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À l'intérieur de la course pour livrer des colis sur la lune

À l'intérieur de la course pour livrer des colis sur la lune


John Thornton, PDG d’Astrobotic, au bureau de la société dans le Strip District de Pittsburgh. Photo: Ross Mantle

Astrobotic, basée à Pittsburgh, sera la première entreprise privée à effectuer un atterrissage lunaire

1*nihun0YvR1WFs2Uq2QFX w - À l'intérieur de la course pour livrer des colis sur la luneDans Au début de 2019, l'organisation israélienne SpaceIL a lancé un petit vaisseau spatial appelé Beresheet de Cap Canaveral, en Floride, avec une mission simple: devenir le premier vaisseau spatial privé à atterrir sur la lune.

Le 11 avril, alors que le débarquement de Beresheet était diffusé à travers le monde, John Thornton, directeur général d’une société spatiale privée appelée Astrobotic, rassembla son équipe autour d’un projecteur situé dans l’angle de son bureau au centre-ville de Pittsburgh. Thornton avait des sentiments mitigés à propos de l'atterrissage. En tant que personne qui a passé toute sa carrière à plaider pour un retour sur la lune, il était heureux pour SpaceIL. Mais il espérait aussi qu'Astrobotic le ferait en premier.

Le voyage de deux mois de Beresheet de l’orbite terrestre à la lune s’était déroulé sans heurts et tout semblait indiquer que l’atterrisseur de la taille d’un lave-vaisselle allait atterrir dans les limites de Mare Serenitatis, un bassin volcanique situé au nord de la lune. Mais quelques minutes avant l’arrivée du vaisseau spatial, l’un des collègues de Thornton a senti des problèmes. "Nous pourrions dire par les visages des gens à [Beresheet] mission contrôle que quelque chose était hors tension », a déclaré Thornton.

Quelques instants plus tard, le moteur principal de Beresheet est tombé en panne. Quand il est revenu en ligne, le contrôle de mission avait perdu la communication avec l'engin. Tous les signes indiquaient un atterrissage forcé. Avant que Beresheet ne soit déconnecté, il renvoyait une photo richement détaillée de la surface lunaire.

«Ils se sont vraiment rapprochés», a déclaré Thornton quelques heures plus tard. «Ils n’ont pas survécu, mais ils ont quand même prouvé qu’il n’était pas nécessaire d’être une superpuissance pour se rendre sur la lune. Vous pouvez toujours vous y mettre et avoir une sacrée bonne chance pour faire cet atterrissage. Et c’est exactement ce que nous avons l’intention de faire. "

SpaceIL va essayer à nouveau. Mais d’abord, il doit construire un nouvel atterrisseur. Avec la société israélienne hors d’usage dans un avenir prévisible, Astrobotic sera la première entreprise privée au monde à atterrir sur la lune.

Supposons que vous souhaitiez envoyer du matériel scientifique, une capsule témoin ou les cendres de votre grand-mère sur la surface lunaire, mais que vous n’êtes ni la NASA ni Jeff Bezos. Vous payez donc quelqu'un pour tout organiser à votre place. Thornton veut être ce quelqu'un.

"Nous sommes confiants et excités de pouvoir être les prochains", a déclaré Thornton. «Nous pouvons apprendre de [Beresheet] et bien faire les choses. "

Avec seulement 19 employés, les ambitions d’Astrobotic sont extraites d’un roman de science-fiction. Thornton et son équipe espèrent établir un service de messagerie sur la Lune - le premier du genre - avec des missions régulières, voire annuelles, sur le dos de roquettes de sociétés comme United Launch Alliance (ULA) et SpaceX. Supposons que vous souhaitiez envoyer du matériel scientifique, une capsule témoin ou les cendres de votre grand-mère sur la surface lunaire, mais que vous n’êtes ni la NASA ni Jeff Bezos. Vous payez donc quelqu'un pour tout organiser à votre place. Thornton veut être ce quelqu'un.

