« Franchement terrifiant » : comment les ingénieurs Blue Ghost de Firefly se préparent à atterrir sur la Lune

C'est comme lancer une fléchette et frapper dans le mille sur une cible en mouvement dans la ville voisine : c'est comme essayer d'atterrir un vaisseau spatial sur la lune. Avec une surface inhospitalière de cratères abrupts et de rochers peu pratiques, il n’y a pas de pistes d’atterrissage, pas de GPS, pas de contrôle du trafic aérien et personne pour aider si les choses tournent mal.

Ce week-end, Firefly Aerospace tentera de défier tous les pronostics et d'atterrir en toute sécurité sur la surface de la Lune avec son vaisseau spatial Blue Ghost, en atterrissant dans la région de Mare Crisium, sur la face visible de la Lune.

Une seule autre entreprise privée a réussi à atterrir sur la lune, et cet atterrissage n'a pas été un jeu d'enfant : l'atterrisseur Intuitive Machines Odysseus s'est coincé une jambe sur la surface rugueuse de la lune alors qu'il descendait et a fini par atterrir sur le côté , limitant sa durée de vie.

La pression est donc forte pour l'équipe Firefly, qui vise un atterrissage en douceur parfait dimanche – et nous avons parlé à un membre de cette équipe pour savoir comment ils espèrent y parvenir.

Kevin Scholtes est l'architecte des systèmes du futur de Firefly, ce qui signifie que son travail consiste à examiner les problèmes du futur. "J'aime dire aux gens que mon travail consiste à être perpétuellement insatisfait de là où nous en sommes et à nous pousser à aller plus loin", a-t-il déclaré à Digital Trends.

Lui et ses collègues attendent avec impatience la tentative d'alunissage de ce week-end, attendant de voir si leurs années de travail acharné ont équipé leur atterrisseur bien-aimé pour relever les nombreux défis que l'alunissage a à offrir.

"Tout le monde est définitivement sous tension en prévision de ce qui va se passer", a-t-il déclaré.

Faire confiance à l'ingénierie

Parmi toutes les choses effrayantes liées au fait d'essayer d'atterrir sur un objet situé à plus de 200 000 milles, c'est que vous ne pouvez pas contrôler manuellement un vaisseau spatial lunaire. Une fois le processus d’atterrissage commencé, le vaisseau spatial doit se diriger tout seul – c’est pourquoi l’agence spatiale japonaise a qualifié cette période de « 20 minutes de terreur » .

"Une fois que nous nous engageons à descendre, il est alors totalement autonome", a expliqué Scholtes. En raison de la distance à la Lune et des limites de la vitesse de la lumière, il existe un inévitable délai de communication de quelques secondes entre la Terre et le vaisseau spatial.

« Il n'est donc même pas possible de commander et de communiquer en temps réel avec l'atterrisseur. Nous faisons donc confiance à l'ingénierie. Nous faisons confiance à l'analyse. Nous faisons confiance au guidage et à la navigation à bord du véhicule. Nous sommes très conscients d'avoir pris la décision de nous engager et nous allons le mener jusqu'au bout.

En regardant par la fenêtre

L’humanité a peut-être réussi à atterrir sur la Lune il y a plus de 50 ans, mais ne vous laissez pas tromper en pensant qu’un alunissage est facile.

« Contre-intuitivement, l’un des plus grands défis dans cette démarche est simplement de savoir où l’on se trouve », a déclaré Scholtes.

Sans l'avantage du GPS pour fournir un positionnement précis, ni des astronautes à bord pour regarder par la fenêtre, un vaisseau spatial doit se ralentir pour passer d'un déplacement d'un mile par seconde à une vitesse d'atterrissage finale de seulement un mètre par seconde, et calculer avec précision sa propre position avec une précision de l'ordre du mètre.

"Cela peut être terrifiant parce que nous devons générer tout cela en interne", a expliqué Scholtes. "Nous devons faire cela de la même manière qu'un pilote le ferait, en regardant visuellement par la fenêtre, pour ainsi dire, et en disant : je reconnais ces caractéristiques et je peux dire approximativement à quelle vitesse je vais en fonction de cela."

Reconnaître ces caractéristiques n'est pas non plus facile, car la surface de la Lune est recouverte de cratères, grands et petits. Ceux-ci se ressemblent à différentes altitudes, ce qui rend difficile de savoir si vous voyez un grand cratère de près ou un petit cratère de plus loin.

"A une centaine de kilomètres d'altitude, un kilomètre d'altitude ou 10 mètres d'altitude, quand vous regardez la surface, vous voyez des cratères", a expliqué Scholtes.

Cela signifie que même avec des données de navigation idéales, il est toujours difficile de déterminer à quelle distance se trouve la surface à mesure que l'on s'en rapproche.

