« Chang'e 1 » : différence entre les versions
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{{Infobox Engin spatial
| nom = Chang'e 1<br><small>''[[sonde spatiale]]''</small>
| image = Chang e 1.jpg
| légende = Chang'e 1 (vue d'artiste)
Ligne 20 :
| inclinaison = 88,2°
| masse = {{unité|2350|kg}}
| masse ergols = {{unité|
| source_énergie = [[
| propulsion = [[Propulsion chimique|Chimique]]
| puissance_électrique = {{Unité|
| instrument1_nom = CELMS
| instrument1_type = [[Radiomètre]] [[micro-onde]]
| instrument2_nom = Stereo Camera
| instrument2_type = [[Caméra]] [[stéréoscopique]]
| instrument3_nom = IIM
| instrument3_type = [[Spectromètre]] [[interférométrique]]
| instrument4_nom = LAM
| instrument4_type = [[Altimètre]] [[laser]]
| instrument5_nom = GRS
| instrument5_type = [[Spectromètre]] à [[rayon gamma]]
| instrument6_nom = XRS
| instrument6_type = [[Spectromètre]] à [[rayon X]]
| instrument7_nom = HPD
| instrument7_type = [[Détecteur de particules]]
| instrument8_nom = SWID
| instrument8_type = [[Détecteur de particules]]
| attitude = [[Stabilisé 3 axes]]
| masse instruments = {{unité|140|kg}}
| ergols = [[Peroxyde d'azote]] et [[hydrazine]]
}}
'''Chang'e 1''' ou '''CE-1''' (du [[Langues chinoises|chinois]] : 嫦娥一号 ; [[Hanyu pinyin|pinyin]] : cháng'é yī hào, de ''[[Chang'e]]'', déesse de la Lune dans la [[mythologie chinoise]]) est une [[sonde spatiale]] [[Exploration de la Lune|lunaire]] [[Programme spatial de la Chine|chinoise]] lancée le {{Date|24 octobre 2007}}. Chang'e 1
La sonde de type orbiteur est équipée de
La sonde se place en orbite autour de la Lune le {{Date|5 novembre 2007}}. La mission s'achève 495 jours après son lancement lorsque la sonde est désorbitée et
==
{{Article détaillé|Programme chinois d'exploration lunaire}}
Le premier projet de sonde lunaire chinoise remonte à 1962, proposé par l'[[Université de Nankin]], mais il n'est pas retenu. La question se pose finalement sérieusement en 1994 après le succès de la sonde [[Hiten]] envoyée par le Japon, qui démontre que l'exploration lunaire n'est pas limitée qu'aux [[Guerre froide|deux Grands]], mais la priorité est alors donnée au plus ambitieux [[Programme Shenzhou|programme habité]]. En 1995, le directeur de la recherche spatiale de l'[[Académie chinoise des sciences]], Jiang Jingshan, annonce qu'un projet d'orbiteur lunaire est à l'étude. La mission Chang'e 1 est finalement approuvée le {{date-|28 février 2003}} sous le nom officiel de projet 211, avec un budget de 1,4 milliard de yuan (140 millions d'euro)<ref>Brian Harvey 2019, p. 444-445.</ref>.
== Objectifs de la mission ==
Les objectifs scientifiques sont les suivants :
* Imager la Lune en trois dimensions afin d'en déterminer la structure, la topographie, les cratères, l'histoire et l'évolution structurelle
*
* Évaluer les particules et les radiations de l'environnement lunaire
La sonde doit également aider à déterminer des sites pour les futurs atterrissages du programme et tester la capacité de communication dans l'espace profond<ref name=":2" />.
== Caractéristiques techniques ==
▲* des études sur la composition et la distribution des éléments de la surface lunaire ;
=== Vue d'ensemble ===
▲* une cartographie du [[régolithe]] lunaire ;
Afin d'économiser le développement d'un engin totalement nouveau et d'utiliser des technologies ayant déjà fait leur preuve, il est choisi de réutiliser le bus d'un satellite de télécommunication [[Dong Fang Hong 3]] de l'[[Académie chinoise de technologie spatiale]]. Le corps de la sonde est de forme cubique et de dimensions {{Unité|2,2 × 1,72 × 2,2|m}}, avec une structure construite autour d'un réservoir cylindrique entouré de panneaux en [[Nid d'abeilles (structure)|nid d'abeilles]], avec un module supérieur et un module inférieur. La masse totale au lancement de la sonde est de {{Unité|2350|kg}}, dont {{Unité|1200|kg}} de carburant. Le [[Contrôle thermique des engins spatiaux|contrôle thermique]] est évalué à l'aide de capteurs et obtenu via plusieurs couches isolantes, peinture thermique, [[caloduc]]s, et un système de chauffage<ref name=":12">{{Lien web |titre=Chang'e-1 - eoPortal Directory - Satellite Missions |url=https://earth.esa.int/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/chang-e-1 |site=earth.esa.int |consulté le=2020-05-29}}</ref>.