Un modèle de l’atterrisseur lunaire Peregrine d’Astrobotic. Photo: Ross Mantle

La première mission d’Astrobotic sur la Lune est prévue pour le début de 2021 et utilisera l’atterrisseur lunaire Peregrine de la société - une sorte de fourgon de courrier interplanétaire mesurant 8 pieds sur 6 et ressemble à une grille de barbecue en forme de bouilloire géante. Il peut transporter jusqu'à 198 livres de fret.

Jusqu'à présent, Astrobotic compte 13 clients avec une gamme de pedigrees. La NASA a un contrat avec Astrobotic, tout comme Agencia Espacial Mexicana, l’agence spatiale gouvernementale mexicaine. Caterpillar, fabricant d’équipements de construction et d’exploitation minière, est désormais un partenaire officiel, tout comme le géant allemand de la logistique DHL. Une fois que Astrobotic aura atterri sur la lune, DHL pourra ajouter des options d’expédition hors du monde sur son site Web.

Ensuite, il y a les contrats les plus improbables. Une société souhaite envoyer des restes humains sur la Lune - appelés de manière créative «sépultures spatiales» - et une autre envisage d'envoyer une capsule contenant des messages de plus de 80 000 enfants du monde entier. MoonArk de Carnegie Mellon, un croisement entre une capsule témoin et une pièce de musée contenant des centaines d’images, de poèmes, d’objets et d’œuvres d’art de plus de 250 collaborateurs. (Parmi certains des contenus les plus bizarres de MoonArk, il y a l'ADN d'une chèvre génétiquement modifiée et un flacon contenant le sang de 33 artistes.)

Si Astrobotic réussissait, il pourrait ouvrir la voie à de plus grands efforts d'exploration lunaire, permettant ainsi aux agences spatiales, aux entreprises et, en définitive, aux individus d'accéder à la Lune de manière radicalement nouvelle. Cela pourrait inclure les bases lunaires où les engins spatiaux se ravitaillent en carburant avant de partir à l'exploration de recoins plus profonds du système solaire, ou les opérations minières, de fabrication et de télécommunication, qui travaillent sans relâche pour extraire et réutiliser des ressources lunaires. Thornton veut faire pour la Lune ce que le chemin de fer a fait pour les États-Unis: ouvrir un itinéraire rapide, sûr et fiable qui aidera à établir un pipeline de marchandises et, plus tard, d’êtres humains. Thornton dit que tout cela est possible.

Mais la première chose est la première.

«À l'heure actuelle, tous nos efforts sont concentrés sur une chose: atterrir en toute sécurité sur la lune», m'a dit Sharad Bhaskaran, directeur de mission chez Astrobotic. "Tout le reste doit attendre."

Une maquette de la batterie pour l'atterrisseur Peregrine. Photos: Ross Mantle

1*aNYRkmk6NFjRB3Jfk8eGwA - À l'intérieur de la course pour livrer des colis sur la luneTLa lune n'est pas un endroit terriblement excitant. La lune n'a rien à voir avec la Terre. C'est pauvre en ressources et n'a probablement jamais été capable de supporter la vie. Mais la lune a un avantage singulier en tant que destination pour l’exploration spatiale: elle n’est qu’à trois jours.

Cela fait de la lune un bon test avant une odyssée martienne et des voyages au-delà. Et la lune peut ne pas être aussi stérile qu'il y paraît. Les données orbitales montrent des dépôts de glace lunaire, qui peuvent être utilisés pour le maintien de la vie et la radioprotection. Le régolithe lunaire - la couche de poussière et de sol qui recouvre les roches solides des planètes terrestres - pourrait potentiellement être exploité pour la construction d’habitats humains à long terme. Il peut même y avoir des ressources qui sont exportables vers la Terre, telles que l’isotope hélium-3, qui pourrait être utilisé dans la fusion nucléaire, ainsi que le palladium, l’iridium et le platine - métaux restants des collisions d’astéroïdes. Si la lune contient suffisamment d’eau, la planète pourrait devenir une station de ravitaillement en carburant pour les voyages interplanétaires. Lancer des missions depuis la lune avec du carburant fabriqué par la Lune serait plus facile et moins coûteux que de décoller de la Terre.

