ou IM-1 ou Odysseus est une mission spatiale robotique à destination de la surface de la Lune qui emporte plusieurs instruments scientifiques et démonstrateurs technologiques. C'est la deuxième 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 Nova-C de la société dont c'est la première utilisation. Cet engin spatial est 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.
La mission IM-1 est lancée le par une fusée Falcon 9. Elle emporte onze expériences scientifiques et technologiques dont six fournies par la NASA. L'engin spatial se pose dans le cratère Malapert-A à du pôle Sud de la Lune dans une zone qui constitue un des sites d'atterrissage envisagés pour la première mission avec équipage du programme Artemis (Artemis III). Le , l'atterrisseur Nova-C devient le premier engin spatial américain à se poser à la surface de la Lune depuis la mission Apollo 17 en 1972. Toutefois, la mission est un demi-succès car l'atterrisseur s'est couché sur le flanc, empêchant le fonctionnement de plusieurs charges utiles. Ce résultat en demi-teinte du programme CLPS de la NASA qui intervient après l'échec de la première mission Peregrine Mission One un mois plus tôt jette un certain doute sur la décision de la NASA de confier à des partenaires extérieurs l'ensemble de la conception des missions robotiques lunaires.
Contexte
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.
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 confiée à Intuitive Machines, baptisée Intuitive Machines One, attribuée par la NASA en pour un montant de US$, est planifiée initialement pour le . Placée en orbite par une fusée , elle doit transporter six charges utiles de la NASA ainsi que des charges utiles d'autres clients. L'engin spatial doit atterrir au niveau de la latitude 20° entre Mare Serenitatis et Mare Crisium et la durée de la mission est de .
Caractéristiques techniques
Nova-C est un petit atterrisseur de avec ses ergols, haut de , avec une section de . Il est capable de déposer 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 qui sont stockés dans trois batteries lithium-ion ayant une capacité totale de . La propulsion principale est un moteur-fusée unique VR900 (poussée unitaire ) 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 . Il emporte au maximum de méthane liquide, d'oxygène liquide et d'hélium stocké sous une pression de . Les communications avec la Terre sont assurées en bande X avec un débit compris entre et par seconde via une antenne grand gain et plusieurs antennes à faible gain.
Charges utiles vignette|L'équipement de navigation autonome LN-1. vignette|Le rétroreflecteur laser LRA.
L'atterrisseur Nova-C emporte principalement des instruments chargés de recueillir des données scientifiques depuis la surface de la Lune et des équipements destinés à être validés dans l'espace..
Six équipements/instruments sont fournis par la NASA : (LN-1) est un équipement de navigation autonome, de la taille d'un CubeSat (c'est-à-dire un cube de de côté), qui sera utilisé par les futures opérations en orbite et à la surface de la Lune. Cet équipement est fourni par le Centre de vol spatial Marshall et a déjà volé à bord de la Station spatiale internationale. ; (SCALPSS) est un ensemble de quatre caméras chargées de filmer le panache de poussière soulevé durant l'atterrissage de Nova-C à la surface de la Lune. Les données recueillies jouent un rôle critique pour la conception des futurs atterrisseurs lunaires et martiens. Cet équipement, qui est fourni par le Centre de recherche Langley, réutilise certains composants utilisés par la mission Mars 2020. ; (ROLSES), développé par le Centre de vol spatial Goddard, est un équipement de réception radio basse fréquence utilisé pour mesurer la densité des photoélectrons. Les données recueillies seront utilisées pour mettre au point les équipements radio et les radiotélescopes installés à la surface de la Lune. Par ailleurs, ces données permettront de confirmer si un radiotélescope installé sur le sol de cet astre est capable d'observer et d'imager les éruptions solaires. ; (NDL) est un lidar comportant une tête optique émettant trois faisceaux lumineux qui fournit à l'atterrisseur Nova-C durant sa descente vers la surface de la Lune sa vitesse et la distance du sol avec une précision très importante. Cet équipement est développé par le Centre de recherche Langley.. Il est utilisé pendant la phase de d'atterrissage à la suite de problèmes rencontrés par les systèmes de navigation de l'atterrisseur ; (RFMG) est un détecteur reposant sur un émetteur radio qui mesure le niveau des fluides et liquides dans le réservoir d'ergols. Cet équipement a déjà été installé à bord de la Station spatiale internationale. ; (LRA) est une demi-sphère en aluminium de de diamètre comprenant huit rétro-réflecteurs laser de de côté qui est utilisée pour mesurer la position précise de l'atterrisseur à la surface de la Lune en réfléchissant les rayons laser émis par d'autres engins spatiaux orbitant autour de la Lune..
