Blue Ghost
Blue Ghost est un engin spatial de type atterrisseur développé par la société Firefly Aerospace pour déposer des charges utiles à la surface de la Lune dans le cadre du programme Artemis de l'agence spatiale américaine, la NASA. Le développement de l'engin spatial ainsi que le lancement et la dépose de la charge utile sont l'entière responsabilité d'Firefly Aerospace dans le cadre du programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Ce dernier est mis en place par la NASA pour sous-traiter la logistique lunaire lourde associée à son projet d'installation d'une base semi-permanente à la surface de la Lune et réduire ainsi son coût. Blue Ghost, qui dérive directement de l'atterrisseur lunaire israélien Beresheet, est un engin pouvant amener à la surface de la Lune une charge utile de 150 kg dont 100 kilogrammes réservés pour le programme Artemis. La sélection de l'atterrisseur par la NASA a lieu en février 2021. La NASA sélectionne l'atterrisseur pour une mission qui doit se dérouler en 2023 et qui doit se poser dans le bassin lunaire de Mare Crisium. L'atterrisseur emporte dix instruments scientifiques qui seront utilisés pour collecter des données sur les caractéristiques physiques et chimiques de la Lune durant 15 jours (durée de vie de l'atterrisseur).
Atterrisseur lunaire
| Organisation |
 NASA |
|---|---|
| Constructeur |
Firefly Aerospace |
| Programme | Programme Artemis |
| Domaine | Transport de charge utile à la surface de la Lune |
| Type de mission | Atterrisseur lunaire |
| Statut | En développement |
| Lancement | 2023 |
| Lanceur | Falcon 9 |
| Durée de vie | 14 jours (1 jour lunaire) |
| Propulsion | Ergols liquides |
|---|---|
| Ergols | MMH / Peroxyde d'azote |
| Contrôle d'attitude | Stabilisé 3 axes |
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 450 Watts |
| Localisation | Mare Crisium |
|---|
| Charge utile | 150 kg (surface Lune) |
|---|
Contexte
La société Firefly Aerospace
La société Firefly Space Systems est créée en 2014 dans la banlieue d'Austin au Texas dans le but de développer un micro-lanceur baptisé Firefly Alpha. Celui-ci présente la particularité d'utiliser une tuyère de type Aerospike au niveau de son premier étage. Firefly Alpha est conçu pour placer une charge utile de plus de 400 kg sur une orbite basse pour un coût de 8 millions US$. La NASA choisit en 2015 de financer un vol d'essais avec l'objectif d'évaluer son utilisation pour la mise en orbite de nano-satellites[1]. En octobre 2015, la NASA choisit de financer le développement du lanceur ainsi que celui de deux autres mini-lanceurs pour disposer d'une fusée adaptée à la mise en orbite des CubeSats[2]. À la suite du retrait en août d'un des investisseurs européens, la société décide fin septembre 2016 d'arrêter son activité en mettant à pied ses 150 employés dans le cadre d'une mesure annoncée comme temporaire[3]. Au printemps 2017, la société est réactivée grâce à son rachat par Noosphere Ventures, un de ses actionnaires d'origine. Le constructeur rebaptisé Firefly Aerospace abandonne la tuyère de type Aerospike au profit d'une propulsion plus classique[4] - [5]. Le lanceur effectue son premier vol début septembre 2021 mais celui-ci est un échec[6] - [7] - [8].
Le programme Artemis
L'agence spatiale américaine développe dans les années 2010 un programme dont l'objectif final est d'installer un avant-poste semi-permanent à la surface de la Lune occupé par des astronautes qui seront notamment chargés de mettre au point de nouvelles technologies permettant en cible de lancer une mission vers Mars. À l'initiative de l’exécutif américain, le planning des missions est accéléré en 2019 avec un objectif de première dépose d'un équipage dès 2024. L'ensemble du projet est baptisé programme Artemis. Avant de faire atterrir des hommes dans la région du pôle sud lunaire, la NASA veut lancer plusieurs missions robotiques ayant pour objectif d'effectuer une première reconnaissance. Ces missions doivent notamment étudier les caractéristiques de la glace d'eau présente, raison d'être de la sélection du pôle sud. Les autres objectifs sont l'étude de la géologie lunaire et de l'environnement pour préparer les premières missions avec équipage. Ces missions robotiques se poursuivront après le premier atterrissage d'un équipage sur le sol lunaire. En 2018 l'agence spatiale décide de confier la dépose de missions robotiques sur la surface lunaire à des sociétés privées dans le cadre d'un programme baptisé Commercial Lunar Payload Services à l'image de ce qui a été fait pour le ravitaillement et la relève des équipages de la Station spatiale internationale (programmes COTS et CCDeV). L'objectif de cette démarche est de réduire les couts de l'exploration de la Lune (l'objectif est d'obtenir un coût d'un million US$ pour l'envoi d'un kilogramme de charge utile à la surface de la Lune) et d'accélérer les missions de retour d'échantillons et de prospection de ressources ainsi que de promouvoir l'innovation et la croissance des sociétés commerciales du secteur[9].