«Nous parlons de plus que de l'exploration. Nous parlons de développement », déclare Andy Aldrin, professeur associé au Florida Institute of Technology (et fils de l'astronaute Apollo 11 Buzz Aldrin). "Il est possible que les ressources lunaires soient utilisées de manière à changer fondamentalement la façon dont nous gérons l'espace."

«Cette fois, quand nous irons sur la lune, nous allons rester. Nous n'allons pas laisser des drapeaux et des empreintes de pas avant de rentrer chez nous sans y retourner avant 50 ans. »

Clive R. Neal, professeur de sciences géologiques à l’Université de Notre Dame et président émérite du Groupe d’analyse de l’exploration de l’exploration lunaire de la NASA, affirme que la perfection des voyages dans l’espace lunaire est essentielle pour la mise en place d’une économie spatiale robuste. "Et sans cela", dit-il, "l'exploration de l'espace humain ne sera pas durable".

Thornton sait tout cela. "Ce n'est pas que Mars ne se produira pas un jour", dit-il. "C'est juste que la lune est un excellent terrain d'entraînement pour savoir comment le faire correctement." Même Elon Musk, un ardent défenseur de la colonisation martienne, a récemment admis: "Nous aurons probablement une base sur la lune avant d'aller sur Mars."

John Thornton. Photos: Ross Mantle

La race humaine était déjà sur la Lune, mais, comme l’a dit John M. Logsdon, fondateur de l’Institut de politique spatiale de la George Washington University, «nous n’avions pas vraiment fait grand-chose quand nous étions là-bas». L'Union soviétique a atterri sur la Lune près de 20 fois entre 1966 et 1976, et six de ces missions - toutes réalisées par des Américains - ont été effectuées. Au cours des 43 années écoulées, plusieurs agences spatiales - y compris le Japon et l'Agence spatiale européenne - ont envoyé des engins spatiaux occasionnels en orbite autour de la lune, mais le premier engin à atterrir sur la lune depuis l'ère Apollo était le chinois Chang'e 3, en 2013.

Après des années de négligence, la lune est devenue un ticket de prédilection. En janvier dernier, la Chine est entrée dans l'histoire en devenant le premier pays à atterrir un engin spatial au loin de la lune. L'Inde prévoit son propre atterrissage lunaire pour plus tard cette année. Et maintenant, les Américains se tournent de nouveau vers la lune.

Les experts disent que, mis à part le gouvernement Kennedy, aucun président n'a été investi dans le retour des États-Unis sur la Lune en tant que président Trump. En décembre 2017, Trump a signé la Directive de politique spatiale 1, signalant le retour immédiat de l'Amérique sur la Lune, suivie d'une mission humaine sur Mars. «C'était comme aller sur la lune et le faire rapidement», m'a dit Logsdon.

Trump a également rétabli le Conseil national de l'espace et ordonné à la NASA d'investir dans des partenariats commerciaux avec le secteur privé afin d'accélérer les choses. En août dernier, la NASA a annoncé ses services commerciaux de charge utile lunaire (CLPS), qui demandaient à des entreprises privées de soumettre des propositions de «services de livraison pour de petites charges utiles lunaires».

L’idée est de créer une flotte de sociétés commerciales concurrentes capables de fournir un canal de livraison vers la Lune - ce qui signifie que la NASA peut s’élever plus rapidement et moyennant beaucoup moins d’argent que si elle faisait tout elle-même. Un service de navette est largement considéré comme le premier pas vers la colonisation.

"Cette fois-ci, lorsque nous irons sur la lune, nous allons vraiment rester", a déclaré à la presse Jim Bridenstine, administrateur de la NASA, plus tôt cette année. "Nous n'allons pas laisser des drapeaux et des empreintes de pas et ensuite rentrer à la maison sans y retourner avant 50 ans."

Astrobotic est l'une des neuf sociétés retenues par la NASA pour son programme CLPS. Plus tôt cette année, la NASA a dévoilé son premier ordre de tâche - une liste des charges utiles qu’elle souhaite envoyer sur la Lune - pour lequel les entreprises doivent maintenant se faire concurrence. La NASA a annoncé qu'elle annoncerait le premier contrat signé en mai.