=== Propulsion ===
La propulsion principale est assurée par un unique [[moteur-fusée à ergols liquides]] d'une poussée de {{Unité|490|N}} brûlant le couple hypergolique [[peroxyde d'azote]] et [[hydrazine]] stocké dans des réservoirs mis sous pression par de l'[[hélium]]. Ce propulseur est allumable plusieurs fois mais sa poussée n'est pas modulable ni orientable. Il est utilisé lors des manœuvres importantes telles que les changements d'orbite<ref name=":12" />.
=== Contrôle d'attitude ===
La sonde est [[stabilisé sur 3 axes]], c'est-à-dire qu'elle dispose d'un système afin de maintenir son orientation. Cela permet aussi bien de maximiser l'énergie reçue par les panneaux solaires que de pointer les instruments scientifiques vers leurs cibles. Le moteur principal étant fixe, cela permet également de maintenir l'orientation de la sonde durant sa mise en marche. L'attitude est déterminée à l'aide de [[Senseurs solaires|capteurs solaires]], de [[Viseur d'étoiles|viseurs d'étoiles]], de [[gyroscope]]s et de capteurs à [[Ultraviolet|ultra-violet]]. L'orientation est modifiée à l'aide de [[Roue de réaction|roues de réaction]] et de deux grappes de 6 propulseurs de {{Unité|10|N}} chacun. La [[précision de pointage]] obtenue est inférieure à {{Unité|1|°}} ([[Règle 68-95-99.7|3σ]]) et la précision de maintien est de {{Unité|0,01|°/s}}<ref name=":12" />.
=== Énergie ===
La sonde se fournit en énergie à l'aide de deux ailes comportant chacune trois [[Capteur solaire photovoltaïque|panneaux solaires]], soit une envergure totale de {{Unité|18|m}} pour une surface de {{Unité|22,7|m²}} une fois déployées. La puissance électrique maximale produite est de {{Unité|1450|W}} et l'énergie est stockée dans des [[Accumulateur nickel-hydrogène|batteries nickel-hydrogène]]<ref name=":12" />. La charge utile reçoit une puissance électrique de {{Unité|161|W}}<ref name=":2">Brian Harvey 2019, p. 445.</ref>.
=== Télécommunications ===
Pour les télécommunications avec le contrôle au sol, la sonde utilise une [[antenne parabolique]] orientable grand [[Gain d'antenne|gain]] de {{Unité|60|cm}} de diamètre qui se déploie une fois en orbite et 4 antennes omnidirectionnelle de faible gain. Les transmissions se font en [[bande S]], avec un débit des données vers le sol de {{Unité|3|Mo/s}}<ref name=":12" />.
