[15]. La foreuse est fournie par la sociétéHoneybee Robotics implantée àAltadena,Californie). Enfin, la sociétéAstrobotic Technology dePittsburgh enPennsylvanie a été sélectionnée en dans le cadre du programmeCommercial Lunar Payload Services (CLPS) pour développer l'engin chargé de déposer VIPER sur le sol lunaire[16]. L'atterrisseurGriffin peut déposer une charge de475 kilogrammes sur la Lune avec une précision à l'atterrissage de100 mètres. L'engin dispose de cinq moteurs-fusées principaux et de12 moteurs chargés ducontrôle d'attitude. Il dispose sur sa partie supérieure de deux jeux de rampes déployables permettant de débarquer l'astromobile au choix à l'avant ou à l'arrière[17].
La NASA a entamé le développement de la foreuse TRIDENT en 2016 en confiant sa conception et sa réalisation à la sociétéHoneybee Robotics dans le cadre de son programmeSmall Business Innovation Research (en) (SBIR). L'ensemble formé par la foreuse et le spectromètre MSOLO (baptisé PRIME-1) est testé aucentre de recherche Glenn en 2019. Un radiateur destiné à stabiliser la température de MSOLO est ajouté à l'automne 2020[18].
En, la sociétéAstrobotic Technology fournit au centre Johnson une maquette de la partie supérieure de l'atterrisseurGriffin pour que les opérations de débarquement de l'astromobile sur la surface de la Lune puissent être testées[19]. Le même mois est inaugurée dans le centre une salle blanche d'une superficie de près de 100 m2 pour l'assemblage de l'astromobile. Une maquette doit tout d'abord être produite dans un délai de trois mois avant l'assemblage du modèle de vol qui doit avoir lieu au cours de l'été 2022[20].
Le, en raison de la croissance des coûts et des retards (lancement désormais estimé pour) dans la préparation du rover et de l'atterrisseur Griffin, la mission est annulée par la NASA[21]. L'agence prévoit de démonter le rover et de répartir ses composants et instruments scientifiques sur d'autres missions, mais demande d'abord à des partenaires américains ou internationaux s'ils souhaitent l'utiliser tel quel. Les économies prévues sont de84 millions de dollars en frais de développement, la mission ayant déjà coûté450 millions de dollars sans compter les frais de lancement[22]. Le coût budgétisé pour la construction de VIPER était de433,5 millions de dollars, dont235,6 millions de dollars budgétisés pour le lancement de l'atterrisseur[23]. L'atterrisseur Griffin étant toujours soutenu par l'agence, il doit désormais emporter unsimulateur de masse[24].
Lepôle Sud de la Lune, destination de la mission, constitue un environnement difficile qui pèse fortement sur la conception de l'astromobile[25] :
VIPER est le premier astromobile lunaire de la NASA. Il est conçu pour prendre en compte l'évolution rapide de l'environnement lunaire (alternance jour/nuit) et la nécessité de mener rapidement les opérations (durée de vie limitée). Son coût de développement est beaucoup plus faible que ses homologues martiens (Curiosity,Perseverance), mais la prise de risque (probabilité d'une panne) est plus importante. L'astromobile est conçu pour être opéré depuis la Terre (navigation, science) en quasi temps réel[17].
VIPER est un engin de430 kilogrammes environ, haut de2,5 mètres, pour une longueur et une largeur de1,5 mètre. Il est équipé de quatre roues et est conçu pour parcourir au moins20 kilomètres à la surface de la Lune. L'énergie est fournie par trois panneaux solaires en position verticale (sur les côtés et l'arrière de l'astromobile) pour optimiser l'exploitation du rayonnement solaire qui est rasant dans les régions polaires. D'une superficie totale de 1 m2, ils fournissent au maximum450 watts. L'énergie est stockée dans des batteries qui permettent à l'astromobile de survivre durant96 heures lorsque le Soleil n'éclaire plus les cellules solaires. Pour circuler parmi les cratères sur un sol à la fois en pente et d'une consistance très fine sans s'enliser, l'engin utilise un nouveau type de roulement. Il peut lever de manière indépendante chacune de ses roues pour les dégager. Chacune peut être orientée de manière indépendante et comporte une suspension active. Ceci permet à VIPER de se déplacer latéralement ou en diagonale tout en maintenant fixe son orientation, ce qui lui permet à la fois de pointer en permanence vers sa cible scientifique et d'optimiser l'exposition des panneaux solaires. La vitesse de pointe est de20 centimètres par seconde (0,8 km/h), mais cette vitesse est abaissée à10 cm/s (0,4 km/h) pour mettre en œuvre les instruments. Pour la navigation et ses recherches,VIPER est équipé de caméras. Pour circuler dans des zones où règne une nuit permanente, il dispose de projecteurs conçus pour fonctionner avec les caméras dans les conditions extrêmes des régions polaires de la Lune caractérisées par le froid et l'obscurité. L'astromobile est piloté à distance par un opérateur sur Terre : dans le cas le plus courant, celui-ci fait avancer VIPER de 4 à8 mètres, puis examine les photos du terrain prises à l'issue de cette avancée pour décider du prochain déplacement. Les informations sont échangées avec les contrôleurs au sol à l'aide d'un émetteur fonctionnant enbande X qui émet directement vers la Terre, uneantenne parabolique à grandgain permet undébit de230kilobits par seconde. Desantennes omnidirectionnelles peuvent être utilisées pour communiquer avec un débit de2 kilobits par seconde. Sur Terre, la NASA communique avec VIPER via lesantennes paraboliques de34 mètres de diamètre du réseauDeep Space Network de la NASA situées à Canberra, Goldstone et Madrid[26]. L'avionique repose sur un processeurRAD750 et SP0. Le logiciel de navigation est en partie embarqué et en partie installé dans le centre de contrôle[17].
