Intuitive Machines 2 ou IM-2 ou Athena ou PRIME-1 est une mission spatiale robotique à destination de la surface de la Lune qui emporte plusieurs instruments scientifiques et démonstrateurs technologiques. C'est la troisième mission du programme CLPS de la NASA, dont l'objectif est d'approfondir la connaissance de la Lune pour préparer les séjours à sa surface des équipages des missions Artemis. Intuitive Machines One repose sur un atterrisseur léger baptisé Nova-C de la société Intuitive Machines dont c'est la deuxième utilisation. Cet engin spatial est capable de déposer environ 100 kilogrammes de charge utile à la surface de la Lune et de fonctionner durant 14 jours terrestres (une journée lunaire) une fois arrivé à destination.
Le lancement de la mission IM-2 est prévue mi . L'atterrisseur Nova-C doit être placé en orbite par une fusée Falcon 9 qui emportera également l'orbiteur lunaire Lunar Trailblazer. L'atterrisseur emporte la foreuse TRIDENT associé au spectromètre de masse MSolo qui doivent tenter de détecter la présence d'eau dans le sol. L'engin spatial doit se poser dans le cratère Shackleton près du pôle Sud de la Lune.
Dans le cadre de son programme Artemis, qui a pour objectif le retour des hommes sur le sol lunaire vers 2026, l'agence spatiale américaine, la NASA, décide en 2018 de confier à des sociétés privées la dépose à la surface de la Lune d'instruments scientifiques et d'engins robotiques. Ceux-ci sont destinés à mener des investigations qui doivent compléter les études scientifiques menées à la surface de la Lune par les astronautes et doivent contribuer à développer les capacités des futures missions lunaires, en évaluant par exemple les ressources en glace d'eau. Celles-ci pourraient permettre à terme de produire des ergols pour les fusées se posant à la surface de la Lune ainsi que de l'oxygène et de l'eau pour les équipages[1].
Pour remplir cet objectif, la NASA met sur pied le programme CLPS. À la suite d'une série d'appels d'offres, quatre sociétés, dont Intuitive Machines, sont sélectionnées pour transporter des charges utiles à la surface de la Lune. Le cahier des charges de la NASA ne fournit aucune contrainte relative à l'architecture et se contente de définir la masse et la nature des charges utiles qui devront être transportées. Les sociétés sélectionnées sont de nouveaux entrants dans le domaine et ont une expérience limitée dans le développement d'atterrisseur. Mais la NASA accepte la majoration du risque par rapport à une approche plus conventionnelle faisant appel aux poids-lourds du secteur spatial car elle estime que cette démarche permettra d'atteindre les objectifs à un coût au final sensiblement réduit. La philosophie du programme CLPS est similaire à celle des programmes COTS et CCDev, que l'agence spatiale a mis sur pied pour le ravitaillement et la relève des équipages de la Station spatiale internationale[1],[2].
Nova-C est un petit atterrisseur de 1 908 kg avec ses ergols, haut de 3,94 m, avec une section de 2,19 × 2,385 m. Il est capable de déposer 100 kg de charge utile. Il est conçu pour survivre durant une journée lunaire. L'énergie est fournie par trois panneaux solaires fixes montés sur le corps de l'engin qui produisent en pic 788 watts qui sont stockés dans trois batteries lithium-ion ayant une capacité totale de 1 554 W-h. La propulsion principale est un moteur-fusée unique VR900 (poussée unitaire 4 000 newtons) brûlant un mélange de méthane et d'oxygène liquide, héritage d'un développement effectué par la NASA (projet Morpheus). L'engin spatial est stabilisé sur trois axes et son système de contrôle d'attitude comprend un viseur d'étoiles, des capteurs solaires et une centrale à inertie. Les corrections d'orientation sont réalisées par des propulseurs à gaz froid redondants utilisant de l'hélium sous pression. La masse à vide de Nova-C est de 624 kg. Il emporte au maximum 845 kg de méthane liquide, 422 kg d'oxygène liquide et 17 kg d'hélium stocké sous une pression de 41 bars. Les communications avec la Terre sont assurées en bande X avec un débit compris entre 250 kilobits et 6 mégabits par seconde via une antenne grand gain et plusieurs antennes à faible gain[3].
Charge utile
Spectromètre de masse MSolo.Rétro-reflecteur laser.
La foreuse TRIDENT (The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain) dont la masse est de 16 kilogrammes peut prélever un échantillon de sol de 10 centimètres de long à une profondeur de 1 mètre. Elle comprend une tête de foreuse roto-percutante (vitesse de rotation de 120 tours par minute, percussion 972 coups par minutes, diamètre 2,54 centimètres), une auge permettant de remonter l'échantillon prélevé et un système permettant de préparer et d'alimenter le spectromètre de masse. La tête de la foreuse est chauffée à l'aide d'une résistance de 40 Watts et comporte deux capteurs de température. Les dimensions de la foreuse proprement dite sont de 33,3 x 20,6 x 168 cm tandis que le boitier de l'électronique fait 28,2 x 23 x 12,7 cm. Cet instrument consomme 30 Watts lorsqu'il est inactif, 100 Watts lorsqu'il manipule la carotte de sol et 195 Watts en mode percussion. Il génère un flux de 15 kilobits/seconde. Sa masse est de 21,3 kilogrammes. L'instrument est fourni par la société Honeybee Robotics[5].
MSolo (Mass Spectrometer Observing Lunar Operations) doit fournir la composition de l'échantillon prélevé en recherchant en particulier la présence d'eau. IL s'agit d'une adaptation d'un spectromètre de masse disponible sur étagère qui utilise une coupe de Faraday et peut détecter des constituants ayant une masse atomique comprise entre 1 et 100 masses atomiques. Sa résolution massique lui permet de distinguer le deutérium de l'hydrogène ainsi que les isotopes de l'oxygène (O18 et O16). D'une masse de 6 kilogrammes, l'instrument consomme 35 Watts et génère des données avec un débit d'environ 15 kilobits/seconde. L'instrument est fourni par le centre spatial Kennedy[6].
un rétro-reflecteur laser qui sera utilisé pour déterminer avec précision la position de l'atterrisseur depuis l'orbite. Il s'agit d'une demi-sphère aplatie recouverte d'un revêtement doré de 5,11 centimètres de diamètre et 1,65 centimètres de haut, comprenant 8 réflecteurs coin de cube de 1,27 centimètres de diamètre. Sa masse totale est de 20 grammes. Il est fourni par le Centre de vol spatial Goddard[7].
Déroulement de la mission
Le lancement de la mission IM-2 est prévue mi . L'atterrisseur Nova-C doit être placé en orbite par une fusée Falcon 9 qui emportera également l'orbiteur lunaire Lunar Trailblazer. L'engin spatial doit se poser dans le cratère Shackleton près du pôle Sud de la Lune. La mission doit durer une journée lunaire (14 jours)[8].
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.
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