Atterrisseur
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Un atterrisseur (en anglais : lander) est dans le domaine de l'astronautique un engin spatial conçu pour se poser sur la surface solide d'un objet céleste autre que la Terre. Il est envoyé dans l'espace par un lanceur, et sa fonction est de freiner sa trajectoire à l'approche de la surface d'un corps céleste, afin que le contact avec le sol n'endommage pas sa charge utile, par opposition au pénétrateur. Dans ce but il peut utiliser des parachutes, airbags, rétrofusées, ou trains d'atterrissage, mais le plus souvent une combinaison de ces méthodes.
La charge utile d'un atterrisseur se compose généralement d'instruments scientifiques afin d'étudier la surface du corps céleste, il peut aussi servir à déposer un autre engin spatial autonome, en particulier un rover. Avant de jouer son rôle, un atterrisseur peut être amené à proximité de sa cible par un orbiteur, ou contenu dans une capsule lors d'une rentrée atmosphérique. Il peut également être un véhicule habité, auquel cas il comporte souvent une cabine pressurisée, et est capable de retourner tout ou partie en orbite autour du corps céleste.
Le premier atterrisseur de l'histoire du vol spatial à avoir rempli sa mission est la sonde soviétique Luna 9 qui se pose sur la Lune en . Le module lunaire Apollo (LM) est encore à ce jour le seul atterrisseur à avoir emmené des astronautes à la surface d'un autre corps céleste entre et . La mission Luna 17 utilise pour la première fois un atterrisseur pour déposer un rover à la surface d'un autre corps céleste en : le rover Lunokhod 1. L'atterrisseur de la mission soviétique Mars 3 est le premier à se poser sur Mars en , mais la sonde américaine Viking 1 est la première à y réussir sa mission en . L'atterrisseur européen Huygens de la mission américaine Cassini est le premier à se poser sur Titan en . Philae de la mission européenne Rosetta est le premier à se poser sur une comète en .
Terminologie
Le terme « atterrisseur » est utilisé indépendamment de l'objet céleste sur lequel il se pose, car le préfixe « terre » fait ici référence à une surface solide, par opposition au terme « amerrir » lorsque la surface est liquide. Le terme « alunisseur » est donc à proscrire.
Contraintes
Les techniques d'atterrissage sont très variables. Elles dépendent à la fois des caractéristiques de l'astre sur lequel l'engin doit se poser, de la masse de ce dernier et des contraintes de la mission :
- la présence d'une atmosphère autour de l'astre permet de réduire fortement la vitesse de l'atterrisseur en utilisant les forces de traînée (utilisation d'un bouclier puis d'un ou plusieurs parachutes). Plus l'atmosphère est épaisse (Vénus), plus ce freinage est efficace ;
- la masse de l'atterrisseur. Certaines techniques ne marchent plus lorsque l'atterrisseur est particulièrement massif. Par exemple la technique de l'airbag utilisée sur Mars pour les rovers Mars Exploration Rover ne pouvait pas être reconduite pour l'astromobile Curiosity ;
- la valeur de la gravité du corps céleste sur lequel s'effectue l'atterrissage : il y a de grandes différences entre l'atterrissage sur une comète à la gravité très faible et sur une planète dont la gravité est proche de celle de la Terre ;
- la part allouée au carburant (donc le coût de la mission) : l'utilisation de rétrofusées pour se poser en douceur accroît la masse de l'atterrisseur.
- la décélération subie à l'atterrissage : l'atterrisseur peut accepter une décélération plus ou moins importante selon le type de mission. Le module lunaire Apollo devait par exemple se poser avec une vitesse verticale de quelques mètres par seconde et une vitesse horizontale très réduite sous peine de briser son train d'atterrissage et de ne plus pouvoir décoller ;
- la précision de l'atterrissage : certaines techniques permettent d'atteindre avec plus de précision le site visé.
Techniques d'atterrissage
Les atterrisseurs utilisent une ou plusieurs des techniques.
Rétrofusées
Les rétrofusées sont historiquement la première technique mise en œuvre. Cette technique permet un atterrissage en douceur mais nécessite l'emport d'une quantité de carburant d'autant plus importante que le corps céleste est massif. Elle a été utilisée sur la Lune mais n'est pas viable du fait de la masse d'ergols à emporter sur des planètes plus importantes. Sur ces dernières elle est utilisée uniquement dans la phase finale de l'atterrissage lorsque la vitesse de l'atterrisseur a chuté à une vitesse inférieure à celle du son.
Freinage atmosphérique
L'aérofreinage est systématiquement utilisé pour les planètes ou lunes dotées d'une atmosphère, comme Mars, Vénus ou Titan. Lorsque la sonde spatiale pénètre dans l'atmosphère la sonde spatiale qui est dotée d'une grande vitesse (au minimum 5 km/s pour Mars) est ralentie fortement par les forces de frottement générées par l'atmosphère. La vitesse chute rapidement et l'énergie cinétique acquise est transformée en chaleur en portant certaines parties de la sonde à des températures pouvant atteindre plusieurs milliers de degrés. L'atterrisseur doit donc être enfermé dans un bouclier thermique généralement ablatif qui la protège de la chaleur. Une sonde qui rentrerait sur Terre peut ralentir ainsi de 11 km/s à quelques centaines de km/h sans aucune dépense de carburant. Le bouclier thermique représente malgré tout une masse assez importante (700 kg sur les 3,4 tonnes de la sonde martienne MSL au moment de sa rentrée atmosphérique).
Parachutes supersoniques et subsoniques
Cette technique n'est utilisable que lorsque le corps céleste cible est doté d'une atmosphère et lorsque la vitesse de descente de l'atterrisseur a chuté sous une valeur donnée (Mach 2 sur Mars pour MSL).
Airbags
Les airbags peuvent être utilisés durant la toute dernière phase de l'atterrissage afin d'éviter l'emport d'un système d'atterrissage final sophistiqué. Ils ont été mis en œuvre sur la Lune par les sondes soviétiques du programme Luna puis le principe a été repris à une plus grande échelle pour les atterrisseurs martiens américains Mars Pathfinder et les rovers Mars Exploration Rover.
Grue aéroportée
Technique utilisée dans la phase finale de l'atterrissage par la sonde américaine Mars Science Laboratory.
Galerie
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Notes et références
- ↑ Centre national d'études spatiales (France) et Conseil international de la langue française, Dictionnaire de spatiologie : sciences et techniques spatiales, t. I : Termes et définitions, Paris, CILF, , 4e éd. (ISBN 978-2-85319-290-3, OCLC 49611364).
Voir aussi
Bibliographie
- (en) Andrew J Ball et al., Planetary landers and entry probes, Cambridge, Cambridge University Press, , 340 p. (ISBN 978-0-521-12958-9 et 978-0-521-82002-8, OCLC 461270335)
