| Organisation | ISAS |
|---|---|
| Constructeur | NEC |
| Programme | MUSES |
| Domaine | Exploration de la Lune |
| Statut | Mission achevée |
| Autres noms | MUSES-A |
| Lancement | depuis le Centre spatial de Kagoshima |
| Lanceur | M-3SII-2 |
| Fin de mission | |
| Identifiant COSPAR | 1990-007A |
| Masse au lancement | 197 kg |
|---|---|
| Dimensions | ∅ 1,4 m. x 0,79 m. |
| Propulsion | 8 x 23 N. et 4 x 3N. |
| Ergols | Hydrazine |
| Masse ergols | 42 kg |
| Contrôle d'attitude | Stabilisé par rotation |
| Source d'énergie | Cellules photovoltaïques |
| Puissance électrique | 110 Watts |
| Périapside | 422 km |
|---|---|
| Apoapside | 49 200 km |
| MDC | Détecteur de poussières |
|---|
| Charge utile | Sous satellite Hagoromo (12 kg) |
|---|
Hiten ou MUSES-A est une sonde spatiale lancée en vers la Lune par l'institut scientifique japonais ISAS . Hiten est la première sonde lunaire du Japon et le premier engin du programme spatial MUSES destiné à mettre au point de nouvelles techniques spatiales. Dans le cas d'Hiten l'objectif est de tester différentes manœuvres nécessaires pour l'exploration du système solaire telles que l'insertion en orbite autour d'un autre corps céleste, l'assistance gravitationnelle et l'aérofreinage. D'une masse inférieure à 200 kilogrammes l'engin spatial est quasiment dépourvu d'instruments scientifiques et il emporte un petit sous-satellite Hagoromo qui doit être placé en orbite autour de la Lune.
Hiten est placé en orbite en janvier 1990 par le lanceur léger à propergol solide M-3SII-2 développé par l'ISAS pour répondre à ses besoins. A la suite d'une défaillance partielle du dernier étage du lanceur, l'engin spatial, qui devait être placé sur une orbite terrestre haute lui permettant de survoler la Lune, se retrouve sur une orbite plus basse que prévue. Il parvient néanmoins après plusieurs manœuvres à rehausser son apogée, à survoler la Lune et à placer en mars 1990 le sous-satellite Hagoromo en orbite autour de celle-ci. Le Japon devient ainsi la troisième nation à réussir cet exploit. En 1991 Hiten effectue pour la première fois dans l'histoire spatiale une manœuvre d'aérofreinage en traversant l'atmosphère terrestre à basse altitude (environ 120 kilomètres) dans le but de modifier son orbite sans avoir à consommer de carburant. En octobre 1991 il est placé sur une orbite le faisant passer par les points de Lagrange L4 et L5 du système Terre-Lune. En février 1992 il utilise sa propulsion pour se placer en orbite autour de la Lune avec un périgée abaissé à 422 kilomètres. Deux mois plus tard le reste des ergols est utilisé pour précipiter la sonde spatiale sur le sol lunaire ce qui met fin à la mission.
Hiten remplit tous les objectifs assignés à la mission. Le Japon devient la troisième puissance spatiale à réussir l'injection en orbite lunaire d'un engin spatial après les États-Unis et l'Union soviétique devançant ainsi l'Europe, l'Inde et la Chine. Enfin grâce à cette mission le Japon devient la première puissance spatiale à utiliser la technique de l'aérofreinage (freinage atmosphérique) pour modifier une orbite sans utiliser d'ergols.
Contexte
A compter de la fin de décennie 1960 de nouvelles nations spatiales (Chine, Europe, Inde, Japon) émergent progressivement après les États-Unis et l'Union soviétique. Le Japon est la première des nouvelles nations spatiales à se lancer dans l'exploration du système solaire à la fin des années 1980, alors qu'elle a déjà acquis un solide savoir-faire dans le domaine des satellites scientifiques (dont les missions Sakigake et Suisei qui avaient survolé la comète de Halley) et d'application. Pour ce faire l'ISAS, qui est l'agence spatiale japonaise dédiée aux missions scientifiques (absorbé par la suite par l'agence spatiale japonaise JAXA), développe une série de démonstrateurs technologiques dans le cadre de son programme MUSES (Mu-launched Space Engineering Satellite). les satellites qu'elle développe sont conçus pour être placés en orbite par le lancer léger à propergol solide de l'ISAS Mu, ce qui limite fortement leur masse. Du fait de leur objectif avant tout technologique, les missions MUSES emportent une charge utile limitée. Le premier engin spatial de ce programme, lancé en 1990, est MUSES-A dont l'objectif principal est de tester la mise en orbite lunaire (Le programme MUSES comprendra également le radiotélescope spatial HALCA (MUSES-B) lancé en 1997 et la mission avec retour d'échantillon d'astéroïde Hayabusa (MUSES-C) lancée en 2003). A l'époque du lancement de MUSES-A, la Lune a été délaissée par les deux principales puissances spatiales qui développent des missions à destinations des planètes plus lointaines. La dernière sonde lunaire ayant volé avant MUSES-A était Luna 24, qui avait été lancée en (16 ans plus tôt). La sonde spatiale est construite par la société japonaise NEC[1],[2],[3].