=== Instruments scientifiques ===
[[Fichier:Chang'e 1 Schéma Légendé.png|vignette|400x400px|alt=|'''Schéma de la sonde en configuration de lancement :''' A : Senseur solaire; B : Viseur d'étoile; C : Réservoir d'ergol; D : Antenne grand gain; E : Panneaux solaires; F : Propulseurs d'attitude; G : Capteurs à ultra-violet; H : Antenne faible gain de transmission; I : Antenne faible gain de réception; 1 : Antenne de calibration basse-fréquence de CELMS; 2 : Antenne de calibration haute-fréquence de CELMS; 3 : Antenne d'observation haute-fréquence de CELMS; 4 : Antenne d'observation basse-fréquence de CELMS; 5 : Objectif de la caméra CCD; 6 : Capteur IIM; 7 : Altimètre laser LAM; 8 : Spectromètre à rayon X XRS ]]
La sonde emporte en tout 8 instruments scientifiques. Six d'entre eux sont des instruments de [[télédétection]] destinés à l'observation directe de la Lune. Aucun n'est mobile et ils reposent donc sur l'orientation globale de la sonde pour pointer vers leur sujet d'étude. Ces instruments sont :
* CELMS (''Chang'e 1 Lunar Microwave Sounder''), aussi appelé MRM (''Microwave Radiometer, Moon''), est l'instrument principal de la mission. Il s'agit d'un radiomètre à [[micro-onde]] sur 4 fréquences ({{Unité|3|GHz}}, {{Unité|7,8|GHz}}, {{Unité|19,3|GHz}} et {{Unité|37|GHz}}) dont l'objectif est d'étudier la profondeur du [[régolithe]] lunaire. La fréquence la plus basse étant celle permettant d'étudier le plus profondément, il fut décidé de se limiter à {{Unité|3|GHz}} en raison des contraintes liées à la taille de l'antenne. La fréquence de {{Unité|37|GHz}} sert à évaluer la {{Lien|langue=en|trad=Brightness temperature|fr=température de brillance}} de la surface lunaire, et les fréquences de {{Unité|7,8|GHz}} et {{Unité|19,3|GHz}} permettent d'obtenir la construction interne des couches du régolithe. L'instrument est calibré à l'aide de deux cibles : une charge interne à l'instrument, et en pointant vers l'espace profond. Il permit d'obtenir la première carte en micro-onde de toute la surface lunaire<ref name=":12" />.
* ''Stereo Camera'' est une [[Stéréoscopie|caméra stéréoscopique]] [[Capteur photographique CCD|CCD]] d'une résolution d'environ {{Unité|120|m}}, observant dans trois directions différentes simultanément : en avant ({{Unité|17|°}}), en arrière ({{Unité|-17|°}}) et au [[Nadir (astronomie)|nadir]] ({{Unité|0|°}}), ce qui permit d'obtenir un [[modèle numérique de terrain]] ainsi que des données d'[[orthophotographie]], c'est-à-dire une carte en 3 dimensions de la surface de la Lune. L'instrument fonctionne dans le [[spectre visible]] entre {{Unité|500|}} et {{Unité|750|nm}}. La caméra a une [[distance focale]] de {{Unité|23,3|mm}}, et utilise un capteur photographique de {{Unité|1024×1024|pixels}}, avec une taille de pixels de {{Unité|14|μm}}, et un [[angle de champ]] couvrant {{Unité|60|km}}. L'instrument a une masse de {{Unité|31|kg}}<ref name=":12" />.
* IIM (''Sagnac-based Imaging Interferometer Spectrometer'') est un [[spectromètre]] [[Interférométrie|interférométrique]] imageur à [[transformée de Fourier]] à balayage, d'une résolution de {{Unité|200|m}} et d'un angle de champ couvrant {{Unité|25,6|km}}. Il fonctionne dans le visible et l'[[infrarouge]] proche, entre {{Unité|480|nm}} et {{Unité|960|nm}}. L'objectif de l'instrument est d'obtenir des images multispectrales de la surface de la Lune, révélant des propriétés minéralogiques, chimiques et physiques du régolithe<ref name=":12" />.
* LAM (''Laser Altimeter, Moon'') est un [[altimètre]] [[laser]] permettant d'étudier le relief de la Lune. Il fonctionne en calculant le temps de l'aller-retour de la lumière entre l'instrument et la surface lunaire. L'émetteur utilise un [[laser Nd-YAG]] dont la divergence est limitée à {{Unité|0,6|mrad}} grâce à un [[collimateur]], tandis que le récepteur de [[Télescope de type Cassegrain|type Cassegrain]] a une ouverture de {{Unité|140|mm}}. La largeur d'impulsion du laser est inférieur à {{Unité|7|ns}} pour une fréquence de {{Unité|1|Hz}} et une énergie de {{Unité|150|mJ}}. L'instrument d'une masse de {{Unité|15,7|kg}} produit {{Unité|384|bit}} de donnée par seconde et utilise {{Unité|25|W}} de puissance électrique. Sa résolution est de {{Unité|1|m}} pour une incertitude de {{Unité|5|m}}. Il est installé parallèlement à la caméra stéréoscopique<ref name=":12" />.
