Programme d'exploration lunaire chinois - Chinese Lunar Exploration Program

Programme d'exploration lunaire chinois

Insigne du programme : un croissant lunaire avec deux empreintes de pas en son centre. Le symbole ressemble à月, le caractère chinois pour "Lune".
Pays	Chine
Organisation	Administration nationale de l'espace de Chine (CNSA)
But	Missions robotiques lunaires
Statut	actif
Historique du programme
Durée	2004 – présent
Premier vol	Chang'e 1 , 24 octobre 2007, 10:05:04.602  UTC ( 2007-10-24UTC10:05:04Z )
Dernier vol	Chang'e 5 , 23 novembre 2020, 20:30  UTC ( 2020-11-23UTC20:30Z )
Succès	7
Les échecs	0
Site(s) de lancement	Centre de lancement de satellites de Xichang Site de lancement du vaisseau spatial de Wenchang
Informations sur le véhicule
Véhicule(s) sans équipage	orbiteurs lunaires , atterrisseurs , rovers et engins spatiaux de retour d'échantillons
Lanceur(s)	Fusées Longue Marche

Le programme d'exploration lunaire chinois ( CLEP ; chinois :中国探月; pinyin : Zhōngguó Tànyuè ), également connu sous le nom de projet Chang'e ( chinois :嫦娥工程; pinyin : Cháng'é Gōngchéng ) d'après la déesse chinoise de la lune Chang'e , est une série en cours de missions robotiques sur la Lune par l' Administration spatiale nationale de Chine (CNSA). Le programme comprend des orbiteurs lunaires , des atterrisseurs , des rovers et des engins spatiaux de retour d'échantillons , lancés à l'aide de fusées Longue Marche . Les lancements et les vols sont surveillés par un système de télémétrie, de suivi et de commande (TT&C), qui utilise des antennes radio de 50 mètres (160 pieds) à Pékin et des antennes de 40 mètres (130 pieds) à Kunming , Shanghai et Ürümqi pour forment une antenne VLBI de 3 000 kilomètres (1 900 miles) . Un système d'application au sol propriétaire est responsable de la réception des données en liaison descendante.

Ouyang Ziyuan , géologue, cosmologiste chimiste et scientifique en chef du programme, a été parmi les premiers à préconiser l'exploitation non seulement des réserves lunaires connues de métaux tels que le titane , mais aussi de l' hélium-3 , un combustible idéal pour la future puissance de fusion nucléaire. les plantes. Le scientifique Sun Jiadong est le concepteur général du programme et Sun Zezhou est le concepteur général adjoint. Le principal responsable du programme est Luan Enjie.

Le premier vaisseau spatial du programme, l' orbiteur lunaire Chang'e 1 , a été lancé depuis le centre de lancement de satellites de Xichang le 24 octobre 2007, après avoir été retardé par rapport à la date initialement prévue du 17 au 19 avril 2007. Un deuxième orbiteur, Chang'e 2 , a été lancé le 1er octobre 2010. Chang'e 3 , qui comprend un atterrisseur et un rover, a été lancé le 1er décembre 2013 et s'est posé avec succès sur la Lune le 14 décembre 2013. Chang'e 4 , qui comprend un atterrisseur et un rover , a été lancé le 7 décembre 2018 et s'est posé le 3 janvier 2019 sur le bassin pôle Sud-Aitken , sur la face cachée de la Lune. Une mission de retour d'échantillons, Chang'e 5 , qui a été lancée le 23 novembre 2020 et est revenue le 16 décembre de la même année, a ramené sur Terre 1 731 g (61,1 oz) d' échantillons lunaires .

Comme l'indique l'insigne officiel, la forme d'un croissant lunaire calligraphique naissant avec deux empreintes humaines en son centre rappelant le caractère chinois 月, le caractère chinois pour "Lune", l'objectif ultime du programme est d'ouvrir la voie à un mission en équipage sur la Lune. Le chef de l'Administration nationale de l'espace de Chine, Zhang Kejian, a annoncé que la Chine prévoyait de construire une station de recherche scientifique sur le pôle sud de la Lune « au cours des 10 prochaines années » (2019-2029).