Objectifs
Les objectifs assignés à la mission Hiten sont[4] :
- maitrise par le Japon des techniques permettant de déterminer l'orbite d'un engin spatial, de la modifier avec précision, d'échanger des données par voie radio avec un bon rendement ;
- utilisation du freinage atmosphérique de la Terre ;
- utilisation de l'assistance gravitationnelle de la Lune ;
- insertion d'un satellite en orbite autour de la Lune ;
- mesure de la quantité de poussière cosmique entre la Terre et la Lune.
Caractéristiques techniques
Hiten, dont les caractéristiques sont similaires à celles des satellites de télécommunications de l'époque, a la forme d'un cylindre de 1,4 mètre de diamètre et de 0,8 mètre de haut. Le petit sous-satellite Hagoromo est monté au sommet de l'engin spatial. Hiten pèse 197 kilogrammes dont 12 kilogrammes pour Hagoromo et 42 kilogrammes d'hydrazine qui alimente les moteurs-fusées utilisés pour le contrôle d'attitude et les corrections de trajectoire. La sonde dispose de 8 moteurs-fusées de 23 newtons de poussée et de 4 moteurs-fusées de 3 newtons. Des cellules solaires tapissent les côtés de la sonde et fournissent 110 watts d'énergie qui est stockée dans une petite batterie. La sonde est stabilisée par rotation autour de l'axe du cylindre. La vitesse de rotation est comprise entre 10 et 20,5 tours par minute. La sonde détermine son orientation dans l'espace et sa vitesse à l'aide de deux capteurs solaires, d'un viseur d'étoiles, d'un capteur d'horizon de Terre et de trois accéléromètres. Hiten emporte une unique expérience scientifique MDC (Munich Dust Counter) fourni par l'Université technique de Munich (Allemagne), dont le but est de mesurer la quantité de poussière présente entre la Terre et la Lune ainsi qu'un système de navigation optique expérimental ONS (Optical navigation camera system) reposant sur deux caméras dotées de capteur de type CCD (384 x 490 pixels) utilisant la Lune et les étoiles les plus brillantes pour communiquer aux opérateurs sur Terre la position de la sonde spatiale avec une précision de 1 minute d'arc[2],[3],[5].
Hagoromo
Hagoromo est l'orbiteur lunaire embarqué par Hiten. Il est baptisé du nom du voile porté par l'ange Hiten. Il pèse 12 kilogrammes et a la forme d'un polyèdre à 26 faces. La distance entre les faces opposées est de 36 centimètres. Il dispose d'une rétrofusée à carburant solide d'une masse de 4 kilogrammes pour l'insertion en orbite lunaire. Seize faces sont couvertes d'un millier de cellules solaires[pas clair] iridium-phosphore qui génèrent une puissance de 10 watts. Hagomoro dispose d'une liaison radio à deux voies qui permet de communiquer avec une station sur Terre en bande S via une antenne omnidirectionnelle dipolaire et d'un transpondeur. Le satellite n'embarque aucun instrument scientifique mais est conçu pour fournir des données sur son fonctionnement comme la température. L'équipement radio est tombé en panne le , avant l'insertion en orbite[6].
Déroulement de la mission
Lancement et survol de la Lune
Hiten est lancé depuis le Centre spatial de Kagoshima par une fusée de conception japonaise M-3SII-2 le . Comme toutes les missions japonaises ayant atteint l'espace, MUSES-B est alors rebaptisée (Hiten porte le nom d'un ange volant musicien du panthéon bouddhiste[7]). Il est placé sur une orbite terrestre fortement elliptique qui doit le faire passer à proximité de la Lune au cours de la mission lui permettant ainsi de larguer le sous-satellite Hagoromo à proximité de cette astre. Hagoromo devait alors réduire sa vitesse propre à l'aide de sa rétrofusée pour s'insérer en orbite autour de la Lune. Mais, suite à une performance non nominale du lanceur spatial, la vitesse d'injection de Hiten est inférieure de 50 mètres par seconde à la vitesse programmée ce qui réduit l'apogée à 290 000 km au lieu des 476 000 km prévus. Plusieurs corrections de trajectoire réalisées avec les moteurs de la sonde permettent de replacer Hiten sur son orbite nominale. Hiten parvient ainsi à survoler la Lune le et largue alors le sous-satellite Hagomoro. Ce dernier utilise sa rétrofusée pour se placer en orbite autour de la Lune. Les observations visuelles effectuées depuis la Terre permettent de vérifier que Hagomoro s'est placé en orbite (7 400 × 20 000 km) faisant du Japon la troisième puissance spatiale à réussir ce type de manœuvre devançant l'Europe, l'Inde et la Chine. Toutefois une panne antérieure au largage du système de télécommunications en bande S de Hagoromo ne permet pas d'obtenir une confirmation de ce résultat par la télémétrie[2],[8],[3],[5].