Six charges utiles sont fournies par différentes institutions ou entreprises. : est une couverture thermique de Columbia Sportswear Company, posée sur un panneau afin d'isoler un des réservoirs cryogéniques de l'atterrisseur, développée à partir des couvertures isothermiques spatiales et utilisées dans les doublures des vêtements de l'entreprise ; est une caméra qui est larguée par l'atterrisseur peu avant son atterrissage, à au-dessus du sol. Elle doit prendre des photos du panache de poussière soulevé par Nova-C durant la phase finale de son atterrissage. Il s'agira de la première photo prise depuis l'extérieur de l'atterrissage d'un engin spatial à la surface d'un autre corps céleste. Ces images doivent fournir de nouvelles données scientifiques sur les processus à l’œuvre durant ce type d'événement ; ILO-X, fourni par l' (“ILOA Hawaii”), est un télescope qui doit réaliser des images de la Voie lactée (les premières réalisées depuis la surface de la Lune) et valider différentes technologies. ILO-X utilise le même type de caméra que ; de (Galactic Legacy Labs, GLL) est une plaque de métal gravée fixée sur l'atterrisseur qui contient des informations sur la Terre et qui est similaire aux plaques fixées sur les sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2 ; Moon Phases de Jeff Koons, une sculpture ; de Lonestar est une mission de test de centre de données lunaire pour le stockage et la transmission de données depuis la surface lunaire.
Site d'atterrissage vignette|Carte montrant la position des cratères Malapert A, B et C, destinations de l'atterrisseur. L'atterrisseur Nova doit se poser dans le cratère Malapert-A (80,297º sud, 1,2613º est) à environ du pôle Sud de la Lune dans une zone qui constitue un des sites d'atterrissage envisagés pour la première mission avec équipage du programme Artemis (Artemis III).
Déroulement de la mission
Lancement
La mission décolle du centre spatial Kennedy le . L'engin spatial est placé sur orbite par un lanceur Falcon 9..
Transit vers la Lune
L'engin spatial Nova-C est placé sur une trajectoire directe vers la Lune. Après correction de son système de navigation par un patch (il n'arrivait pas à exploiter les données fournies par les viseurs d'étoiles), le transit vers la Lune se déroule sans accroche. Le , le moteur principal est utilisé pour effectuer une première correction de trajectoire (poussée à 100% durant 21 secondes fournissant un delta-V de 21 m/s) alors que l'engin spatial se situe à de la Terre. C'est la première fois qu'un moteur-fusée brûlant du méthane est rallumé dans l'espace profond. Une deuxième correction est effectuée le (durée 8 secondes). La troisième correction de trajectoire planifiée est jugée non nécessaire et est annulée. Le , la sonde spatiale fait fonctionner sa propulsion durant 408 secondes (delta-V de 800 à 900 m/s) pour se placer sur une orbite circulaire autour de la Lune à une altitude de 98 kilomètres. Le même jour, la propulsion est de nouveau sollicitée pour placer l'atterrisseur sur l'orbite qui doit permettre d'entamer la descente (12 x 250 km)..
Atterrissage
L'atterrissage ne se déroule pas comme prévu. L'orbite lunaire de l'atterrisseur étant plus elliptique que prévu, les ingénieurs de Intuitive Machines décident de la mesurer plus précisément en utilisant l'altimètre laser qui doit servir pour l'atterrissage. Ils découvrent que celui-ci ne fonctionne pas car l'interrupteur physique, qui maintient cet équipement éteint pour empêcher qu'un rayon laser vienne frapper les yeux des personnes chargées de l'assemblage de la sonde spatiale, n'a pas été basculé avant le lancement. Sans altimètre, la mission est perdue. En un temps record (une heure et demie), les contrôleurs au sol improvisent une solution : ils modifient le logiciel qui calcule l'altitude de manière qu'il utilise les données de l'altimètre laser expérimental (NDL) développé par le Centre de recherche Langley et qui fait partie des charges utiles transportées par l'atterrisseur...