Structure du programme

Le programme d'exploration lunaire chinois est divisé en quatre phases opérationnelles principales, chaque mission servant de démonstrateur technologique en vue de futures missions. La coopération internationale sous la forme de diverses charges utiles et d'une station robotique est invitée par la Chine.

Phase I : missions orbitales

La première phase impliquait le lancement de deux orbiteurs lunaires et est maintenant effectivement terminée.

• Chang'e 1 , lancé le 24 octobre 2007 à bord d'une fusée Longue Marche 3A , a scanné toute la Lune avec des détails sans précédent, générant une carte 3D haute définition qui servirait de référence pour les futurs atterrissages en douceur. La sonde a également cartographié l'abondance et la distribution de divers éléments chimiques sur la surface lunaire dans le cadre d'une évaluation des ressources potentiellement utiles.
• Chang'e 2 , lancé le 1er octobre 2010 à bord d'une fusée Longue Marche 3C , a atteint la Lune en moins de 5 jours, contre 12 jours pour Chang'e 1, et a cartographié la Lune de manière encore plus détaillée. Il a ensuite quitté l'orbite lunaire et s'est dirigé vers le point lagrangien Terre-Soleil L ₂ afin de tester le réseau TT&C. Cela fait, il a effectué un survol de l'astéroïde 4179 Toutatis le 13 décembre 2012, avant de se diriger vers l'espace lointain pour tester davantage le réseau TT&C.

Phase II : Atterrisseurs/rovers souples

Avant Chang-e 5, aucun retour d'échantillon n'avait été effectué depuis plus de quatre décennies.

La deuxième phase est en cours et intègre des engins spatiaux capables d' atterrir en douceur sur la Lune et de déployer des rovers lunaires .

• Chang'e 3 , lancé le 2 décembre 2013 à bord d'une fusée Longue Marche 3B , a atterri sur la Lune le 14 décembre 2013. Il emportait avec lui un rover lunaire de 140 kilogrammes (310 livres) nommé Yutu , conçu pour explorer une zone de 3 kilomètres carrés (1,2 miles carrés) au cours d'une mission de 3 mois. Il était également censé effectuer des observations ultra-violettes de galaxies, de noyaux galactiques actifs, d'étoiles variables, de binaires, de novae, de quasars et de blazars, ainsi que de la structure et de la dynamique de la plasmasphère terrestre .
• Chang'e 4 a été lancé le 7 décembre 2018. Initialement prévu pour 2015, il s'agissait d'un back-up de Chang'e 3. Cependant, suite au succès de cette mission, la configuration de Chang'e 4 a été ajustée pour le prochaine mission. Il s'est posé le 3 janvier 2019 sur le bassin pôle Sud-Aitken , de l' autre côté de la Lune , et a déployé le rover Yutu-2 .

Phase III : retour d'échantillon

La troisième phase comprenait une mission de retour d'échantillons lunaires .

• Chang'e 5-T1 a été lancé le 23 octobre 2014. Il a été conçu pour tester le vaisseau spatial de retour lunaire.
• Chang'e 5 a été lancé le 23 novembre 2020, a atterri près de Mons Rümker sur la lune le 1er décembre 2020 et est revenu sur Terre avec 2 kilogrammes de sol lunaire le 16 décembre 2020.

Phase finale : Station de recherche robotique lunaire

Une fois la phase des « 3 étapes » terminée, voici le développement d'une station de recherche lunaire autonome près du pôle sud de la Lune.

