https://arstechnica.com/space/2024/02/it-turns-out-that-odysseus-landed-on-the-moon-without-any-altimetry-data/
Steve Altemus rayonnait de fierté mardi matin lorsqu'il m'a conduit au centre de contrôle de la mission de l'atterrisseur Odysseus, qui opère actuellement sur la Lune et renvoie de précieuses données scientifiques à la Terre. Une équipe d'une douzaine d'opérateurs était assise derrière des consoles, tentant de réinitialiser une unité de traitement visuel à bord de l'atterrisseur lunaire, l'une de leurs dernières et meilleures chances de déployer un petit appareil photo qui prendrait une photo d'Odysseus en action.
"Je voulais juste que vous voyiez l'équipe", a-t-il déclaré.
Le fondateur et directeur général d'Intuitive Machines, qui a été pendant quelques jours ce mois-ci l'épicentre de l'univers des vols spatiaux après avoir posé le premier véhicule commercial sur la Lune, m'a invité au centre névralgique de l'entreprise à Houston pour mettre les choses au clair.
"Vous pouvez dire ce que vous voulez", a déclaré M. Altemus. "Mais de mon point de vue, c'est une mission absolument réussie. Bon sang de bonsoir. Tout ce qu'il faut faire pour aller sur la Lune. L'apprentissage, à chaque étape du processus, est extraordinaire".
M. Altemus participera à une conférence de presse mercredi au Centre spatial Johnson pour présenter une perspective plus complète du voyage d'Ulysse vers la Lune et de tous ces apprentissages. Mais j'ai eu l'impression qu'il m'avait invité dans les bureaux de la société mardi parce qu'il avait envie de dire à quelqu'un - au monde entier - que, bien qu'Odysseus ait basculé après avoir touché le sol, la mission avait été, selon lui, un succès absolu.
Après plus d'une heure de conversation avec Altemus, je le crois.
Odysseus est une bête de course, et l'équipe qui la pilote n'est pas mal non plus. Ils se sont certainement démenés. Les bureaux du sud de Houston étaient jonchés de restes de malbouffe, de café et d'autres élixirs de longues nuits et de cerveaux fatigués. Tout cela a été un tourbillon, sans aucun doute. À côté d'un sac de chips, il y avait une bouteille d'Ibuprofen.
Comme nous l'avons déjà signalé, Intuitive Machines a découvert que les télémètres d'Odysseus étaient inopérants quelques heures avant sa tentative d'atterrissage sur la Lune, jeudi dernier. Il s'est avéré par la suite que cela était dû à l'absence d'installation d'une broche de la taille d'un crayon et d'un faisceau de câbles permettant d'allumer et d'éteindre le laser. En conséquence, l'entreprise s'est empressée de réécrire son logiciel afin de tirer parti des trois télescopes d'une charge utile de la NASA, le Navigation Doppler Lidar for Precise Velocity and Range Sensing, à des fins d'altimétrie.
Bien que ce correctif logiciel ait fonctionné en grande partie, Altemus a déclaré mardi que l'ordinateur de vol à bord d'Odysseus n'était pas en mesure de traiter les données de la charge utile de la NASA en temps réel. Par conséquent, le dernier relevé d'altitude précis que l'atterrisseur a reçu a été effectué alors qu'il se trouvait à 15 kilomètres au-dessus de la surface lunaire, à plus de 12 minutes de l'atterrissage.
Le vaisseau spatial, qui volait de manière autonome, a donc dû se fier à ses caméras optiques de navigation. En comparant les données image par image, l'ordinateur de vol a pu déterminer la vitesse à laquelle il se déplaçait par rapport à la surface lunaire. Connaissant sa vitesse et son altitude initiales avant d'amorcer la descente motorisée et utilisant les données de l'unité de mesure inertielle (IMU) à bord d'Odysseus, il pouvait se faire une idée approximative de l'altitude. Mais cela ne suffit pas.
"Nous arrivons donc sur notre site d'atterrissage sans altimètre", a déclaré M. Altemus.
Malheureusement, alors qu'il s'approchait de la surface lunaire, l'atterrisseur a cru qu'il se trouvait environ 100 mètres plus haut par rapport à la Lune qu'il ne l'était en réalité. Ainsi, au lieu de toucher le sol avec une vitesse verticale de seulement 1 mètre par seconde et aucun mouvement latéral, Odysseus est descendu trois fois plus vite et avec une vitesse latérale de 2 mètres par seconde.