Le système de navigation permet aux opérateurs d'observer l'environnement lunaire, de déterminer la position absolue et relative de l'astromobile et d'éviter les obstacles et les dangers. Pour les besoins de navigation, l'astromobile dispose de plusieurs caméras. Une paire de caméras de navigation (NavCam) sont fixées sur une plateforme inclinable et rotative située au sommet d'un mât. Elles fournissent des vues sur360 degrés du terrain situé à une distance intermédiaire et lointaine. Les deux caméras ont chacune unchamp de vue de70 degrés et disposent d'un détecteur monochrome ayant une résolution de 2 048 × 2 048 pixels. Larésolution spatiale des images est de0,5 centimètre à10 mètres de distance. Quatre caméras monochromes HazCam sont fixées sur les quatre côtés du châssis pour permettre d'éviter les obstacles et les dangers à proximité immédiate. Elle permettent également de mesurer l'enfoncement des roues dans le terrain meuble. Par ailleurs, une paire de caméras monochromes AftCam sont fixées sur l'arrière et ont pour rôle de combler le point aveugle créé par les panneaux solaires et le radiateur. Les caméras AftCam et Hazcam ont un champ de vue horizontal de110 degrés. Leur résolution spatiale est de 2 048 × 2 048 pixels. Toutes les caméras fonctionnent avec des filtres étroits dont la bande spectrale correspond à la lumière diffusée par les projecteurs. L'astromobile dispose de deux projecteurs à longue portée et faisceau étroit associés chacun à une des caméras Navcam. Leur puissance totale est de500 watts. Six projecteurs à courte portée d'une puissance unitaire de60 watts éclairent les environs immédiats du châssis assurant une couverture à360 degrés. Lacentrale à inertie et leviseur d'étoiles fournissent des données permettant de situer l'astromobile, de déterminer son orientation et ses mouvements dans les trois axes. Le viseur d'étoiles est orienté vers le zénith pour éviter le Soleil tandis que la centrale à inertie est située au centre de masse de l'astromobile[27].
Pour remplir ses objectifs, l'astromobile dispose d'une foreuse TRIDENT (The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain) qui est chargée de prélever des carottes de sol riches en éléments volatils jusqu'à une profondeur de1 mètre. La composition des matériaux extraits est déterminée ensuite par deux spectromètres. TRIDENT est une foreuse fonctionnant à la fois en rotation et en percussion. En percussion, chaque coup a une énergie de deux joules et est répété972 fois par minute. La vitesse de rotation est de120 tours par minute. La foreuse a une masse de 20 kg sans compter le câblage et l'avionique qui représente5,4 kilogrammes. La foreuse est stockée dans un volume dont les dimensions sont de 20,6 × 33,3 × 168 centimètres. Elle consomme selon le mode de forage entre 20 et175 watts. Pour réduire les risques liés aux variations de température, de blocage de la tarière dans le sol et réduire la quantité d'énergie nécessaire, la foreuse creuse le sol par tranche de10 centimètres de long en ramenant à chaque fois le sol prélevé. La vitesse de pénétration de la tarière et l'énergie consommée sont également utilisées pour mesurer la résistance du sol et déterminer conjointement avec les mesures des autres instruments la nature physique de la glace (s'agit-il de régolithe mélangé avec de la glace ou de glace cimentée par des grains de régolithe ?). TRIDENT comprend une résistance chauffante de40 watts et deux capteurs de température (le premier situé au niveau de la tête de la tarière, le second20 centimètres plus haut). Les mesures de ces capteurs seront utilisées pour déterminer le flux de chaleur en provenance du noyau de la Lune[28].