• Chang'e 6 , dont le lancement est prévu en 2024, étudiera la topographie, la composition et la structure souterraine du bassin Pôle Sud–Aitken . La mission renverra des échantillons sur Terre.
• Chang'e 7 , dont le lancement est prévu en 2024, est une mission qui explorera le pôle sud à la recherche de ressources. La mission comprendra un orbiteur, un atterrisseur, un rover et une mini-sonde volante.
• Chang'e 8 , dont le lancement est prévu en 2027, vérifiera l'utilisation et le développement des ressources naturelles. Il peut inclure un atterrisseur, un rover et un détecteur volant, ainsi qu'une expérience d'impression 3D utilisant l'utilisation des ressources in situ (ISRU) pour tester la construction d'une structure. Il transportera également une petite expérience d'écosystème scellé. Il testera la technologie nécessaire à la construction d'une base scientifique lunaire.

Phase de mission avec équipage

En 2019, la Chine examinait les études préliminaires d'une mission d'atterrissage lunaire avec équipage dans les années 2030 et construisait éventuellement un avant-poste près du pôle sud lunaire avec la coopération internationale.

2035 : Base lunaire internationale et application

En 2021, la Chine et la Russie ont annoncé qu'elles construiraient ensemble une base lunaire, et ont également officiellement invité davantage de pays et d'organisations internationales à rejoindre leur projet de Station internationale de recherche lunaire (ILRS) en cours de développement par les deux pays.

Liste des missions

Missions menées

  Atterrissage brutal prévu   Atterrissage en douceur prévu

Missions à venir

Technologies clés

TT&C longue portée

Le plus grand défi de la phase I du programme était le fonctionnement du système TT&C, car sa capacité de transmission nécessitait une portée suffisante pour communiquer avec les sondes en orbite lunaire. La télémétrie par satellite standard de la Chine avait une portée de 80 000 kilomètres (50 000 miles), mais la distance entre la Lune et la Terre peut dépasser 400 000 kilomètres (250 000 miles) lorsque la Lune est à l' apogée . De plus, les sondes Chang'e ont dû effectuer de nombreuses manœuvres d'attitude lors de leurs vols vers la Lune et lors d'opérations en orbite lunaire. La distance à travers la Chine d'est en ouest est de 5 000 kilomètres (3 100 miles), ce qui constitue un autre défi pour la continuité TT&C. À l'heure actuelle, la combinaison du système TT&C et du réseau d'observation astronomique chinois a répondu aux besoins du programme Chang'e, mais avec une faible marge seulement.

Adaptabilité environnementale

La complexité de l' environnement spatial rencontré lors des missions Chang'e a imposé des exigences strictes d'adaptabilité environnementale et de fiabilité des sondes et de leurs instruments. L'environnement à fort rayonnement dans l'espace Terre-Lune nécessitait une électronique renforcée pour éviter les dommages électromagnétiques aux instruments des engins spatiaux. La plage de température extrême, de 130 degrés Celsius (266 degrés Fahrenheit) du côté du vaisseau spatial faisant face au Soleil à -170 degrés Celsius (-274 degrés Fahrenheit) du côté opposé au Soleil, imposait des exigences strictes pour le contrôle de la température dans la conception des détecteurs.

Conception de l'orbite et contrôle de la séquence de vol

Compte tenu des conditions du système à trois corps de la Terre, de la Lune et d'une sonde spatiale , la conception de l'orbite des orbiteurs lunaires est plus compliquée que celle des satellites en orbite terrestre, qui ne traitent qu'un système à deux corps. Les sondes Chang'e 1 et Chang'e 2 ont d'abord été envoyées sur des orbites terrestres hautement elliptiques. Après s'être séparés de leurs lanceurs, ils sont entrés sur une orbite de transfert Terre-Lune grâce à trois accélérations dans l'orbite à modulation de phase. Ces accélérations ont été effectuées 16, 24 et 48 heures après le début des missions, au cours desquelles plusieurs ajustements d'orbite et manœuvres d'attitude ont été effectués afin d'assurer la capture des sondes par gravité lunaire. Après avoir fonctionné sur l'orbite Terre-Lune pendant 4 à 5 jours, chaque sonde est entrée sur une orbite d'acquisition lunaire. Après avoir pénétré leurs orbites cibles, effectué trois manœuvres de freinage et connu trois phases d'orbite différentes, Chang'e 1 et Chang'e 2 ont effectué leurs missions.

