est une mission spatiale robotique à destination de la surface de la Lune qui emporte plusieurs instruments scientifiques ainsi que des charges utiles commerciales. C'est la première 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. repose sur un atterrisseur léger baptisé Peregrine de la société , capable de déposer environ de charge utile à la surface de la Lune et de fonctionner durant terrestres (une journée lunaire) une fois arrivé à destination.

L'engin spatial est lancé le par la fusée Vulcan, qui effectue son vol inaugural. Il emporte une vingtaine d'expériences dont quatre spectromètres fournis par la NASA. Mais dès le début de la mission, une fuite d'ergols, provoquée par une rupture d'un réservoir, rend impossible tout atterrissage sur la Lune. La trajectoire de l'engin spatial est volontairement modifiée de manière qu'il se désintègre durant sa rentrée dans l'atmosphère terrestre. Celle-ci se produit le . Cet échec a des répercussions sur le calendrier de lancement des missions suivantes d'Astrobotic, en particulier sur celui de l'astromobile VIPER, une mission ambitieuse et coûteuse développée par la NASA et qui était programmée pour fin 2024.

Contexte

Dans le cadre de son programme Artemis, qui a pour objectif le retour des hommes sur la Lune 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.

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 , 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...

La première mission du programme CLPS, baptisée , a été confiée par la NASA à la société en pour un montant qui est à l'origine de . Elle doit transporter une vingtaine de charges utiles distinctes dont quatre instruments fournis par la NASA..

Caractéristiques techniques

L'atterrisseur utilisé pour la mission, baptisé Peregrine, est un petit engin spatial de développé par Astrobotic pour répondre à l'appel d'offres de la NASA. Il est disponible dans deux configurations selon qu'il se pose aux latitudes lunaires moyennes ou polaires. Il peut déposer une charge utile de à la surface de Lune. Sa durée de vie est d'une journée lunaire ( terrestres) car il n'est pas conçu pour survivre à la nuit lunaire. Sa propulsion principale comprend cinq moteurs-fusées (poussée unitaire ) qui sont utilisés pour l'insertion en orbite lunaire et pour l'atterrissage à la surface de la Lune. Pour l'atterrissage à la surface de la Lune, Peregrine emporte un équipement expérimental, baptisé OPAL, développé en coopération avec des établissements de la NASA (Lyndon Johnson et JPL) qui comprend une caméra et un processeur puissant. Celui-ci dirige l'atterrissage en comparant les images prises et celles stockées en mémoire. Les communications avec la Terre sont assurées en bande X à travers une antenne à moyen gain et plusieurs antennes à bas gain..

Charge utile

Les objectifs de la mission sont de déposer sur le sol lunaire une vingtaine de charges utiles, dont 14 sont fournies par la NASA. .

Les charges utiles de la NASA sont : le détecteur de rayonnement LETS () développé par le centre spatial Lyndon B. Johnson doit mesurer le rayonnement à la surface de la Lune. LETS dérive d'un instrument similaire mis en œuvre au cours du premier vol du vaisseau spatial Orion (2014) ; le magnétomètre fluxgate MAG développé par le centre de vol spatial Goddard doit mesurer le champ magnétique à la surface de la Lune ; le spectromètre de masse MSolo () développé par le centre spatial Kennedy doit mesurer les molécules volatiles de faible masse atomique. Il pourra être utilisé pour mesurer les composants de l'exosphère lunaire ainsi que le produit du dégazage de l'engin spatial et de sa contamination. Les données fournie par MSolo pourront contribuer à déterminer la composition et la concentration des ressources accessibles présentes à la surface de la Lune ; le spectromètre NIRVSS () développé par le centre de recherche doit mesurer le niveau d'hydratation de la surface et du sous-sol ainsi que les concentrations de dioxyde de carbone et de méthane dans le but d'une exploitation future. L'instrument doit également effectuer un relevé des températures en surface et de leurs variations ; le spectromètre à neutrons NMLS () développé par le centre de vol spatial Marshall doit mesurer les flux de neutrons à la surface de la Lune et détecter la présence d'eau ou d'autres éléments rares. NMLS est basé sur un instrument installé à bord de la Station spatiale internationale ; le spectromètre à neutrons NSS () développé par le centre de recherche Ames doit rechercher des indices révélant la présence de glace d'eau en mesurant la quantité de matériaux comportant des atomes d'hydrogène sur le site d'atterrissage ainsi que la composition du régolithe ; l'expériences PILS () du centre de recherche Glenn doit valider l'utilisation de cellules solaires expérimentales pour des missions longues à la surface de la Lune. Ces cellules solaires, qui sont caractérisées par un fonctionnement à voltage élevé, ont déjà été testées à bord de la Station spatiale internationale ; le spectromètre de masse PITMS (), développé par l'Agence spatiale européenne (ESA) pour la mission Rosetta et modifié par le centre de vol spatial Goddard et l'ESA pour cette mission, doit contribuer à déterminer les caractéristiques de l'exosphère durant la journée lunaire dans le but de comprendre les processus de libération et les déplacements des substances volatiles ; l'instrument SEAL (), développé par le centre de vol spatial Goddard, doit étudier les impacts de l'atterrissage sur le régolithe d'un point de vue thermique, physique et chimique et évaluer la quantité de contaminants en provenance de l'atterrisseur. Ces données doivent permettre aux scientifiques de mesurer dans quelle mesure l'atterrissage modifie la composition des échantillons de sol prélevés près du site d'atterrissage ; le réflecteur laser LRA (), qui réfléchira la lumière d'un rayon laser émis depuis la Terre, sera utilisé pour déterminer la position précise de l'atterrisseur à la surface de la Lune ; le lidar doppler NDL (), développé par le centre de recherche Langley, sera utilisé durant la phase de descente vers le sol lunaire pour mesurer la position et la vitesse de l'atterrisseur. L'instrument est le résultat de développements s'échelonnant plus de dix ans dans le but de permettre des atterrissages de précision.