"Ne vous y trompez pas", a déclaré Scholtes, "atterrir sur la Lune est un défi incroyablement difficile."

Choisir l'endroit parfait

Grâce à la technologie moderne et aux caméras embarquées sur des engins spatiaux comme le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, nous avons la chance de disposer d'images impressionnantes de la surface de la lune capturées depuis l'orbite. Et ces images sont inestimables pour choisir un site d'atterrissage, mais avec une résolution de quelques mètres par pixel, les images ne peuvent pas montrer tous les dangers qu'un atterrisseur doit éviter.

"C'est une résolution assez faible pour détecter un gros rocher sur lequel vous êtes sur le point d'atterrir", a déclaré Scholtes.

Il y a cependant un avantage de l'environnement lunaire, c'est que son manque d'atmosphère signifie qu'il n'y a ni vent ni mouvement, donc il n'y a pas d'objets comme les nuages ​​qui projettent des ombres à la surface. Cet environnement statique signifie que si vous savez où se trouve le soleil, la longueur d’une ombre vous donne une très bonne idée de la taille d’un obstacle.

Blue Ghost est donc équipé d'une technologie appelée navigation relative au terrain, qui utilise une caméra montée sous le vaisseau spatial pour prendre des images du terrain en dessous et les associe à une carte embarquée de la surface. Ce type de navigation n'est devenu possible que récemment grâce aux progrès du traitement informatique, qui permettent à un ordinateur de bord de comparer rapidement les images entrant dans sa carte interne.

"Nous synthétisons à quoi la Lune est censée ressembler", à l'aide de l'ordinateur de bord, a expliqué Scholtes, "et faisons essentiellement une comparaison entre cela et ce que les caméras nous montrent."

Les différences entre la carte embarquée et les images réelles de la caméra peuvent indiquer au vaisseau spatial à quelle vitesse il se déplace et son orientation, ce qui permet au système de déterminer où se trouve exactement l'atterrisseur.

Ensuite, un deuxième système appelé évitement des dangers peut utiliser les mêmes données de caméra pour mettre en évidence tout danger potentiel comme des rochers ou des cratères, créant ainsi des cartes de danger qui montrent quelles zones sont potentiellement dangereuses pour tenter un atterrissage et lesquelles sont plus sûres.

Nids d'abeilles écrasables

Associés à une méthode de calcul de la distance par rapport à une surface à l'aide de lasers, appelée altimétrie laser, et à des données sur l'altitude relative et l'accélération collectées par des capteurs embarqués, ces systèmes peuvent déterminer où se trouve le vaisseau spatial par rapport à la surface et aider à le poser en douceur.

Si le vaisseau spatial arrive plus vite que prévu, il a un dernier tour dans son sac : ses jambes contiennent un matériau d'âme en nid d'abeille écrasable qui peut se froisser et absorber les impacts comme les zones de déformation d'une voiture.

Les capteurs situés aux pieds de l'atterrisseur indiquent quand ils ont entré en contact avec le sol solide et envoient un signal de coupure au moteur. À ce moment-là, espérons-le, l'atterrisseur se tient debout en toute sécurité sur la surface de la lune et est prêt à commencer ses opérations.

Course vers la lune

Blue Ghost n’est que l’une des missions lunaires privées actuellement en cours. En plus de l'atterrisseur Firefly, deux autres atterrisseurs lunaires sont actuellement en route vers la Lune, et un autre devrait être lancé l'année prochaine.

Mais cela ne signifie pas qu’il existe des sentiments négatifs entre les entreprises concurrentes. Scholtes a déclaré qu’ils espéraient plutôt le succès de tous.

"Nous nous encourageons beaucoup les uns les autres", a-t-il déclaré. «Nous soutenons beaucoup Intuitive Machines, nous soutenons ispace et Astrobotic. Nous voulons vraiment les voir réussir – en partie parce que leur succès est notre succès. Ce que nous voulons vraiment faire, c’est convaincre les contribuables américains et les citoyens du monde entier que la Lune mérite d’y retourner. »

Les sociétés partagent des informations et plusieurs font partie d'un programme de la NASA appelé Commercial Lunar Payload Services, ou CLPS. Mais chaque entreprise suit sa propre direction et prend ses propres décisions, dans l’espoir de trouver quelle approche fonctionne le mieux.

Pour l’instant, « nous essayons de nous concentrer sur la réussite de l’atterrissage pour nous », a déclaré Scholtes, « et nous espérons ensuite qu’un bon ami de l’autre côté de la lune réussira son atterrissage peu de temps après ».

Ce week-end, tout le monde croisera les doigts en prévision de cet exploit ambitieux qui aura demandé des années de préparation et de travail. « Tout dans ce processus est franchement terrifiant », a déclaré Scholtes. "C'est une chose terrifiante et incroyablement audacieuse à tenter."