Le premier atterrisseur lunaire d’Intuitive Machines officiellement perdu le pouvoir aujourd’hui après avoir passé sept jours sur la lune. L’atterrisseur est entré dans l’histoire en étant le premier matériel américain à atteindre la surface lunaire depuis 1972 et le premier vaisseau spatial de construction privée à atterrir sur la Lune. Mais l’atterrisseur, baptisé Odysseus, restera dans les mémoires pour une autre raison : son système de propulsion.
Ce système de propulsion, qui utilise une combinaison d’oxygène liquide cryogénique et de méthane liquide, pourrait débloquer de nouvelles capacités dans l’espace et réduire les risques des futures missions d’autres fournisseurs commerciaux.
Avant la mission IM-1 d’Intuitive Machines, aucun atterrisseur n’avait jamais utilisé cette combinaison de propulseurs. S’ils vous semblent familiers, c’est parce qu’ils sont utilisés dans des moteurs de fusée hautes performances, comme le Raptor de SpaceX, le BE-4 de Blue Origin et l’Aeon R de Relativity Space.
Mais les atterrisseurs – et la plupart des engins spatiaux aujourd’hui – utilisent des propulseurs « stockables dans l’espace » ou hypergoliques, comme l’hydrazine ou le tétroxyde d’azote, qui peuvent être stockés passivement mais sont hautement toxiques. En revanche, les « cryogènes » sont plus efficaces, plus énergétiques et considérablement moins dangereux, mais ils doivent être activement refroidis à des températures très, très basses.
Cela présente des défis uniques. Parce que les carburants doivent être conservés très froids, ils ne peuvent être stockés avant le décollage que pendant une très courte période. Pour contourner ce problème, Intuitive Machines et SpaceX ont commencé à alimenter le moteur VR900 de l’atterrisseur de classe Nova-C (construit par IM) trois heures seulement avant le décollage, alors que la fusée était sur la rampe de lancement et que le vaisseau spatial était déjà à l’intérieur du carénage de charge utile. C’est tout sauf typique.
C’est tellement inhabituel que SpaceX ait dû développer des capacités entièrement nouvelles pour alimenter l’atterrisseur, a déclaré Bill Gerstenmaier, vice-président de la construction et de la fiabilité des vols de SpaceX, lors d’une conférence de presse le 13 février. deuxième étage de la fusée Falcon 9 et ajout d’un adaptateur pour accéder au carénage de la charge utile lorsqu’il était déjà accouplé au véhicule.
Les deux compagnies ont effectué deux répétitions générales humides avant le lancement ; des problèmes de chargement du propulseur ont entraîné le report de la première tentative de lancement d’un jour, au 15 février. Après le lancement réussi, Intuitive Machines a également rencontré un bref problème de refroidissement de la conduite d’alimentation en oxygène liquide, ce qui a pris plus de temps que prévu. Une fois le propulseur suffisamment refroidi, les contrôleurs de vol ont réussi à faire démarrer le moteur dans l’espace pour la première fois le lendemain.
Parce que l’entreprise utilisait de l’oxygène liquide et du méthane liquide, qui sont très efficaces, elle a pu emprunter une trajectoire plus directe vers la lune. Le vaisseau spatial n’a dû traverser qu’une seule fois la ceinture de Van Allen, une zone à fort rayonnement autour de la Terre, ce qui a réduit l’exposition du vaisseau spatial aux particules nocives de haute énergie.
Deux moteurs VR900 seront également utilisés sur le vaisseau spatial « Nova-D » beaucoup plus grand d’Intuitive Machines, pour envoyer 500 à 750 kilogrammes de charge utile sur la Lune. (L’atterrisseur Nova-C a une capacité de charge utile de 100 kilogrammes.)
Les atterrisseurs Nova-C et Nova-D seront loin d’être le dernier vaisseau spatial à utiliser des propulseurs cryogéniques dans l’espace. L’étage de démarrage à haute énergie d’Impulse Space, Helios, utilisera des cryogènes pour livrer des charges utiles directement en orbite géostationnaire, a expliqué le PDG Tom Mueller dans une interview de janvier.
« Les gens ont déjà parlé de faire de grandes étapes avec des hypergols, et je pense simplement que vous parlez de tonnes de propulseur et que le prix et le coût de la sécurité sont tout simplement exorbitants », a-t-il déclaré. « Donc, utiliser des propulseurs à très faible coût et à très haute énergie comme l’oxygène liquide et le méthane liquide est en quelque sorte une évidence. »
L’une des six charges utiles scientifiques et de recherche de la NASA qu’Odysseus a transportées à la surface a également directement exploité le système de propulsion cryogénique. La déclaration de la jauge de masse radiofréquence du Glenn Research Center de l’agence utilise des ondes radio et une antenne pour mesurer la quantité de propulseur disponible dans les réservoirs du moteur. Cette technologie pourrait être vitale pour mesurer les niveaux de carburant des engins spatiaux lors de missions spatiales de longue durée, en particulier parce que le « slosh » peut rendre difficile la mesure de liquides en microgravité.
Cette question revêt une importance particulière pour la NASA, car les missions Artemis de l’agence visant à ramener des humains sur la surface lunaire dépendent de vaisseaux spatiaux utilisant des propulseurs cryogéniques – principalement le Starship Human Landing System de SpaceX et Blue Moon de Blue Origins. Ces missions nécessiteront le transfert de grandes quantités de fluides cryogéniques des dépôts en orbite vers le vaisseau spatial ; Même si ces fluides devront rester en orbite bien plus longtemps que ne l’était Ulysse en transit vers la Lune, la mission IM-1 ouvre toujours la porte à une utilisation cryogénique dans l’espace.