Les dangers des véhicules partagés sur la planète

La mission Janus smallsat pour étudier les astéroïdes binaires devait voler en tant que covoiturage sur le lancement de Falcon Heavy Psyche, mais est maintenant en attente car Psyche a raté la fenêtre de lancement de cette année. (crédit : Lockheed Martin)


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Les développeurs de Smallsat connaissent depuis longtemps les avantages et les défis des options de covoiturage. De telles capacités pourraient fournir un voyage dans l’espace beaucoup moins cher qu’un lancement dédié. Cependant, cela nécessite de trouver un lancement approprié pour se rendre et se soumettre aux aléas de la charge utile principale, qui régit le calendrier de lancement et d’autres paramètres de mission.

Ces problèmes sont exacerbés pour les missions de petits satellites qui visent à atteindre au-delà de l’orbite terrestre, où il y a moins d’options de lancement et des défis supplémentaires tels que des fenêtres de lancement limitées. La NASA et les scientifiques impliqués dans de telles missions constatent que le trajet peut être un énorme casse-tête.

“Nous n’avons aucun contrôle sur les dates de lancement ou le ciblage des lanceurs, et cela est dû à notre statut de covoiturage”, a déclaré Scheeres.

La dernière mission à résoudre ces problèmes est Janus, une petite mission satellite financée par la NASA pour étudier les astéroïdes binaires. Les petits véhicules jumeaux devaient être lancés en août en tant que charges utiles secondaires pour le Falcon Heavy, qui transportera la mission Psyche beaucoup plus importante. Les petits satellites Janus se dirigeraient vers deux astéroïdes binaires différents, 1996 FG3 et 1991 VH, après plusieurs survols terrestres.

Fin mai, cependant, la NASA a annoncé que Psyche ne serait pas lancée début août comme prévu initialement en raison de retards dans les tests du logiciel de contrôle de vol du vaisseau spatial. Au lieu de cela, le lancement passerait à une fenêtre de sauvegarde ouverte le 20 septembre et durerait jusqu’au 11 octobre, avec peu d’impact sur la mission Psyché.

Ceci, cependant, a affecté Janus. Le chercheur principal de Janus, Dan Scheeres, de l’Université du Colorado, a déclaré lors d’une réunion du 8 juin du groupe d’évaluation des petits corps (SBAG) de la NASA que le lancement ultérieur signifie que le vaisseau spatial Janus ne pourra pas terminer ses survols de la Terre pour atteindre sa destination. destinations, à une exception près : si Psyché était lancé entre le 7 et le 10 octobre, le vaisseau spatial pourrait encore atteindre l’une de ses cibles initiales, 1996 FG3.

Mais il a reconnu qu’il était peu probable que la NASA pousse Psyché à la fin de la fenêtre de lancement juste pour satisfaire Janus. “Nous n’avons aucun contrôle sur les dates de lancement ou le ciblage des lanceurs, et cela est dû à notre statut de covoiturage”, a-t-il déclaré.

Il a déclaré que l’équipe de la mission enquêtait sur d’autres astéroïdes que Janus pourrait survoler, mais pas nécessairement des astéroïdes binaires, qui pourraient encore fournir des données utiles. L’un des défis était que certaines cibles potentielles enfreignaient les contraintes actuelles de la mission, telles que la vitesse de survol ou le débit de données des communications. Certains efforts pourraient être faits pour résoudre les problèmes qu’il a suggérés.

Le 24 juin, cependant, la situation de Janus est allée de mal en pis. La NASA a annoncé ce jour-là que Psyche ne serait pas lancée du tout cette année après que les responsables du projet ont conclu que le logiciel du vaisseau spatial ne pouvait pas être entièrement testé à temps pour le lancement dans la fenêtre de lancement de septembre à octobre. L’agence a déclaré que le logiciel lui-même et son banc d’essai – un mélange de matériel et de logiciel conçu pour imiter le vaisseau spatial – signifiaient qu’il ne serait pas prêt à temps.

La Nasa ne s’est pas engagée sur une nouvelle date de lancement de Psyché, optant d’abord pour un examen indépendant de la mission, qui donnera à l’agence des recommandations sur la marche à suivre, voire sur l’opportunité de continuer. (Puisque les responsables du projet disent avoir résolu les problèmes avec la sonde de test, il semble probable que la mission de près d’un milliard de dollars se poursuivra, mais avec des coûts supplémentaires.) La prochaine option de lancement est en juillet 2023, qui emmènera Psyché à sa destination , l’astéroïde métallique du même nom, à la fin des années 2020. .

