Le programme Surveyor de la NASA est un programme d'exploration de la Lune par des engins automatiques qui a joué un rôle important dans la préparation des missions du programme Apollo. En 1960, le Jet Propulsion Laboratory (JPL) lance officiellement un projet d'étude scientifique de notre satellite qui doit mettre en œuvre une sonde spatiale capable d'effectuer un atterrissage sur le sol lunaire pour l'étudier .
Les responsables de la NASA orientent ce projet en 1961 pour en faire un programme de reconnaissance afin de préparer le débarquement de l'homme sur la Lune. Plusieurs sondes Surveyor sont programmées avec désormais comme objectif principal la mise au point d'une méthode d'atterrissage en douceur ainsi que l'étude du sol lunaire et de sa topographie. La Lune est à l'époque mal connue et les scientifiques n'ont pas de certitude sur la consistance du sol lunaire. Il est impératif de connaître ce paramètre pour valider la conception du train d'atterrissage des modules lunaires Apollo.
Le JPL conçoit une sonde spatiale de type atterrisseur dont la fabrication est confiée à la société Hughes Aircraft. Le projet rencontre de nombreux problèmes : surcoûts, impasses techniques et révisions dramatiques du cahier des charges. Les sondes Surveyor sont, pour l'époque, des engins complexes et innovants : il s'agit des premières sondes spatiales conçues pour se poser en douceur sur un autre corps céleste. Construites autour d'un treillis de tubes en aluminium qui leur donne une apparence arachnéenne, elles nécessitent la mise au point de plusieurs dispositifs électroniques et moteurs innovants : une grosse rétrofusée aux performances remarquables, des moteurs verniers à poussée modulable, deux radars dont les données sont utilisées par un système d'atterrissage automatique qui doit être capable de poser la sonde sur un terrain aux caractéristiques inconnues. Ces sondes de près d'une tonne sont bien plus lourdes que les véhicules spatiaux américains qui les ont précédées et qui ne dépassent pas . Lorsque le programme débute, il n'existe pas de lanceur américain assez puissant pour lancer une telle masse ; la NASA choisit d'utiliser le lanceur Atlas associé à un étage Centaur en cours de développement ; celui-ci inaugure l'utilisation de l'hydrogène liquide qui permet de tripler les performances du lanceur Atlas-Agena utilisé jusque-là. Mais sa mise au point est beaucoup plus longue que prévu et le premier lancement d'une sonde Surveyor, initialement programmé pour 1963, n'a lieu qu'en 1966.
Entre 1966 et 1968, sept sondes Surveyor sont lancées parmi lesquelles cinq remplissent leur mission avec succès. Elles fournissent des informations rassurantes sur les propriétés mécaniques du sol lunaire qui se révèle apte à supporter le module lunaire Apollo. Par contre, les retombées scientifiques du programme sont limitées car les nombreux instruments scientifiques prévus initialement ne sont pas installés faute d'un étage Centaur suffisamment puissant. La caméra présente sur toutes les sondes permet néanmoins de prendre plus de du sol lunaire et les trois dernières sondes emportent un instrument qui permet d'analyser la composition chimique du sol. Compte tenu de la complexité de la mission assignée aux sondes et malgré les retards et les surcoûts, le programme est considéré comme une réussite du programme spatial américain.
Le programme Surveyor consistant à construire et à lancer 7 sondes spatiales Surveyor vers la Lune coûte au total de dollars américains.
Contexte
Le programme Surveyor est lancé au tout début de la conquête spatiale alors qu'une compétition dont les enjeux sont essentiellement politiques s'est engagée entre l'Union soviétique et les États-Unis.
La course à l'espace Lorsque le programme Surveyor est officiellement lancé en 1960, il s'est écoulé moins de trois ans depuis que l'Union soviétique a placé en orbite le premier satellite artificiel nommé Spoutnik 1. La guerre froide entre les États-Unis et l'Union soviétique bat son plein et les deux pays tentent de multiplier les premières spatiales pour prouver la supériorité de leur système politique. Dans cette course à l'espace, les Soviétiques disposent de deux avantages : ils ont démarré leur programme spatial plus tôt et surtout leurs lanceurs, dérivés comme ceux des Américains de missiles balistiques porteurs de charges nucléaires, sont beaucoup plus puissants car ils sont conçus pour porter des bombes atomiques aux dimensions plus importantes que les bombes nucléaires américaines : dès 1960, l'Union Soviétique dispose du lanceur Molnia capable de lancer vers la Lune une sonde spatiale de alors que le lanceur concurrent américain, l'Atlas-Agena, ne peut lancer que vers la même destination.
Les premières missions spatiales vers la Lune vignette|Du fait d'un lanceur de puissance très limitée, les premières sondes lunaires américaines sont de petite taille (ici , qui a été envoyé sur un Juno II). L'exploration de la Lune, corps céleste le plus accessible depuis la Terre, figure dans les objectifs des programmes spatiaux des deux pays. L'URSS réussit dès à lancer la sonde spatiale Luna 1 qui effectue le premier survol de la Lune ; en octobre de la même année, Luna 3 parvient à photographier la face cachée de notre satellite. Les premières sondes américaines du programme Pioneer (1958-1960) qui poursuivent le même objectif sont victimes d'une série de défaillancesDavid M. Harland, . Le programme Ranger (1960-1963) prend le relais avec des sondes plus complexes permettant d'effectuer des photos de la Lune mais ne connaît ses premiers succès qu'en 1963 après six échecs consécutifs. Le développement d'une deuxième génération de sondes interplanétaires américaines démarre au début des années 1960 avec le programme Mariner qui doit permettre d'explorer les planètes inférieures du Système solaire (Terre, Vénus, Mercure) tandis que le programme Surveyor est chargé d'effectuer des investigations scientifiques de la Lune après un atterrissage en douceur sur son sol.