* GRS (''Gamma-Ray Spectrometer'') est un spectromètre à [[rayon gamma]] dont l'objectif est d'observer l'abondance de plusieurs éléments chimiques à la surface de la Lune dont le carbone, l'oxygène, le magnésium, l'aluminium, le [[silicium]], le potassium, le calcium, le fer, le thorium ou encore l'uranium. L'instrument fonctionne à l'aide d'un [[détecteur à scintillation]] principal composé d'un cristal de {{Unité|12|cm}} de diamètre pour {{Unité|7,6|cm}} de longueur d'[[iodure de césium]] activé de thallium, enveloppé d'un deuxième détecteur d'iodure de césium pur de {{Unité|3|cm}} d'épaisseur en anticoïncidence avec le premier. Ce dernier sert également de bouclier entre le détecteur principal et les rayons gamma émanant de la sonde, ainsi que de la [[diffusion Compton]] environnante. Deux spectres gamma sont collectés simultanément dans une gamme d'énergie allant de {{Unité|300|keV}} à {{Unité|9|MeV}} sur 512 canaux différents. L'instrument a une masse de {{Unité|35|kg}}<ref name=":12" />.
* XRS (''X-Ray Spectrometer'') est un spectromètre à [[rayon X]] dont l'objectif est d'étudier l'abondance et la distribution à la surface lunaire de trois éléments liés à la formation des roches : le magnésium, l'aluminium et le silicium. Lorsque les rayons X solaires et les radiations cosmiques bombardent la surface de la Lune, certains éléments émettent des rayons X fluorescent que l'on peut identifier et évaluer la quantité grâce au spectre et à l'intensité du signal. L'instrument est subdivisé en trois capteurs : SXD (''Soft X-ray Detector'') étudiant les rayons X mous ({{Unité|1-10|keV}}), HXD (''Hard X-ray Detector'') étudiant les rayons X durs ({{Unité|10-60|keV}}), et un détecteur de rayons X solaires ({{Unité|1-10|keV}}). Le spectromètre atteint une résolution spatiale de {{Unité|170|km}}<ref name=":12" />.
Les deux instruments restants sont destinés à l'étude des particules et à l'environnement in-situ de la sonde. Ces instruments sont :
* HPD (''High-energy Particle Detector''), aussi appelé HSPD (''High-energy Solar Particle Detector'') est un détecteur de particules de haute énergie dont l'objectif est d'observer les [[ion]]s lourds, notamment l'hélium, le lithium et le carbone, et les protons de {{Unité|4|MeV}} à {{Unité|400|MeV}}, dans l'espace environnant de la Lune. L'instrument a une masse de {{Unité|2.4|kg}}<ref name=":12" />.
* SWID (''Solar Wind Ion Detector'') est un double détecteur de [[vent solaire]] conçu pour analyser les ions de faible énergie dans le même espace que HPD. Les deux capteurs à la verticale l'un de l'autre consistent en un collimateur, un analyseur d'ions et un amplificateur [[Galette de microcanaux|MCP]]. Ils observent dans une gamme d'énergie comprise entre {{Unité|0,05|keV}} et {{Unité|20|keV}}, avec un [[champ de vue]] de {{Unité|6,7×180|°}} et une résolution angulaire de {{Unité|6,7×15|°}}. L'instrument a une masse de {{Unité|7|kg}}<ref name=":12" />.
== Déroulement de la mission ==
=== Transit vers la Lune ===
Le lancement de la sonde a lieu le {{Date|24 octobre 2007}} à {{Heure|10|06|fuseau=UTC}} depuis la [[base de lancement de Xichang]] à bord d'une fusée [[Longue Marche 3A]]. L'évènement est diffusé en direct à la télévision et {{nombre|2500|personnes}} assistent à l'évènement depuis des gradins situés à {{Unité|2,5|km}} du pas de tir. La sonde est d'abord placée sur une orbite terrestre très elliptique de {{Dunité|205|50 930|km}} avec une inclinaison {{Unité|26|°}}, et une [[période de révolution]] de {{Unité|16|h}}. Son [[périgée]] est ensuite hissé à {{Unité|600|km}}.