Si Janus est toujours en cours d’exécution et si oui, où il va reste incertain. Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA, a déclaré aux journalistes que l’élaboration d’un plan pour Psyché était une priorité absolue. “Une fois que nous savons cela, nous pouvons réfléchir un peu plus profondément à quoi ressemble le chemin de Janus”, a-t-il déclaré.

Le Lunar Trailblazer, qui devait auparavant attendre 2025 pour son lancement en covoiturage, pourrait désormais voler dès la mi-2023.

La NASA a sélectionné Janus comme l’une des trois missions de son programme Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEX) en 2019. Chaque mission était plafonnée à 55 millions de dollars, mais aussi à 180 kilogrammes pour maximiser les opportunités de covoiturage. (Ce n’étaient pas les premières missions SIMPLEx, car la NASA avait précédemment financé deux cubesats dans le cadre du programme. L’un, LunaH-Map, sera lancé sur la Lune avec le lancement d’Artemis 1 SLS plus tard cette année. L’autre, Q-PACE, sera lancé pour Terre. En orbite, le LauncherOne de Virgin Orbit est en janvier dernier pour étudier l’agrégation de particules en microgravité, mais n’a jamais été entendu après le lancement.)

L’agence a initialement sélectionné trois finalistes, mais a finalement décidé de procéder avec les trois. En plus de Janus, la mission EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) étudierait l’interaction du vent solaire avec l’atmosphère martienne, tandis que le Lunar Trailblazer orbiterait autour de la Lune pour cartographier les dépôts de glace d’eau. La division héliophysique de la NASA a financé EscaPADE, tandis que le programme d’exploration lunaire a soutenu Lunar Trailblazer.

Cependant, tous les trois ont rencontré des problèmes avec leurs projets de lancement du covoiturage. EscaPADE devait initialement être lancé avec Psyché, et a été largué sur Mars alors que Psyché survolait la planète en route vers la ceinture d’astéroïdes. Mais lorsque la NASA a décidé de lancer Psyche sur un Falcon Heavy au lieu d’un Falcon 9 comme prévu à l’origine, cela a suffisamment changé la trajectoire de la mission pour que la NASA ne considère plus possible d’inclure EscaPADE dans la mission Psyche. L’agence a mis EscaPADE en attente.

Cependant, la mission a trouvé une nouvelle vie l’année dernière lorsque le laboratoire des sciences spatiales de l’Université de Californie à Berkeley a annoncé un contrat avec Rocket Lab. La société fournirait des bus spatiaux plus performants pour les deux engins spatiaux EscaPADE, tout en restant dans les limites des coûts de mission. La NASA a approuvé le plan, permettant à EscaPADE de se lancer en 2024, bien que l’agence n’ait pas annoncé comment elle prévoyait de lancer le rover.

Pionnier de la Lune

Lunar Trailblazer, qui sera prêt pour le lancement au début de 2023, volera désormais en covoiturage sur la mission CLPS, qui sera lancée plus tard cette année-là, au lieu d’attendre jusqu’en 2025 pour son lancement initial. (crédit : Lockheed Martin)

Le Lunar Trailblazer était confronté à un problème différent. Au début de l’année dernière, il était clair que le vaisseau spatial serait prêt à être lancé dès la fin de 2022. Cependant, la NASA a démontré que le vaisseau spatial était une charge utile secondaire pour la mission IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe) de l’agence. Le lancement, autrefois prévu pour 2024, avait glissé au début de 2025. Les partisans de la science et de l’exploration lunaires ont poussé la NASA à poursuivre une première campagne Lunar Trailblazer, en partie parce que ses données pourraient prendre en charge les missions Artemis ultérieures.

Heureusement, le Lunar Trailblazer a reçu de bonnes nouvelles le mois dernier. Lors d’une réunion du 21 juin du comité consultatif sur les sciences planétaires, Glaze a annoncé que le Lunar Trailblazer volerait plutôt comme une charge utile secondaire Falcon 9, lançant un autre atterrisseur lunaire Intuitive Machines appelé IM-2. La mission, transportant des charges utiles du programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA, devrait provisoirement être lancée à la mi-2023, en attendant les résultats de la mission IM-1, qui devrait être lancée au plus tôt plus tard cette année.

“Nous avons retiré le Lunar Trailblazer du manifeste IMAP afin qu’il puisse voler plus tôt”, a déclaré Glaze lors de la réunion du comité. Il a déclaré que le programme de découverte et d’exploration lunaires de la NASA couvrirait les “coûts supplémentaires” du vol du Lunar Trailblazer sur IM-2, mais n’a pas précisé quel était ce coût.