Le terrain et les échantillons sont analysés par troisspectromètres : le spectromètre à neutrons NSS, le spectromètre proche infrarouge NIRVSS et le spectromètre de masse MSOLO[29],[15].
Le spectromètre à neutrons NSS (Neutron Spectrometer System) est utilisé durant les déplacements de l'astromobile pour détecter les matériaux riches enhydrogène et participer ainsi à la sélection des sites à étudier de manière détaillée. L'instrument sert également à cartographier les gisements en glace d'eau. Le capteur de l'instrument est fixé à l'avant de l'astromobile. Il consiste en des tubes remplis d'hélium 3 conçus pour détecter les neutrons d'origine thermiqueépithermiques. L'instrument est dimensionné de manière à détecter la présence d'hydrogène dans le sol à condition que celui-ci représente au moins 0,5 % de sa masse et que l'astromobile se déplace à une vitesse inférieure ou égale à10 centimètres par seconde. La précision absolue est de 5 à 10 %. La masse de NSS est de 1,9 kg et il consomme1,6 watt. L'instrument est développé par lecentre spatialAmes de la NASA[27],[17].
Lespectromètre de masse MSolo (Mass Spectrometer Observing Lunar Observations) est une version modifiée d'un instrument commercialisé par la sociétéINFICON (en). MSolo est utilisé durant les déplacements de l'astromobile pour identifier les emplacements riches en hydrogène (et donc en glace d'eau) intéressants à étudier. Il contribue ensuite à l'analyse des prélèvements effectués par la foreuse. MSolo permet de mesurer leséléments chimiques dont lamasse atomique est inférieure à 100 (en particulier l'hydrogène, l'hélium, lemonoxyde de carbone, ledioxyde de carbone, leméthane, lesulfure d'hydrogène, ledioxyde de soufre, etc.) et de mesurer l'abondance en eau. L'instrument permet de déterminer l'origine de la glace d'eau en mesurant le ratiodeutérium/hydrogène (20ppm ⇒ origine protosolaire, 200 ppm ⇒ origine cométaire[style à revoir]). La résolution de MSolo est de 15 ppm avec un intervalle de confiance de 95 %. MSolo comprend unecavité de Faraday (pression partielle minimum détectable :1,5 × 10−12 torrs) et un multiplicateur d'électrons (pression partielle minimum détectable :2 × 10−15 torrs). L'instrument a été adapté par leCentre spatial Kennedy pour lui permettre de fonctionner dans l'environnement spatial. Une interface a été développée pour permettre les échanges avec le système de production d'énergie et de communications de l'astromobile. Un cache mobile a été ajouté pour le protéger de la poussière lunaire. L'instrument a une masse de6 kilogrammes et consomme en moyenne lorsqu'il fonctionne35 watts[30],[17].
Lespectromètre fonctionnant en procheinfrarouge NIRVSS (Near InfraRed Volatiles Spectrometer System) est un instrument utilisé pour mesurer en quasi temps réel les changements affectant les matériaux extraits par la foreuse. Par ailleurs, en utilisant un éclairage dans différentes longueurs d'onde, NIRVSS doit fournir des informations complémentaires sur le contexte des excavations : nature du régolithe, apparence de la surface. NIRVSS comprend plusieurs composants. Le capteur optique est placé de manière à pouvoir étudier le sol sous l'astromobile ainsi que la pile formée par les matériaux extraits par la foreuse. Il est accompagné par un éclairage qui lui est propre, un système d'étalonnage et unradiomètre thermique à quatre canaux. Cet ensemble est complété par une caméra AIM (Ames Imaging Module) dotée d'un processeurCMOS (4 mégapixels) utilisant sept rampes de lampes LED fonctionnant dans les longueurs d'onde 348, 410, 540, 640, 740, 905 et940 nanomètres. Le spectromètre comporte deux canaux. Le canal à ondes courtes comprend les longueurs d'onde entre 1 300 et 2 400 nanomètres avec une résolution spectrale de 10 à20 nanomètres. Le canal à ondes longues comprend les longueurs d'onde situées entre 2 200 et 4 000 nanomètres avec une résolution spectrale de 20 à40 nanomètres. Le spectromètre est connecté à la partie optique via unefibre optique. NIRVSS a une masse de3,57 kilogrammes et consomme29,5 watts lorsque tous ses composants fonctionnent (capteur optique5,26 watts, projecteurs12,3 watts et spectromètre12 watts). L'instrument est développé par leCentre spatial Lyndon B. Johnson[31],[17].