La Lune : un satellite mal connu
À l'époque où les premières sondes spatiales sont lancées vers la Lune, ce satellite naturel de la Terre, pourtant proche, garde une grande part de mystère. L'origine des cratères - cratère d'impact ou cratère volcanique - qui parsèment sa surface ne fait pas l'unanimité : certains rejettent encore l'idée que ceux-ci aient été créés par l'impact de météorites, une théorie élaborée quelques années auparavantEn 1892, le géologue américain Grove Karl Gilbert est le premier à attribuer la création de tous les cratères lunaires à des impacts en expliquant le mécanisme qui leur donne. Mais la théorie dominante au cours du demi-siècle suivant déclare que les cratères sont dus à des phénomènes volcaniques. L'astrophysicien et industriel apporte des arguments solides dans son ouvrage The Face of the Moon publié en 1949, fruit de ses observations et de ses connaissances dans le domaine des explosifs. À la fin des années 1950, cette explication par des impacts de météorites n'est pas encore totalement approuvée.. Le mode de formation des mers lunaires est également l'objet de controverses. La communauté scientifique est à peu près unanime sur le fait qu'elles sont constituées par de la lave mais il y a divergence sur son origine : volcanisme ou impact de météorite. Il existe d'autres explications comme celle avancée par l'astronome Thomas Gold qui est largement diffusée dans les médias à la grande fureur du milieu scientifique : pour Gold, les mers sont formées par l'accumulation de débris produits par l'érosion des cratères et des parties les plus élevées de la surface lunaire ; cette poussière, prédit-il plus tard, va engloutir les sondes et les vaisseaux qui se poseront sur le sol lunaire. Certains chercheurs, comme le lauréat du prix Nobel de chimie Harold Clayton Urey, pensent que contrairement à la Terre, la Lune n'est pas une planète différenciée et qu'elle est constituée du matériau primitif présent à la formation du Système solaire (théorie de la Lune froide). Le sol lunaire intrigue également car les observations effectuées depuis la Terre avec des instruments dans des bandes allant des rayons X aux ondes radio indiquent une grande porosité du matériau de surface qui est nommé plus tard « régolithe ». Enfin, on ne dispose, à l'époque, que de quelques mauvaises photographies de la face cachée de la Lune prises par la sonde soviétique Luna 3.
Historique Le lancement du programme Au printemps 1960, le développement du programme Surveyor est officiellement lancé et confié par la NASA à son laboratoire de recherche, le Jet Propulsion Laboratory (JPL) situé à Pasadena en Californie.
Le Jet Propulsion Laboratory
Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) est un laboratoire créé par le California Institute of Technology (CalTech) et administré par celui-ci. Après avoir été un établissement de l’Armée de terre américaine (US Army) de 1943 à 1958, il fait partie des centres qui sont placés sous la direction de la NASA lorsqu'elle est créée en 1958. Le JPL a forgé son expérience dans le domaine spatial en développant durant la Seconde Guerre mondiale les JATO (Jet-Assisted Take-Off) puis en concevant dans les années 1950 les missiles tactiques Sergeant et Corporal. Le JPL pose sa candidature en 1955 pour fournir le premier lanceur américain en association avec l'Agence des missiles balistiques (ABMA) de l'Armée de terre américaine de Huntsville (Alabama) dirigée par Wernher von Braun mais il échoue au profit du projet Vanguard proposé par le laboratoire de la Marine américaine (US Navy). Il fournit toutefois le premier satellite artificiel du pays, Explorer 1. Le JPL, dont le domaine de compétence au sein de la NASA est l'exploration du Système solaire, s'est également vu confier les programmes des sondes spatiales Ranger et Mariner. Son statut très particulierLe JPL a un droit de veto sur les orientations de programme de la NASA qui le concernent. Il est administré (théoriquement) par Caltech à qui la NASA verse la somme annuelle de 2 millions US$ pour cette prestation (une somme très importante à cette époque). Ces clauses contraignantes sont acceptées par les dirigeants de la NASA qui espèrent bénéficier en retour de contacts privilégiés avec le monde universitaire et celui de la recherche par le biais du JPL. Paradoxalement, celui-ci est à l'époque peu apprécié des chercheurs qui reprochent aux membres du centre leur désinvolture dans le développement des charges utiles scientifiques et leur absence de considération pour le travail qu'ils effectuent. lui donne une grande autonomie vis-à-vis des dirigeants de l'agence spatiale. Lors des premières discussions en 1959 sur les programmes futurs, les dirigeants du JPL tentent de remettre en question la priorité accordée par la direction de la NASA au programme d'exploration de la Lune. Fiers de leurs réalisations, le personnel du JPL et ses dirigeants souhaitent conserver le mode de fonctionnement hérité des projets passés qui reposent notamment sur des structures légères et un recours limité à la sous-traitance .
Les objectifs du programme Surveyor vignette|Les sondes Lunar Orbiter sont développées dans le cadre d'un programme distinct après la scission du programme Surveyor originel.