Sélection de Blue Ghost par la NASA
Pour répondre à l'appel d'offres de la NASA, Firefly Aerospace choisit de s'associer en juillet 2019 avec la société israélienne IAI qui a développé l'atterrisseur lunaire Beresheet pour le Google Lunar X Prize. Cet engin spatial a déjà volé en 2019 mais à la suite de la défaillance d'un gyroscope, il s'est écrasé à la surface de la Lune[10]. L'engin de Firefly baptisé initialement Genesis (traduction en anglais de Beresheet) prend finalement le nom de Blue Ghost (surnom de Phausis reticulata (en), une espèce rare de papillon). Initialement, il doit être placé en orbite par la fusée Firefly Alpha en cours de développement par la société mais la puissance de celle-ci s'avère insuffisante pour transporter la charge utile de la NASA. Firefly Aerospace décide en mars 2021 de confier le lancement de l'atterrisseur lunaire à la fusée Falcon 9 de SpaceX. Celle-ci permet d'économiser les ergols de Blue Ghost dont la capacité d'emport passe de 100 à 150 kg. La capacité excédentaire doit être commercialisée[11] - [12].
Caractéristiques techniques
Blue Ghost dérive directement de l'atterrisseur israélien Beresheet. Sa structure comprend deux ponts horizontaux et quatre pieds situés à la périphérie des deux ponts. Lorsqu'il est largué par son lanceur sur une orbite de transfert lunaire, Blue Ghost peut emporter une charge utile de 150 kilogrammes à la surface la Lune dont 100 kilogrammes sont réservés par la NASA dans le cadre de sa première mission. Sa durée de vie est limitée à une journée lunaire soit 14 jours car son alimentation électrique (panneaux solaires et batterie) n'est pas conçue pour faire face à une période aussi longue d'absence de rayonnement solaire. L'énergie est fournie par des panneaux solaires fixes montés sur le corps de l'engin qui produisent 450 watts (300 Watts disponibles pour les charges utiles en surface) est stockée dans des batteries lithium-ion. La propulsion principale est prise en charge par des moteurs-fusées à ergols liquides brûlant des ergols hypergoliques (MMH / Peroxyde d'azote). Les communications avec la Terre sont assurées en bande X via une antenne grand gain et plusieurs antennes à faible gain. Le débit est de 10 mégabits par seconde sur la liaison descendante (antenne sur Terre de 13 mètres de diamètre) et de 2 kilobits par seconde sur la liaison montante[13].
Vols planifiés
Fin 2021 une seule mission est planifiée pour la NASA en 2023. Elle doit déposer dix instruments scientifiques dans le bassin lunaire de la Mare Crisium représentant une masse de 94 kilogrammes. Les instruments emportés sont[14] :
- Le collecteur de régolite PlanetVac
- Le rétro-réflecteur NGLR (Next Generation Lunar Retroreflectors)
- L'imageur de rayons X LEXI (Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager)
- le processeur durci RadPC (Reconfigurable, Radiation Tolerant Computer System)
- Le sondeur magnétotellurique LMS (Lunar Magnetotelluric Sounder)
- La sonde thermique LISTER (Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity)
- Le système de prélèvement d'échantillons de sol lunaire LPV (Lunar PlanetVac)
- Les caméras stéréos SCALPSS (CAmeras for Lunar Plume Surface Studies)
- Le bouclier anti-poussières lunaires EDS ( Electrodynamic Dust Shield).
- Le récepteur GPS LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment)
Notes et références
- (en) Mike Wall, « New Firefly Rocket Engine Passes Big Test, Will Launch Small Satellites », sur space.com, , p. 14
- (en) Jason Davis, « NASA-sponsored SmallSats Get Dedicated Rides to Space », The Planetary Society,
- Stefan Barensky, « Extinction prématurée pour Firefly », Aerospatium,
- (en) Stephen Clark, « Firefly’s commercial satellite launcher to use Delta 2 pad at Vandenberg », sur spaceflightnow.com,
- (en) Tyler Gray, « Firefly closes in on debut flight with rocket delivery to Vandenberg launch site », sur nasaspaceflight.com,
- https://www.space.com/firefly-aerospace-first-alpha-rocket-launch-failure
- https://destination-orbite.net/astronautique/actualite/le-vol-inaugural-d-alpha-se-solde-par-un-echec?
- (en) Mihir Neal, « Firefly Aerospace’s maiden flight of Alpha launch vehicle ends in failure », sur nasaspaceflight.com,
- (en) Stephen Clark, « NASA cancels lunar rover, shifts focus to commercial moon landers », sur spaceflightnow.com,
- (en) Jeff Foust, « Firefly to partner with IAI on lunar lander », sur spacenews.com,
- (en) Jeff Foust, « Firefly wins NASA CLPS lunar lander contract », sur spacenews.com,
- (en) « Firefly Aerospace Awards Contract to SpaceX to Launch Blue Ghost Mission to Moon in 2023 », sur businesswire.com,
- (en) Firefly Aerospace, Fire y Blue Ghost Lander Payload User's Guide, , 16 p. (lire en ligne)
- (en) « NASA Selects Firefly Aerospace for Artemis Commercial Moon Delivery in 2023 », sur NASA,
Bibliographie
- (en) Firefly Aerospace, Fire y Blue Ghost Lander Payload User's Guide, , 16 p. (lire en ligne) — Guide utilisateur de Blue Ghost pour les clients souhaitant envoyer une charge utile à la surface de la Lune en profitant de l'excédant de capacité (50 kg) de l'atterrisseur.