Au moins, le Lunar Trailblazer avait de nombreuses options de lancement grâce au programme CLPS et à d’autres missions cislunaires. Il n’est pas si évident de savoir comment EscaPADE arrivera sur Mars, ou comment Janus trouvera un nouveau moyen d’atteindre des astéroïdes appropriés.

“C’est vraiment un tout nouveau système pour l’exploration de l’espace lointain à un coût ridiculement bas”, a déclaré Beck à propos du Lunar Photon.

Une solution consiste à revenir à des lancements dédiés, mais avec une touche bon marché. Moins de quatre jours après que la NASA a annoncé le retard de Psyche et Janus, le Rocket Lab Electron a décollé de Nouvelle-Zélande. Sa charge utile : un cube lunaire financé par la NASA appelé CAPSTONE attaché à la base de photons de la Lune (voir « Cubesats to the Moon », The Space Review, 31 mai 2022). Après plusieurs brûlures par son moteur HyperCurie, le Lunar. Photon a placé le CAPSTONE en orbite lunaire le 4 juillet.

Pour Rocket Lab, le lancement a montré que la combinaison d’électrons et de photons lunaires pouvait permettre des missions non seulement sur la Lune, mais aussi ailleurs dans le système solaire interne. “Nous avons créé un accès vraiment impressionnant et peu coûteux non seulement à la Lune, mais aussi aux astéroïdes et aux autres planètes de notre système solaire”, a déclaré le PDG de Rocket Lab, Peter Beck, dans une webémission annonçant le déploiement de CAPSTONE par sa société. “Cela marque le début d’une nouvelle ère scientifique où, pour quelques dizaines de millions de dollars, vous pouvez aller sur la Lune ou sur un astéroïde ou sur Mars ou Vénus.”

Beck a déclaré dans une interview précédente que la société prévoyait d’utiliser le même système pour une mission de sonde Vénus financée par des fonds privés sur laquelle Rocket Lab travaille, en remplaçant le cubesat par une sonde d’entrée atmosphérique. “C’est vraiment un système complètement nouveau pour l’exploration de l’espace lointain à un coût ridiculement bas”, a-t-il déclaré.

Cependant, cette approche spécifique a des limites : bien qu’elle puisse fonctionner pour les cubesats lunaires et les petites sondes d’entrée atmosphérique, les engins spatiaux plus grands tels que les sondes SIMPLEx sont susceptibles d’être trop gros pour être utilisés. Cependant, de petits lanceurs un peu plus gros, mais toujours peu coûteux, sont disponibles et pourraient permettre des missions scientifiques planétaires dédiées.

En janvier, la NASA a sélectionné une douzaine de startups pour son programme Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare (VADR), conçu pour lancer de petits satellites à faible coût. Cela comprend une variété d’entreprises, des développeurs de petits lanceurs qui n’ont pas encore effectué leurs premiers lancements à des entreprises établies telles que SpaceX et United Launch Alliance. Le 1er juillet, la NASA a annoncé dans une sollicitation qu’elle entamerait des négociations pour ajouter Firefly Aerospace au contrat VADR.

Des véhicules tels que Firefly Alpha et le RS1 d’ABL Space System et le Terran 1 de Relativity sont nettement plus gros que l’Electron et peuvent être mieux adaptés aux missions sur les planètes de classe SIMPLEx à un coût supplémentaire modeste (la NASA a payé environ 10 millions de dollars pour lancer le CAPSTONE Electron.) Jusqu’à présent, aucun de ces véhicules n’a été lancé avec succès. Cependant, la NASA est prête à prendre plus de risques sur SIMPLEx et d’autres missions de classe D.

Joan Salute, responsable de programme pour la division des sciences planétaires de la NASA, a déclaré le mois dernier au comité consultatif des sciences planétaires que l’agence considérerait les véhicules sous contrat VADR comme des alternatives aux options de covoiturage pour les missions SIMPLEX. “Nous n’avons pas prévu de l’utiliser”, a-t-il déclaré à propos de VADR, “mais c’est une autre voie qui s’ouvre”.

Pour l’instant, les missions de covoiturage comme Janus devront attendre. Lors de la réunion du SBAG du mois dernier, Scheeres a déclaré qu’il n’était pas prévu d’abandonner le lancement de Psyche car son retard a fait que Janus a raté son objectif initial. “Cela ne nous rapprochera pas de nos astéroïdes binaires d’origine”, a-t-il déclaré, “à moins que quelqu’un ne veuille se lancer pour nous par lui-même, et je n’ai trouvé aucun preneur pour cela.” Au moins pas encore.


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