Contrôle d'attitude

Les orbiteurs lunaires doivent rester correctement orientés par rapport à la Terre, la Lune et le Soleil. Tous les détecteurs embarqués doivent être maintenus face à la surface lunaire pour mener à bien leurs missions scientifiques, les antennes de communication doivent faire face à la Terre pour recevoir des commandes et transférer des données scientifiques, et les panneaux solaires doivent être orientés vers le Soleil pour acquérir de l'énergie. Pendant l'orbite lunaire, la Terre, la Lune et le Soleil se déplacent également, de sorte que le contrôle d'attitude est un processus complexe de contrôle à trois vecteurs. Les satellites Chang'e doivent ajuster très soigneusement leur attitude pour maintenir un angle optimal vers les trois corps.

Évitement des dangers

Au cours de la deuxième phase du programme, au cours de laquelle les engins spatiaux devaient atterrir en douceur sur la surface lunaire, il était nécessaire de concevoir un système d'évitement automatique des dangers afin que les atterrisseurs ne tentent pas d' atterrir sur un terrain inapproprié. Chang'e 3 utilisait un système de vision par ordinateur dans lequel les données d'une caméra orientée vers le bas, ainsi que de 2 dispositifs de télémétrie, étaient traitées à l'aide d'un logiciel spécialisé. Le logiciel contrôlait les étapes finales de la descente, ajustant l'attitude du vaisseau spatial et la manette des gaz de son moteur principal. Le vaisseau spatial a d'abord plané à 100 mètres (330 pieds), puis à 30 mètres (98 pieds), alors qu'il cherchait un endroit approprié pour se poser. Le rover Yutu est également équipé de caméras stéréo orientées vers l'avant et d'une technologie d'évitement des dangers.

Coopération avec la Russie

En novembre 2017, la Chine et la Russie ont signé un accord sur l'exploration coopérative de la lune et de l'espace lointain. L'accord comprend six secteurs, couvrant l'espace lunaire et lointain, le développement conjoint d'engins spatiaux, l'électronique spatiale, les données de télédétection de la Terre et la surveillance des débris spatiaux. La Russie pourrait également chercher à développer des liens plus étroits avec la Chine dans le domaine des vols spatiaux habités, et même déplacer sa coopération en matière de vols spatiaux habités des États-Unis vers la Chine et construire un atterrisseur lunaire avec équipage.

Galerie

• 

  Atterrisseur Chang'e 4 sur la Lune

• 

  Rover Yutu-2 à la surface

Voir également

• programme spatial chinois
  • Tianwen-1 - Mission Mars 2020
• Exploration de la Lune
• Liste des missions sur la Lune

Les références

Liens externes

• Site officiel du CLEP
• Système de diffusion des données et de service d'information du programme d'exploration lunaire de la Chine
• "Programme d'exploration lunaire de la Chine - Anglais" . Le Quotidien du Peuple en ligne . Récupéré le 21 janvier 2021 .
• Encyclopédie Astronautica
• Les objectifs scientifiques du projet d'exploration lunaire chinois par Ouyang Ziyuan
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• Sūn Huīxiān (孙辉先), Dài Shùwǔ (代树武), Yáng Jiànfēng (杨建峰), Wú Jì (吴季) et Jiāng Jǐngshān (姜景山) (2005). « Objectifs scientifiques et charges utiles du satellite lunaire Chang'E-1 » (PDF) . Journal de la science du système terrestre . 114 (6) : 789-794. Bibcode : 2005JESS..114..789H . doi : 10.1007/BF02715964 . S2CID  128428662 .CS1 maint : plusieurs noms : liste des auteurs ( lien )