Chandrayaan-2 est une sonde spatiale de l'agence spatiale indienne, l'ISRO, dont l'objectif est de recueillir des données scientifiques sur la Lune. Deuxième mission du programme Chandrayaan, la sonde spatiale lancée le depuis le Centre spatial Satish-Dhawan par un lanceur GSLV Mk comprend un orbiteur qui doit se placer en orbite autour de la Lune pour une mission d'une durée de un an et un atterrisseur qui doit déployer un petit astromobile (rover) d'une vingtaine de kilogrammes près du pôle Sud. La mission au sol doit durer une quinzaine de jours tandis que l'orbiteur doit poursuivre ses investigations en orbite durant un an. Chandrayaan-2 est la deuxième sonde spatiale développée par l'Inde. Il succède à Chandrayaan-1 qui s'est placé en orbite autour de la Lune en 2008.
Chandrayaan-2 est un engin de comprenant un orbiteur d'une masse d'environ et l'atterrisseur Vikram de qui, après s'être posé sur le sol lunaire, y dépose l'astromobile (rover) Pragyan d'une masse de . Une quinzaine d'instruments scientifiques (caméras, spectromètres, sismomètres) sont répartis entre les trois engins spatiaux. Chandrayaan-2 est le premier engin spatial indien à se poser sur un autre corps céleste. L'Inde est la cinquième nation qui tente d'effectuer un atterrissage en douceur sur le satellite naturel de la Terre après l'Union soviétique, les États-Unis, la Chine et Israël (échec).
L'orbiteur se place en orbite le et commence le recueil des données quelques jours plus tard. L'atterrisseur tente de se poser en douceur sur la surface de la Lune le , mais tout contact est perdu alors que l'engin spatial se trouve encore à quelques centaines de mètres de la surface. L'atterrisseur est considéré comme perdu. Néanmoins l'orbiteur est opérationnel et mène la mission prévue. L'agence spatiale indienne décide de développer une nouvelle mission similaire mais avec un orbiteur allégé de ses instruments scientifiques. Cette sonde spatiale, baptisée Chandrayaan-3, est lancée le et parvient à se poser le à la surface de la Lune.
Contexte : le programme spatial lunaire de l'Inde
Pour l'Inde, comme pour les puissances spatiales plus anciennes, l'exploration de la Lune, constitue la première phase de son programme d'exploration du système solaire à l'aide d'engins spatiaux. Une mission lunaire présente moins de difficultés qu'une mission vers des planètes proches comme Mars ou Vénus : la distance réduite ( kilomètres) permet de piloter la sonde spatiale en quasi temps réel (temps de transmission des données d'environ ) et l'absence d'atmosphère simplifie le processus d’atterrissage. Les premières études d'une mission spatiale lunaire sont entreprises en 2002. L'agence spatiale indienne, l'ISRO, commence à construire sa première sonde lunaire, baptisée Chandrayaan-1, à compter de 2003. Chandrayaan-1 doit se placer en orbite autour de la Lune pour étudier sa surface. Le réseau indien de communication avec l'espace lointain est créé : une station terrienne équipée de deux antennes paraboliques de et de diamètre est construite à de Bangalore pour permettre les communications à grande distance avec la sonde spatiale. Cette première sonde spatiale, d'une masse de (avec les ergols), est lancée le par une fusée indienne PSLV. Compte tenu de la puissance réduite de ce lanceur, la sonde spatiale est d'abord placée sur une orbite terrestre haute qui est progressivement relevée jusqu'à ce que l'apogée se situe au-delà de l'orbite de la Lune autour de la Terre. La sonde spatiale se place en orbite autour de la Lune le de la même année. Les , fournis pour moitié par la NASA et l'Agence spatiale européenne, collectent un certain nombre de données scientifiques inédites telles que la mesure de signatures spectrales signalant la présence d'eau, l'observation de tubes formées par la lave, la mise en évidence d'un volcanisme récent Toutefois la mission s'achève de manière prématurée : une panne, qui se produit après le lancement, entraîne l'interruption de la mission dont la durée prévue était de .