Griffin est un engin spatial de typeatterrisseur développé par la sociétéAstrobotic Technology pour déposer deséquipements à la surface de laLune dans le cadre duprogrammeArtemis de l'agence spatiale américaine, laNASA. Le développement de l'engin spatial ainsi que le lancement et la dépose de la charge utile sont sous l'entière responsabilité d'Astrobotic Technology dans le cadre du programmeCommercial Lunar Payload Services (CLPS). Celui-ci consiste à sous-traiter la logistique lunaire lourde associée à son projet d'installation d'unebase semi-permanente à la surface de la Lune et réduire ainsi son coût.Griffin est un engin spatial de six tonnes au lancement utilisant une propulsion brûlant desergolshypergoliques, pouvant amener à la surface de la Lune une ou plusieurscharges utiles ayant une masse totale de 625 kg. La sélection de l'atterrisseur par la NASA a lieu en. Sa première mission, planifiée fin 2025, est de déposer l'astromobileVIPER près dupôle Sud de la Lune.
Le développement deGriffin comme celui de l'astromobileVIPER subit des dépassements de cout et de délai répétés et la NASA décide en d'abandonner la réalisation de VIPER, dont les tests sont alors en cours. La NASA prévoit néanmoins le lancement deGriffin, sans fournir de charge utile si la société Astrobotic accepte de mener jusqu'au bout le développement de celui-ci.Les trois instruments ainsi que la foreuse sont testés sur la Lune avant d'être utilisés par VIPER. Ils sont déposés à la surface de la Lune dans le cadre de missions faisant partie du programmeCommercial Lunar Payload Services.
La mission comprend trois phases : la première comprend le lancement, le transit jusqu'à la Lune (cinq jours) et le séjour en orbite autour de la Lune (cinq jours). Le lancement de l'astromobile VIPER, installé sur l'atterrisseurGriffin, est planifié pour novembre 2024 par uneFalcon Heavy. Durant le transit, l'instrument NSS est étalonné tandis que le fonctionnement des instruments MSolo et NIRVSS est vérifié. La deuxième phase comprend la descente jusqu'à la surface, l'étalonnage de NIRVSS avec une cible fixée sur l'atterrisseur et le débarquement de l'astromobile sur le sol lunaire grâce à des rampes installées au sommet de l'atterrisseur Griffin. L'objectif est que l'astromobile fasse ses premiers tours de roue à la surface de la Lune six heures après l'atterrissage. Dès que VIPER se trouve sur le sol, la foreuse est déployée[34],[8].
La mission scientifique constitue la troisième phase. La durée de celle-ci (mission primaire) est d'environ100 jours. Cette durée de mission est limitée, car toute la région sera plongée dans l'obscurité au bout de quatre mois à cause du cycle des saisons. Le scénario de base prévoit l'étude de12 sites et un parcours total d'environ25 kilomètres. Compte tenu de la contrainte de la durée, l'équipe devra être très réactive pour prendre en compte l'impact des observations effectuées sur la suite de la mission. Chaque site est défini comme une zone d'une superficie de 3 800 m2 dans laquelle se trouvent des terrains propices à la conservation de l'eau. Chaque site doit comporter une part majoritaire (au moins 66 %) de terrain d'une catégorie donnée (glace d'eau en surface ou à faible profondeur ou à profondeur élevée ou dépourvu de glace d'eau). Les sites, la trajectoire suivie, l'emplacement des forages ont été définis à l'avance à l'aide d'un modèle de terrain à l'échelle d'un mètre. Les opérations sur le sol lunaire comprennent deux types d'activité : celles réalisées sur ces sites et celles réalisées durant le transit entre ces sites[35],[14].
L'astromobile dépend du Soleil pour son énergie. Aussi, lorsque la journée lunaire s'achève (soit14 jours terrestres), l'astromobile est déplacé jusqu'à un refuge où il se place en hibernation (arrêt des activités scientifiques, de tous les systèmes non essentiels et des communications avec la Terre) en attendant la journée lunaire suivante. Le site servant de refuge est choisi de manière que l'interruption continue de l'ensoleillement n'y dépasse pas70 heures (une nuit lunaire dure336 heures environ). Lorsqu'une nouvellejournée lunaire débute, l'astromobile entame une nouvelle étape[37].
: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.
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| La première date est celle du lancement du lancement (du premier lancement s'il y a plusieurs exemplaires). Lorsqu'elle existe la deuxième date indique la date de lancement du dernier exemplaire. Si d'autres exemplaires doivent lancés la deuxième date est remplacée par un -. Pour les engins spatiaux autres que les lanceurs les dates de fin de mission ne sont jamais fournies. | |||||||||||||||||