Thornton est convaincu qu'Astrobotic a une longueur d'avance sur la compétition. Entre autres, la société existe depuis 2007. À titre de comparaison, deux des sociétés figurant sur la liste CLPS de la NASA - Orbit Beyond, du New Jersey, et Firefly Aerospace, du Texas - ont toutes deux été fondées l’année dernière. sur le développement de la technologie des fusées. Et tandis que d'autres entreprises de la SPDP utilisent également un modèle commercial de paiement à l'acte, Astrobotic est le seul à proposer une liste publique de plusieurs clients payants. Même le poids lourd de l'industrie, Lockheed Martin, joue ses cartes contre sa poitrine. «Nous ne pouvons partager aucun client pour le moment, mais nous prévoyons d'utiliser des charges commerciales qui permettent de générer des revenus», m'a dit Joe Landon, vice-président des programmes avancés chez Lockheed Martin. Thornton insiste sur le fait que Astrobotic détient actuellement environ 90% des parts de marché dans l'espace de livraison lunaire.

Chad Anderson, PDG de Space Angels et un capital-risqueur respecté qui a investi dans des startups telles que SpaceX, a investi de l’argent dans Astrobotic après avoir entendu le plan commercial de Thornton. «Nous avons très bien connu le marché et il est devenu assez clair de savoir qui sait ce qu’ils font et qui ne le fait pas», déclare Anderson.

L’année dernière, la NASA a fait confiance aux efforts de la société lorsque celle-ci lui a attribué l’un de ses trois contrats d’un montant de 44 millions de dollars pour le développement de technologies destinées à faire progresser l’exploration spatiale. ULA et Blue Origin sont les deux seules entreprises à avoir obtenu un contrat.

«Quand j’ai appris la nouvelle, j’ai eu du mal à y croire», m’a dit Anderson. "Je veux dire, vous avez ULA, vous avez Jeff Bezos, et ensuite vous avez notre petite société d'alunissage à Pittsburgh."

En partant du haut, dans le sens des aiguilles d'une montre: une zone de travail sur la High Bay, un entrepôt de deux étages situé au rez-de-chaussée d'Astrobotic, dans le bureau situé au centre-ville de Pittsburgh; un gros plan d’une chambre à vide utilisée pour simuler l’environnement spatial; une roue de seau détachée, utilisée pour creuser une tranchée à travers un régolithe lunaire. Photos: Ross Mantle

1*lMEPjmEkQNwu0UP5VolEaQ - À l'intérieur de la course pour livrer des colis sur la luneUNEStrobotic occupe deux étages d’un immeuble en brique rouge du centre-ville de Pittsburgh, juste à côté du siège de l’Opéra de Pittsburgh et de l’autre côté du Best Tacos d’Edgar, une cantina minable qui sert apparemment les meilleurs tacos de la ville. Le bureau est une bonne imitation d'un cabinet comptable des années 1970, avec son tapis usé et ses cabines grises. La seule preuve que quelque chose d’enthousiasmant se passe ici est un schéma technique occasionnel et, dans le cas d’un bureau particulier, une bonne dose de Guerres des étoiles souvenirs.

La majeure partie de l’action se déroule dans ce qu’on appelle la grande baie, un entrepôt de deux étages situé au rez-de-chaussée du bâtiment. C’est là que l’équipe d’ingénierie Astrobotic construit l’atterrisseur Peregrine.

Bien que cela puisse paraître étrange, Peregrine est une merveille d’ingénierie. Lors de sa première mission, Peregrine se déplacera en orbite autour de la fusée Atlas 5 d’ULA, l’une des variétés de plus en plus nombreuses d’engins spatiaux disponibles dans le commerce et abordables. La conception de l’atterrisseur permet également d’attaquer à bord de la fusée Vulcan d’ULA, ainsi que des fusées Falcon 9 et Falcon Heavy de SpaceX.