Durant les deux semaines suivantes l'engin spatial réalise trois manœuvres afin d'hisser son [[apogée]] à {{Unité|70000|km}}, {{Unité|120000|km}} puis {{Unité|380000|km}}. La sonde atteint finalement les {{Unité|10,9|km/s}} nécessaire à l'[[injection trans-lunaire]] lorsque son moteur principal est mis à feu durant {{Unité|14|minutes}}. Le {{Date|5 novembre}} à {{Heure|3|37|fuseau=UTC}} elle s'insère sur une orbite elliptique de {{Dunité|200|8600|km}} qu'elle parcourt en {{Unité|12|h}}, en réduisant sa vitesse de {{Unité|2300|m/s}} à {{Unité|1948|m/s}}. L'orbite est ajustée le {{Date|6 novembre}} à {{Dunité|213|1700|km}} avec une périodicité de {{Unité|3,5|h}}. Une dernière manœuvre le {{Date|7 novembre}} permet de placer l'engin spatial dans son orbite de travail, calculée plus tard à {{Unité|195,53 × 202,07|km}} avec une inclinaison de {{Unité|88,2|°}}<ref>Brian Harvey 2019, p. 447.</ref>'''.'''
=== Fin de la mission ===
L'orbite est ajustée trois fois en {{Date|février 2008}}, il reste alors {{Unité|270|kg}} d'ergols. Le {{Date|6 décembre}}, la sonde exécute deux manœuvres afin de réduire son orbite de {{Unité|200|km}} à {{Unité|100|km}} d'altitude. Trois jours plus tard elle plonge à seulement {{Unité|15|km}} au-dessus de la surface lunaire avant de retourner sur une orbite de {{Unité|100|km}} le {{Date|20 décembre}}. Le {{Date|1er mars 2009}} le centre de contrôle commande à la sonde une manœuvre l'emmenant s'écraser sur le sol lunaire, mettant fin à la mission après {{Unité|495|jours}}. Le lieu de l'impact est déterminé à {{Unité|1,5|° S}} et {{Unité|52,36|° E}}, proche du cratère [[Taruntius (cratère)|Taruntius]] et non loin de l'équateur dans la [[Mare Fecunditatis|mer de la fertilité]], à proximité du site d'atterrissage de [[Luna 16]]. La caméra fonctionna pour les derniers {{Unité|49|km}} de la descente<ref name=":0">Brian Harvey 2019, p. 448.</ref>.
== Résultats scientifiques ==
Les premières images de la surface lunaire sont prises le {{Date|21 novembre 2008}}, puis rendues publiques le {{Date|27 novembre}} lors d'une cérémonie à [[Pékin]] par le premier ministre [[Wen Jiabao]]. La sonde photographia d'abord entre {{Unité|75|°}} Nord et {{Unité|75|°}} Sud, puis se concentra sur les pôles. Une éruption solaire fut observée le {{Date|31 décembre}}. Le {{Date|1 août 2008}}, un rapport annonça que {{Unité|700|heures}} soit {{Unité|2,76|To}} de données avaient été transmis au cours de {{Unité|3024|révolutions}} autour de la Lune<ref name=":0" />.
La carte définitive de la Lune obtenue grâce à la mission est publiée en {{Date|décembre 2009}}, faisant de la Chine le troisième pays à publier ses propres cartes lunaires, après l'[[Union des républiques socialistes soviétiques|Union Soviétique]] et les [[États-Unis]]. D'une précision de 1:2500000, elle détaillait également l'élévation du terrain. L'[[Union astronomique internationale|Union Astronomique Internationale]] approuva le baptême de 14 lieux (cratère, bassin d'impact, volcan), nommés d'après des scientifiques chinois. La sonde photographia les sites d'atterrissages d'Apollo 12, 14 et 15<ref>Brian Harvey 2019, p. 449-452.</ref>.
== Notes et références ==
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=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage|id=Ulivi2014|langue=en|prénom1=Paolo|nom1=Ulivi|prénom2=David M.|nom2=Harland|titre=Robotic exploration of the solar system|sous-titre=Part 4 : the Modern Era 2004-2013|éditeur=Springer Praxis|année=2014|pages totales=567 |isbn=978-1-4614-4811-2}}
* {{Ouvrage|langue=en|auteur1=|nom1=
== Voir aussi ==
===
* [[Programme chinois d'exploration lunaire]]
* [[Exploration de la Lune]]
=== Liens externes ===
Ligne 64 ⟶ 134 :
{{DEFAULTSORT:Chang'e 1}}
[[Catégorie:Programme chinois d'exploration lunaire]]
[[Catégorie:Sonde spatiale]]
[[Catégorie:Exploration de l'espace en 2007]]
[[Catégorie:Quadrangle LQ21]]
[[Catégorie:Octobre 2007]]
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