"Cette petite géométrie nous a fait frapper un peu plus fort que ce que nous voulions", a-t-il déclaré.
Mais tout n'était pas perdu. Sur la base des données téléchargées depuis le vaisseau spatial et des images de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui a survolé le site d'atterrissage, Intuitive Machines a déterminé que l'atterrisseur est descendu à la surface et a probablement dérapé. Sous l'effet de cette force, l'une de ses six jambes d'atterrissage s'est rompue. Pendant quelques secondes, l'atterrisseur est resté debout avant de basculer en raison de la rupture de la jambe.
L'entreprise dispose d'une incroyable photo de ce moment, montrant l'atterrisseur à la verticale, avec la jambe cassée et le moteur toujours en marche. Altemus prévoit de rendre cette photo publique mercredi.
Au cours du week-end, les scientifiques et les ingénieurs de la société se sont efforcés de comprendre l'état de l'atterrisseur. Certes, il était couché sur le côté. Mais l'une de ses extrémités semblait surélevée. Ils ont compris que cela était dû à une pente de 12 % du terrain au bord d'un cratère.
Du point de vue de l'alimentation électrique, l'équipe d'ingénieurs a reçu un coup dur, puisque le "sommet" de l'atterrisseur repose désormais sur le sol. Un grand panneau solaire situé au sommet du véhicule était censé recueillir de l'énergie. Il aurait pu être utile s'il avait été orienté vers la partie de l'horizon où se trouve le Soleil. Cependant, en raison de l'orientation de l'atterrisseur, cette extrémité était dirigée à l'opposé du Soleil.
Cela signifie que toute l'énergie fournie à Odysseus l'était par l'intermédiaire d'un seul panneau solaire situé sur le côté de l'atterrisseur, qui était alors orienté vers le haut. Selon Altemus, ce panneau produit environ 170 watts d'énergie. C'est plus qu'il n'en faut pour faire fonctionner l'atterrisseur, mais pas pour utiliser simultanément le puissant émetteur Quasonix qui envoie des données à large bande vers des antennes paraboliques sur Terre. Ce dernier nécessite une puissance de 210 watts.
Le choix qui s'offrait à Intuitive Machines était de continuer à faire fonctionner Odysseus pendant plusieurs jours avec une puissance réduite, alors que le soleil s'abaissait à l'horizon, ou d'utiliser le jus lorsqu'il disposerait de bonnes communications en visibilité directe avec les grandes antennes paraboliques de retour sur Terre. Cela signifierait la perte de la plupart des fonctions dès mercredi.
"La question est de savoir si l'on veut boiter et rester en vie alors que tout est éteint. a déclaré M. Altemus. "Ou voulez-vous aller sur Quasonix, quand vous avez la grande oreille à l'écoute, et obtenir toutes les données que vous pouvez ? C'est la décision que nous avons prise : aller chercher toutes les données. L'important n'est pas de savoir combien de temps on reste en vie. Ce qui compte, c'est la quantité d'informations que l'on peut tirer de cette mission.
Les ingénieurs ont également pu répondre à un autre mystère. Ils recevaient des communications des quatre antennes de l'atterrisseur, mais deux d'entre elles renvoyaient des messages en grande partie incompréhensibles. Il s'avère que le signal étouffé qu'ils recevaient de ces deux antennes rebondissait sur la surface de la Lune parce que les antennes étaient orientées vers le bas. Les opérateurs de la mission ont pu moduler le signal pour obtenir un flux de données propre.
En conséquence, l'équipe d'Intuitive Machines s'attend à recevoir de bonnes données de cinq des six charges utiles de la NASA à bord. Seules les caméras stéréoscopiques de l'expérience Lunar Plume-Surface Studies, destinées à capturer les effets du panache du moteur de l'atterrisseur lors de son interaction avec la surface lunaire, ne répondent pas. Altemus a déclaré qu'il pensait que cette charge utile avait été endommagée lors de l'atterrissage. La plupart des charges utiles commerciales fonctionnent comme prévu.
En repensant aux 12 jours qui se sont écoulés depuis le lancement de l'atterrisseur Intuitive Machines à bord d'une fusée Falcon 9, M. Altemus a déclaré que la mission avait connu 11 crises. La première d'entre elles s'est produite peu après que l'étage supérieur de la fusée Falcon 9 a lancé l'engin spatial dans une injection translunaire. Les traqueurs d'étoiles à bord du vaisseau spatial sont tombés en panne.