Première utilisation de l'aérofreinage
Hiten effectue ensuite des manœuvres qui lui permettent de simuler la trajectoire du futur satellite GEOTAIL. Par la suite, il survole à sept reprises la Lune. Son orbite est modifiée à deux reprises, le et le , en utilisant le freinage atmosphérique durant un survol à basse altitude (120 km) de la Terre. Le Japon est la première puissance spatiale à avoir recours à ce type de manœuvre. La vitesse est ainsi diminuée de plus de 4,5 mètres par seconde et l'apogée est abaissé de 23 000 km. Au cours du neuvième survol de la Lune, l'assistance gravitationnelle de celle-ci est utilisée pour porter l'apogée à 1 532 000 km[2],[8],[3].
Visite des points de Lagrange L4/L5 du système Terre-Lune et insertion en orbite lunaire (octobre 1991 - avril 1993)
Fin mars 1991 Hiten avait rempli tous les objectifs assignés à sa mission et il lui restait environ 12 kilogrammes d'ergols. Un nouvel objectif lui est assigné : il s'agit de déterminer l'existence de concentrations de poussière au niveaux des points de Lagrange L4 et L5 du système Terre-Lune. Pour y parvenir avec la quantité limitée de carburants disponible, la sonde spatiale utilise l'assistance gravitationnelle de la Lune ainsi que les perturbations de son orbite due à l'influence du Soleil. Après plusieurs mois de manoeuvres il atteint le point de Lagrange L4 le et L5 en janvier 1992. Les opérateurs décident alors d'utiliser le peu de carburant restant pour faire s'écraser la sonde spatiale sur la face visible de la Lune lorsque celle-ci est observable par le Centre pour l'espace lointain d'Usuda. Le , alors que Hiten s'est approché de la Lune à une distance de 422 km, la plus grande partie du carburant qui subsiste est utilisée pour placer Hiten en orbite autour de la Lune sur une orbite de 422 × 49,400 kilometres. Finalement le , le carburant carburant restant est utilisé pour envoyer la sonde s'écraser sur le sol lunaire[2],[8],[3],[5].
Successeurs
En 1998, soit 8 ans après la mission Hiten, l'agence spatiale japonaise lance une nouvelle sonde spatiale cette fois en direction de la planète Mars. Baptisée Nozomi celle-ci est victime d'une défaillance avant d'atteindre sa destination. La sonde spatiale japonaise suivante lancée en 2003, Hayabusa, fait partie du programme MUSES de démonstration technologique. Malgré ses objectifs scientifiques limités et une série d'anomalies particulièrement graves, elle parvient à ramener sur Terre un échantillon du sol d'un astéroïde, permettant au Japon de réaliser une première mondiale. Enfin en 2007 le Japon lance une sonde spatiale lunaire lourde (SELENE/Kaguya), équipée de 13 instruments scientifiques et embarquant deux sous-satellites, qui se place en orbite autour de la Lune et collecte de nombreuses données[9].
Notes et références
- ↑ (en) « Hiten-Hagoromo Mission Profile », NASA (consulté le )
- (en) « Hiten », NASA - Catalogue NSSDC, (consulté le )
- (es) Daniel Marin, « Hiten, la primera sonda japonesa a la Luna », sur Eureka,
- ↑ (en) « Hiten », ISAS (consulté le )
- (en) Caitlin Ahrens, « Hiten Mission », Springer,
- ↑ (en) « Muses A Lunar Orbiter (Hagoromo) », Gunter's Space Page, (consulté le )
- ↑ (en) « Hiten-Hagomoro », NASA - Solar System Exploration,
- (en) Asif A. Siddiqi, Beyond Earth : a chronicle of deep space exploration, 1958-2016 Second edition, NASA, , 393 p. (ISBN 9781626830424, lire en ligne), p. 179-180
- ↑ (en) Asif A. Siddiqi, Beyond Earth : a chronicle of deep space exploration, 1958-2016 Second edition, NASA, , 393 p. (ISBN 9781626830424, lire en ligne), p. 205–206, 298–300 et 252–253
Voir aussi
Articles connexes
- Programme spatial japonais
- Institut des sciences spatiales et astronautiques (ISAS)
- Mu lanceur spatial.