Les études sur Chandrayaan-2, successeur de Chandrayaan-1, démarrent avant même le lancement de cette sonde spatiale. Ses objectifs sont beaucoup plus ambitieux sur le plan technique puisque cette mission vise à poser en douceur un engin spatial à la surface de la Lune et y déployer un astromobile (véhicule mobile). À l'époque où le projet débute seuls les soviétiques et les américains sont parvenus à poser en douceur un engin spatial sur le sol lunaire. Aussi, pour réduire les risques liés à la mise au point de ces techniques, l'agence spatiale indienne décide de développer Chandrayaan-2 avec l'aide de la Russie.
+Liste chronologique des missions lunaires constituant des premières par pays Mission Pays Date de lancement Type de mission Principales caractéristiquesLuna 2 12 septembre 1959 Impact lunaire Premier objet artificiel sur le sol de la LuneLuna 3 4 octobre 1959 Orbite circumlunaire Premières photos de la face cachée de la LuneRanger 7 28 juillet 1964 Impacteur Première sonde américaine à transmettre des images proches de la surface lunaireLuna 9 31 janvier 1966 Atterrisseur Premier atterrissage en douceurLuna 10 31 mars 1966 Orbiteur Premier orbiteur lunaireSurveyor 1 30 mai 1966 Atterrisseur Premier atterrissage en douceur sur la Lune d'une sonde américaine.Lunar Orbiter 1 10 août 1966 Orbiteur Premier orbiteur américain Apollo 11 16 juillet 1969 Mission habitée, exploration surface Premier équipage sur le sol lunaireLuna 16 12 septembre 1970 Retour échantillon Première mission de retour sur Terre d'un échantillon de sol lunaire réalisé par une mission robotiqueLuna 17 10 novembre 1970 Rover lunaire Lunokhod 1 Premier rover lunaire automatiqueSmart 1 27 septembre 2003 Orbiteur Premier orbiteur lunaire européen.Kaguya 14 septembre 2007 Orbiteur Premier orbiteur lunaire japonais.Chang'e 1 24 octobre 2007 Orbiteur Premier orbiteur lunaire chinois .Chandrayaan-1 22 octobre 2008 Orbiteur Premier orbiteur lunaire indien.Chang'e 3 Rover Premier atterrissage d'une sonde chinoiseChang'e 4 Rover Premier atterrissage sur la face cachée
Développement de Chandrayaan-2
Échec de la coopération indo-russe
L'agence spatiale indienne signe le un accord de coopération avec l'agence spatiale russe Roscosmos. Le développement de la future mission est réparti entre les deux agences spatiales : la Russie développe l'astromobile (rover) d'une masse d'environ tandis que l'agence spatiale indienne fournit le lanceur, l'orbiteur et l'atterrisseur qui doit déposer le rover sur le sol lunaire. Le budget de la mission est débloqué par le gouvernement indien le . En , la conception de la sonde spatiale est finalisée avec la participation de scientifiques des deux pays. L'échec de la mission martienne russe Phobos-Grunt, victime de multiples problèmes immédiatement après son lancement le , entraîne le retrait de la Russie du projet : les responsables russes annoncent à leurs partenaires indiens qu'ils ne pourront respecter l'échéance fixée jusque-là à 2013 ni même celle de 2015 car l'atterrisseur russe utilise certains composants mis en cause dans l'échec de leur sonde martienne. L'agence spatiale indienne décide en de poursuivre seule le développement de Chandrayaan-2.