"Nous n'avions aucun moyen de naviguer dans l'espace", a déclaré M. Altemus. "Nous avons donc roulé et culbuté doucement dans l'espace. La batterie ne changeait pas. Nous ne pouvions pas orienter le vaisseau spatial. Nous perdions la communication. Quelques heures après avoir quitté le pas de tir, nous avons failli perdre le vaisseau spatial.
Les opérateurs de la mission ont finalement réussi à rétablir la communication avec l'atterrisseur et, après avoir diagnostiqué le problème, ont réussi à modifier un paramètre qui a réinitialisé les traceurs d'étoiles. À ce moment-là, Odysseus n'avait plus que trois heures d'autonomie. Altemus a déclaré que des crises comme celle-ci, et la perte des télémètres, se sont répétées à maintes reprises. "Cette mission nous jetait sans cesse des alligators, et nous les réduisions à des tortues serpentines parce qu'elles ne font pas aussi mal", a-t-il déclaré.
Si l'on part du principe qu'il y a 70 % de chances de se remettre d'une de ces crises, mais qu'il faut faire face à 11 crises différentes sur le chemin de la Lune, la probabilité de réussite de la mission est inférieure à 2 %.
"La raison pour laquelle nous avons réussi, c'est ici, notre peuple", a-t-il déclaré. "L'équipe que nous avions, ce qu'elle a fait, oh mon Dieu. Ils n'ont jamais abandonné. La persévérance, la résilience, la puissance des gens que nous avons dans cette équipe. C'est pour cela que nous sommes sur la Lune".
Il y a plusieurs façons de juger Ulysse. Certains ont entendu dire que l'atterrisseur s'était renversé et en ont déduit que c'était un échec. D'autres considèrent que la Chine ou l'Inde ont réussi à poser des atterrisseurs de taille similaire sur la Lune et y voient l'échec de l'ingéniosité américaine. Les États-Unis ne sont même plus capables de faire atterrir un vaisseau spatial sur la Lune ?
Mais c'est un point de vue ignorant. En réalité, la NASA est ravie des performances d'Intuitive Machines. L'industrie aérospatiale dans son ensemble comprend ce à quoi cette entreprise s'est attaquée et se réjouit de son succès. La plupart des clients qui volent à bord d'Odysseus obtiennent les données pour lesquelles ils ont payé.
En réalité, Intuitive Machines est une entreprise privée qui emploie environ 250 personnes sur ce programme d'atterrisseur lunaire. Cela représente une petite fraction des ressources que les programmes spatiaux nationaux consacrent généralement à ces initiatives. Grâce à toutes les données qu'elle a recueillies, Intuitive Machines et ses clients peuvent être sûrs que l'entreprise réussira l'atterrissage la prochaine fois.
Et il y aura une prochaine fois, car les atterrisseurs lunaires commerciaux construits par des entreprises privées aux États-Unis ont coûté environ 100 millions de dollars, au lieu du demi-milliard de dollars que le gouvernement aurait dépensé pour une mission spécialisée et ponctuelle sur la Lune.
Voici pourquoi je pense qu'il s'agit d'une réussite vraiment remarquable. Il y a 18 ans, une entreprise de taille similaire, SpaceX, a traversé des épreuves et des turbulences avant de lancer sa première fusée, la Falcon 1. Les fusées sont dures, mais les engins spatiaux qui doivent atterrir en douceur sur la Lune le sont tout autant. Je dirais qu'un atterrisseur lunaire comme Odysseus est aussi compliqué, sinon plus, qu'un booster relativement simple comme le Falcon 1.
Le premier lancement du Falcon 1 en 2006 a échoué. Son moteur a pris feu 30 secondes après le décollage et des morceaux du booster se sont abîmés dans l'océan Pacifique, près de l'atoll de Kwajalein. Un an plus tard, le deuxième lancement a échoué en raison d'un problème avec l'étage supérieur du booster. Un an plus tard encore, une troisième tentative de lancement échoue. Près de vingt ans plus tard, SpaceX est la société de fusées la plus performante au monde. Elle a construit une autoroute vers l'orbite. Intuitive Machines tente de prolonger cette autoroute jusqu'à la Lune.
Contrairement au Falcon 1 initial, Odysseus a volé jusqu'à la Lune lors de sa toute première sortie et a atterri en douceur. Depuis, il n'a cessé de téléphoner à la maison et d'envoyer un flux important de données. C'est une belle victoire.