Environ deux heures après qu'Atlas 5 ait dégagé l'atmosphère, Peregrine se détache et flotte dans l'espace. L'atterrisseur sera alors entièrement autonome. L’un des cinq moteurs de Peregrine s’activera, poussant l’atterrisseur hors de l’orbite terrestre et le mettant sur une trajectoire pour la lune. Tout cela se passera en quelques heures. Dix-huit jours plus tard - Peregrine se déplacera lentement pour économiser du carburant - l'engin se préparera à l'atterrissage en engageant son système de propulsion dans une série de manœuvres de freinage. Pendant ce temps, un système d'atterrissage automatisé aidera à guider l'engin vers la surface. Chacune des quatre jambes de Peregrine a été conçue pour se comprimer au toucher afin d’absorber le choc de l’atterrissage et de stabiliser l’engin.

L'ingénieur en avionique principal, Tom Hinckley (en haut), décrit une procédure de test sur un oscilloscope, un appareil utilisé pour mesurer des signaux électriques. Photos: Ross Mantle

On ne sait pas ce qui ne va pas lors de l’atterrissage de Beresheet. Thornton soupçonne un dysfonctionnement de son unité de mesure inertielle, qui communique l’état des moteurs de l’engin spatial au système de navigation central. Une fois que Thornton aura confirmé l'erreur, il examinera de plus près le système d'atterrissage de Peregrine pour s'assurer qu'Astrobotic ne commettra pas la même erreur.

«L'espace est un environnement impitoyable. Même les grandes entreprises et les organisations bien financées telles que la NASA commettent des erreurs », déclare Thornton à propos de l’incident de SpaceIL. «Nous devons comprendre cela et en tirer les leçons - et bien faire les choses la prochaine fois.»

Peregrine est conçu comme un ensemble de plates-formes entrelacées, ou ponts, avec des charges utiles de différentes tailles et poids empilés sur le dessus et fixés par le bas, comme des blocs Tetris. Pour sa première mission, la capacité de charge totale de Peregrine sera de 198 livres, dont 121 livres réservés à la NASA. Les ponts ouverts de Peregrine facilitent l’empilement des expéditions et permettent à différents types d’équipements de fonctionner simultanément. Par exemple, il peut être nécessaire de tirer une perceuse directement dans le sol, tandis que le bras d'une excavatrice peut nécessiter un déploiement latéral.

Une partie de la charge utile de Peregrine restera à bord après l’atterrissage, tandis que le reste voyagera sur la surface à l’aide d’un rover lunaire. La mission disposera de 10 jours terrestres ou d'un jour lunaire pour mener ses opérations, puis Peregrine se déconnectera et se fermera d'elle-même. "Nous ne sommes pas conçus pour survivre à la nuit lunaire, mais [this is] juste notre première mission », dit Bhaskaran.

Peregrine est en cours de construction avec des composants principalement disponibles dans le commerce. Plus de 60 années de développement de l’espace ont rendu les composants d’un atterrisseur comme celui-ci de moins en moins coûteux, ce qui a permis aux petites entreprises comme Astrobotic d’entrer dans l’industrie de l’espace commercial de plus en plus lucrative.

«Tout ce que nous faisions, des processus aux équipements utilisés, a dû être modifié et rationalisé pour coûter environ 100 millions de dollars - ce qui est un peu moins que ce que la NASA demanderait pour une mission comme celle-ci», déclare Jeff Hopkins, senior. ingénieur propulsion chez Astrobotic.

Astrobotic est relativement nouveau dans le jeu spatial. La société a été séparée de Carnegie Mellon en 2007 par Thornton, qui venait de commencer ses études supérieures en génie mécanique, et par Red Whittaker, directeur du centre de robotique de terrain de Carnegie Mellon. Les deux s’étaient rencontrés lors de la construction de Scarab, un robot de la NASA destiné au forage lunaire.