Les autres instruments sont fournis par des centres de recherches de différents pays : la suite instrumentale COLMENA, fournie par l', est constituée de cinq petits robots d'une masse unitaire inférieure à et mesurant de diamètre qui seront éjectés à la surface de la Lune ; le petit astromobile Iris, fourni par l'Université Carnegie-Mellon (États-Unis) dans un but technologique ; le détecteur de radiations M-42, fourni par l'Agence aérospatiale allemande, doit mesurer les radiations durant le vol de l'atterrisseur jusqu'à la Lune ainsi qu'à sa surface ; l'instrument de navigation TRN (), fourni par la société Astrobotic Technology, doit permettre d'effectuer un atterrissage avec une précision de . Cet équipement a été développé dans le cadre d'un contrat de par le centre spatial Lyndon B. Johnson, le et la société Moog.

L'atterrisseur emporte également différents témoignages qui seront immortalisés à la surface de la Lune : un bitcoin fourni par Bitmex (Seychelles) ; , fourni par (Royaume-Uni), rassemble des enregistrements sur support numérique de personnes désireuses d'immortaliser leur présence de cette manière ; des cendres de personnes décédées conditionnées par les sociétés Celestis (obsèques spatiales) et Elysium (États-Unis) ; des supports numériques d'archives dans le but de les préserver sur de très longues périodes préparées et fournies par la fondation Arch Mission (États-Unis) ; l'œuvre d'art fournie par l'université Carnegie-Mellon (États-Unis) ; la capsule contenant des messages rédigés par des enfants de tous les pays de notre planète rassemblés par la société Astroscale (Japon) ; une plaque commémorative baptisée contenant des textes et des images rassemblés par Puli Space Technologies (Hongrie) ; , des petits mémentos personnels rassemblés dans la DHL MoonBox par DHL (Allemagne) ; la plaque fournie par la société éponyme (Royaume-Uni).

Site d'atterrissage sur la Lune

La NASA a annoncé en que l'atterrisseur se poserait à la surface de la Lune dans une région située près des dômes de Gruithuisen au nord-est de l'Océan des Tempêtes. Les données recueillies sur ce site permettront ainsi de compléter celles fournies par la suite instrumentale qui doit être déposée dans la même région par un vol CLPS programmé plus tard. .

Déroulement de la mission vignette|Décollage de la fusée Vulcan emportant la mission .

Lancement

La mission est lancée le dès l'ouverture de la fenêtre de lancement.. L'atterrisseur est placé en orbite par une fusée dont c'est le vol inaugural. Celle-ci qui décolle complexe de lancement 41 de la base de Cap Canaveral en Floride. à (UTC).. Le lanceur injecte Peregrine sur une orbite haute de qui, après une première révolution complète sur cette orbite, doit la faire passer derrière la Lune (inclinaison orbitale 30,1°). Arrivée à proximité de celle-ci, la sonde spatiale doit s'insérer en orbite lunaire et la réduire progressivement. Il est prévu que l'atterrissage ait lieu le .

Interruption de la mission à la suite d'une défaillance d'un réservoir d'ergols

Sept heures après son lancement, une anomalie de fonctionnement est détectée. La sonde spatiale ne parvient pas à orienter ses panneaux solaires vers le Soleil, ce qui épuise rapidement l'énergie contenue dans ses batteries..