Lorsque la deuxième livraison du CLPS (Commercial Lunar Payload Services) sera lancée sur la lune à la mi-février, ses charges utiles de la NASA comprendront une expérience qui pourrait changer la façon dont les explorateurs humains, les rovers et les engins spatiaux suivent indépendamment leur emplacement précis sur la lune et en cis. -espace lunaire.
Démontrant une navigation autonome, l’expérience Lunar Node-1, ou LN-1, est une balise radio conçue pour prendre en charge des observations précises de géolocalisation et de navigation pour les atterrisseurs, les infrastructures de surface et les astronautes, confirmant numériquement leurs positions sur la lune par rapport à d’autres engins, au sol. stations ou des rovers en déplacement. Ces balises radio peuvent également être utilisées dans l’espace pour faciliter les manœuvres orbitales et guider les atterrisseurs vers un atterrissage réussi sur la surface lunaire.
« Imaginez obtenir une vérification d’un phare sur le rivage dont vous approchez, plutôt que d’attendre un message du port d’attache que vous avez quitté quelques jours plus tôt », a déclaré Evan Anzalone, chercheur principal du LN-1 et ingénieur en systèmes de navigation au Marshall Space Flight de la NASA. Centre à Huntsville, Alabama.
« Ce que nous cherchons à fournir, c’est un réseau lunaire de phares, offrant des moyens de navigation durables et localisés qui permettent aux engins lunaires et aux équipes au sol de confirmer rapidement et précisément leur position au lieu de compter sur la Terre. »
Le système est conçu pour fonctionner dans le cadre d’une infrastructure de navigation plus large, ancrée par une série de satellites en orbite lunaire acquis dans le cadre du projet Lunar Communications Relay and Navigation Systems de la NASA. Ensemble, les futures versions de LN-1 utiliseraient les normes définies par LunaNet pour fournir des signaux de référence de navigation interopérables provenant de balises de surface et d’actifs orbitaux.
Actuellement, la navigation au-delà de la Terre dépend fortement des services point à point fournis par le Deep Space Network de la NASA, un réseau international d’antennes radio géantes qui transmettent des données de positionnement aux vaisseaux spatiaux interplanétaires pour les maintenir sur la bonne voie. Ces mesures sont généralement relayées sur Terre et traitées au sol pour transmettre des informations au véhicule en déplacement.
Crédit : NASA
Mais lorsque les secondes comptent lors des manœuvres orbitales ou parmi les explorateurs traversant des zones inexplorées de la surface lunaire, LN-1 offre une amélioration opportune, a déclaré Anzalone.
L’expérience de la taille d’un CubeSat est l’une des six charges utiles incluses dans le manifeste de livraison de la NASA pour Intuitive Machines of Houston, qui sera lancée via un SpaceX Falcon 9 depuis Cap Canaveral, en Floride. Désigné IM-1, ce lancement est le premier de l’entreprise dans le cadre de l’initiative CLPS de la NASA, qui supervise le développement industriel, les tests et le lancement de petits atterrisseurs et rovers robotisés soutenant la campagne Artemis de la NASA.
L’atterrisseur Nova-C devrait atterrir près de Malapert A, un cratère d’impact lunaire situé dans la région du pôle Sud de la Lune.
LN-1 s’appuie sur un logiciel de navigation informatique en réseau connu sous le nom de MAPS (Multi-spacecraft Autonomous Positioning System). Développé par Anzalone et des chercheurs de la NASA Marshall, MAPS a été testé avec succès sur la Station spatiale internationale en 2018 à l’aide du banc d’essai de communications et de navigation spatiales de la NASA.
Les ingénieurs de la NASA Marshall ont réalisé toute la conception structurelle, le développement de systèmes thermiques et électroniques, ainsi que les tests d’intégration et environnementaux du LN-1 dans le cadre du projet de charges utiles lunaires fournies par la NASA, financé par la direction des missions scientifiques de l’agence.
Anzalone et son équipe ont livré la charge utile en 2021, après avoir réalisé la construction de la charge utile pendant la pandémie de COVID. Depuis lors, ils ont affiné les procédures d’exploitation, effectué des tests approfondis du système de vol intégré et, en octobre 2023, supervisé l’installation du LN-1 sur l’atterrisseur d’Intuitive Machines.
La charge utile transmettra brièvement des informations chaque jour pendant le voyage vers la lune. Lors de l’atterrissage sur la Lune, l’équipe LN-1 procédera à une vérification complète des systèmes et commencera les opérations continues dans les 24 heures suivant l’atterrissage.
Le Deep Space Network de la NASA recevra ses transmissions, capturant la télémétrie, le suivi Doppler et d’autres données et les relayant vers la Terre. Des chercheurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, et de la Morehead State University à Morehead, dans le Kentucky, surveilleront également les transmissions du LN-1 tout au long de la mission, qui devrait durer environ 10 jours.
À terme, à mesure que la technologie sera éprouvée et que son infrastructure s’étendra, Anzalone s’attend à ce que LN-1 évolue d’un simple phare sur la côte lunaire à un élément clé d’une infrastructure beaucoup plus large, aidant la NASA à faire évoluer son système de navigation vers quelque chose qui s’apparente davantage à un système de navigation animé. réseau de métro métropolitain, dans lequel chaque train est suivi en temps réel tout au long de son itinéraire complexe.
« Vaisseau spatial, véhicules de surface, camps de base et fouilles exploratoires, voire même des astronautes individuels sur la surface lunaire », a déclaré Anzalone. « LN-1 pourrait tous les connecter et les aider à naviguer avec plus de précision, créant ainsi un réseau lunaire fiable et plus autonome. »
L’équipe LN-1 de Marshall discute déjà des futures applications de la Lune à Mars pour LN-1 avec le programme SCaN (Space Communications and Navigation) de la NASA, qui supervise plus de 100 missions de la NASA et de ses partenaires. Ils consultent également la JAXA (Agence japonaise d’exploration aérospatiale) et l’ESA (Agence spatiale européenne), contribuant ainsi à unir les nations spatiales via une architecture mondiale interconnectée et interopérable.
« À terme, ces mêmes technologies et applications que nous prouvons sur la Lune seront vitales sur Mars, rendant les prochaines générations d’explorateurs humains plus sûres et plus autonomes alors qu’elles nous mèneront dans le système solaire », a déclaré Anzalone.
L’initiative CLPS de la NASA permet à la NASA d’acheter un service commercial complet de livraison robotique lunaire auprès des principaux entrepreneurs de l’industrie aérospatiale. Le fournisseur est responsable des services de lancement, est propriétaire de la conception de son atterrisseur et dirige les opérations d’atterrissage.