Whittaker, qui est actuellement président et directeur scientifique d’Astrobotic, avait déjà entendu parler du Google Lunar X Prize, un concours de 30 millions de dollars incitant les équipes financées par des fonds privés à poser un robot sur la lune. Il a appelé Thornton dans son bureau. "Il était comme:" Voulez-vous faire cela avec moi? "" Se souvient Thornton. "Et moi, je me suis dit, 'Bon Dieu oui.'"

Vingt-neuf équipes se sont initialement inscrites pour participer. En 2017, il n'en restait que cinq. Beaucoup ont abandonné en cours de route, incapables de répondre aux exigences ou s’imaginant qu’elles n’atteindraient jamais leur objectif. Le concours a pris fin en mars 2018 sans vainqueur. (SpaceIL, la société israélienne derrière Beresheet, était également un ancien concurrent du prix Lunar X.)

Astrobotic s'est retirée de la compétition tôt en 2013. Thornton et Whittaker ont reconnu que la chronologie était irréaliste, mais ils savaient également qu'ils étaient sur le point de construire un atterrisseur lunaire de classe mondiale. Thornton a pris ses fonctions de PDG et a décidé de transformer l’orientation de la société d’une recherche purement académique en une entreprise commerciale privée. «Nous avons assisté à la montée en puissance de groupes tels que SpaceX et aux lancements commerciaux, et nous pensions pouvoir potentiellement reproduire une approche similaire pour les corps planétaires», a déclaré Thornton.

Thornton a décidé que le modèle de covoiturage qui fonctionnait si bien pour les fusées pourrait également fonctionner pour les atterrisseurs planétaires. Si des entreprises et des agences spatiales gouvernementales telles que la NASA étaient disposées à partager de l’espace sur des fusées fabriquées par des entreprises privées, pourquoi ne voudraient-elles pas également partager de l’espace sur un satellite lunaire?

Il a proposé une structure de paiement simple pour Peregrine: 1,2 million de dollars par kilo à embarquer, plus 2 millions de dollars supplémentaires par kilogramme si vous vouliez faire un tour sur le rover construit sur mesure. Astrobotic fournirait la propulsion, la navigation, le pouvoir et les communications. Mais comme personne n’avait réellement tenté de vendre de l’espace sur un atterrisseur auparavant, il n’existait aucun marché pour le produit d’Astrobotic - et donc aucun client.

Le directeur de mission Sharad Bhaskaran devant Polaris Rover chez Astrobotic. Polaris est un véritable mobile opérationnel. Il reposera sur l'atterrisseur Griffin, qui est environ deux fois plus grand que Peregrine. Un mobile plus petit, appelé CubeRover, conviendra à Peregrine. Photo: Ross Mantle

Alors Thornton a commencé à faire des appels impromptus. Il a approché les grands acteurs privés de l'industrie spatiale et presque toutes les agences spatiales gouvernementales dans le monde. Il a même approché certains de ses anciens concurrents dans le cadre du Google X Prize. «Nous avons essentiellement transformé le Google X Prize en un marché», déclare Thornton. "Je me suis dit, pourquoi ne pas proposer des tours à d’autres concurrents et les traiter comme des clients?" Cela a fonctionné - trois des clients actuels d’Astrobotic sont d’anciens concurrents du X Prize.

Depuis qu'il a envisagé Astrobotic comme une compagnie de transport, Thornton a pensé qu'il serait peut-être intéressant de contacter de véritables expéditeurs. Il a appelé FedEx, UPS et DHL. Seulement DHL, et c’est maintenant un sponsor officiel d’Astrobotic, avec le logo de la société collé sur le devant de Peregrine. «Ils peuvent maintenant dire qu'ils livrent sur la lune», plaisante Thornton.

Le partenariat avec DHL a également permis à Astrobotic d’ouvrir Peregrine au grand public grâce à un programme appelé DHL MoonBox. Les clients peuvent acheter de l'espace sur la boîte pour seulement 460 $ pour une capsule de 0,5 sur 0,125 pouces pouvant être remplie avec une variété de petits souvenirs, tels que des photos de famille, des bagues, des notes ou des écussons de famille. Selon Astrobotic, une famille sentimentale enverrait même une mèche de cheveux appartenant au chien de la famille.

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