Mise au point
Dans ce nouveau contexte le lancement de la mission est repoussé à fin 2016/début 2017. En 2017 le lancement est reprogrammé en ., puis il est reporté successivement en , , et en . À la suite d'une revue technique du projet par une commission chargée de donner son feu vert, celle-ci estime que le déroulement de la mission comporte en l'état des risques inacceptables et elle impose des changements importants. Selon le scénario initial, l'atterrisseur effectuait sa descente vers le sol lunaire immédiatement après sa séparation avec l'orbiteur. Désormais l'atterrisseur, après s'être séparé de l'orbiteur, reste en orbite autour de la Lune et vérifie ses différents systèmes avant d'entamer sa descente vers la surface de la Lune. Ce changement impose des modifications importantes de l'atterrisseur qui doit prendre en charge des manœuvres supplémentaires : ajout d'un moteur-fusée de de poussée en position centrale, de deux nouveaux réservoirs d'ergols et d'un nouveau réservoir de gaz pressurisant. Pour que l'atterrisseur puisse contrôler son orientation avant la phase de descente quatre roues de réaction et un viseur d'étoiles sont ajoutés ainsi que l'électronique associée. Par ailleurs, pour accroitre la probabilité de succès de l'atterrisseur, le train d'atterrissage est modifié dans le but d'accroître la stabilité de l'engin et la redondance des composants électroniques est accrue. Ces changements de dernière minute accroissent la masse à sec de l'atterrisseur de (celle-ci passe à ) et celle de l'astromobile (rover) qui passe de 20 à . Avec l'ajout des ergols et les autres modifications, la masse de la sonde spatiale passe de à . Pour placer en orbite cette masse accrue le lanceur GSLV Mark sélectionné à l'origine est remplacé par la version GSLV-Mk .. Enfin début l'agence spatiale indienne indique un nouveau report. Officiellement il s'agit d'effectuer des vérifications complémentaires à la suite de l'échec de l'atterrisseur lunaire israélien Beresheet mais selon certains médias indiens, ce délai supplémentaire est dû aux modifications tardives de la sonde spatiale.. La fenêtre de lancement est alors comprise entre le 9 et le avec une date d’atterrissage à la surface sur la Lune aux alentours du .. Le coût de la mission est évalué à de roupies ( d'euros)..
Objectifs de la mission
Les objectifs de la mission Chandrayaan-2 sont les suivants. : faire progresser la maitrise des technologies déjà mises en œuvre par Chandrayaan-1 et tester les nouvelles technologies qui seront mises en œuvre par les futures missions d'exploration du système solaire ; déployer un astromobile (rover) après un atterrissage en douceur sur un site prédéterminé et réaliser une étude in situ des éléments chimiques présents ; mettre en œuvre des instruments scientifiques sur l'orbiteur et permettre d'obtenir des données avec une meilleure résolution que celles recueillies jusque là.
Les données recueillies permettront d'améliorer notre connaissance de la topographie de la surface de la Lune, de déterminer de manière détaillée les minéraux présents en surface ainsi que la quantité des différents éléments chimiques, étudier l'exosphère (atmosphère très ténue de la Lune et de détecter la signature spectrale de la glace d'eau et des radicaux hydroxyles.
Site d’atterrissage
Le site d'atterrissage sélectionné est situé près du pôle sud de la Lune. Le site primaire est situé à au nord du bassin Pôle Sud-Aitken (70,9˚S, 22,8˚E) entre les cratères Manzinus C and Simpelius N. Le site secondaire est situé vers la même latitude aux coordonnées 67,8˚ S, 18,5˚ O. D'après les données recueillies par les instruments de l'orbiteur lunaire de la NASA LRO, les seuls terrains présentant une pente supérieure à 15 % sont associés à des cratères et représentent moins de 6 % de la superficie totale.
Déroulement de la mission
Lancement
Chandrayaan-2 est lancée depuis le centre spatial Satish-Dhawan sur la côte sud-est de l'Inde par une fusée GSLV-Mk . Le , une première tentative de lancement est annulée avant le décollage à la suite d'un problème technique. Le lancement a finalement lieu le à .
Transit et insertion en orbite lunaire