La technologie utilisée lors de l'atterrissage réussi de la sonde Chang'e-5 sur la Lune

La sonde chinoise Chang'e-5 s'est posée à la zone sélectionnée de la Lune à 23h11 du 1er décembre une semaine après son entrée dans l'orbite lunaire (le transfert entre la Terre et la Lune, le freinage et le vol autour de la Lune).

À 22h du 2 décembre, après 19 heures de travail sur la Lune, la sonde Chang'e-5 a fini la collecte d'échantillons automatique sur la Lune et a scellé les échantillons dans le dispositif de stockage du module de remontée.

Par rapport aux sondes précédentes, Chang'e-3 et Chang'e-4, comment Chang'e-5 a-t-elle atterri différemment sur la Lune ? Quelles techniques Chang'e-5 a-t-elle employées pour réussir sa mission ?

Au cours de l'atterrissage, la sonde Chang'e-5 a réduit sa vitesse, a ajusté sa position rapidement avant de continuer à s'approcher de la surface lunaire et a plané pour éviter les obstacles. Elle est descendue à une vitesse plus lente avant une chute finale sur la lune. L'atterrissage qui semble aisé et sans difficultés a été rendu possible grâce à la sagesse et à l'expertise technique de nombreux chercheurs scientifiques.

L'alunissage de la sonde Chang'e-5 a aussi pour objectif de trouver un site de lancement pour son module de remontée, selon un responsable de l'Académie chinoise de technologie spatiale (CAST), développeur de la sonde.

Par rapport aux sondes Chang'e-3 et Chang'e-4, Chang'e-5 est plus exigeante que jamais sur la précision de localisation et la planéité de son site d'atterrissage. Il ne doit pas y avoir de bosses trop hautes ni de fosses profondes dans la zone d'atterrissage, et la pente du site d'atterrissage doit également répondre aux exigences. En ce sens, pour atterrir sur la Lune, il convient de trouver le site d'atterrissage en volant.

Pour permettre à la sonde de choisir un site d'atterrissage idéal en vue d'un atterrissage précis, l'Institut de recherche 502 de la CAST a adopté la méthode consistant à éviter avec précision les grands et petits obstacles. Cette méthode a déjà été utilisée pour les sondes Chang'e-3 et Chang'e-4.

Grâce au système de guidage, navigation et contrôle (GNC) de la sonde, la combinaison atterrisseur – module de remontée de Chang'e-5 a tout d'abord démarré rapidement son moteur à forte propulsion et a utilisé les freins inversés pour réduire sa vitesse de vol. Tout en ajustant rapidement ses positions, la combinaison atterrisseur – module de remontée a ensuite pris des photos de la zone d'atterrissage sélectionnée pour identifier et éviter les grands obstacles. À 100 mètres au-dessus de la Lune, la combinaison atterrisseur – module de remontée a plané pour prendre des photos plus détaillées de la zone sélectionnée afin de détecter avec précision de petits obstacles pour les éviter. Ensuite, elle a commencé à s'incliner vers le site d'atterrissage sélectionné avant de descendre verticalement lorsqu'elle est arrivée juste au-dessus de la zone d'atterrissage. Lorsque la combinaison était suffisamment proche de la surface lunaire, elle a éteint le moteur pour effectuer un atterrissage en douceur avec ses "jambes" amortissant l'impact de l'atterrissage.

La clé de l'alunissage, c'est la stabilité. Lors de l'alunissage de la combinaison atterrisseur – module de remontée, un mécanisme amortisseur est nécessaire pour absorber les chocs et veiller à ce que la sonde ne se renverse et ne s'enfoncera pas dans la surface lunaire. C'est l'une des difficultés techniques à résoudre à l'alunissage.

Pour Chang'e-5, ses extraordinaires quatre "jambes" d'atterrissage constituent son mécanisme amortisseur à l'atterrissage. Possédant entièrement des droits de propriété intellectuelle, le mécanisme fait en sorte que les jambes se plient facilement et se déplient en toute sécurité, résolvant des problèmes tels que l'amortissement et la stabilité à l'atterrissage.

Par rapport au mécanisme amortisseur de Chang'e-3, l'exigence en matière de capacité d'amortissement de Chang'e-5 à l'atterrissage a augmenté de 30%, mais le poids de ses jambes doit baisser de 5%, car elles doivent effectuer des tâches plus difficiles.

Il y a deux conceptions sophistiquées lors de l'alunissage de la sonde Chang'e-5. Tout d'abord, en apparence, l'atterrisseur, portant le module de remontée "au dos", a atterri sur la Lune. Or, en réalité, tout au long de l'alunissage, l'atterrisseur s'est appuyé sur un ordinateur, considéré comme "le cerveau le plus puissant" que le module de remontée utilise lors du décollage de la surface lunaire, et un senseur d'étoiles destiné à l'ajustement de positionnement. Les concepteurs de la sonde ont eu ce coup de génie du fait que le module de remontée accompagnait l'atterrisseur tout au long de l'atterrissage, ce qui a permis de réduire le coût et le poids de la sonde.

Ensuite, comme les poussières lunaires soulevées par le moteur principal de la sonde à l'approche de la surface lunaire contamineront le senseur d'étoiles et affecteront le décollage du module de remontée, les chercheurs ont conçu un couvercle anti-poussière pour protéger la lentille du senseur d'étoiles. Le senseur d'étoiles était couvert lorsque la combinaison atterrisseur-module de remontée volait au-dessus de la surface lunaire à une certaine hauteur, et puis découvert lorsque la combinaison a atterri sur la Lune et que les poussières sont tombées. La combinaison a pu profiter de cet intervalle pour effectuer l'alunissage. 

Par Feng Hua et Yu Jianbin, journalistes du Quotidien du Peuple