Sept mois après l’échec de son premier vaisseau lunaire, Astrobotic a annoncé mardi que le vaisseau avait été victime d’une défaillance d’une valve qui a entraîné l’explosion d’un réservoir de propulseur en orbite. La prochaine tentative d’atterrissage de l’entreprise, utilisant un vaisseau spatial beaucoup plus grand, comprendra des solutions pour éviter une défaillance similaire.
Le premier véhicule de descente Peregrine d’Astrobotic, que la société avait appelé Mission Peregrine Un, a été lancé le 8 janvier à bord du premier lanceur Vulcan de United Launch Alliance. Mais peu après la séparation du lanceur dans l’espace, le vaisseau a rencontré des problèmes lors de l’activation de son système de propulsion.
Un comité d’examen a déterminé que “la cause la plus probable de la défaillance était une défaillance d’une seule valve de contrôle de pression d’hélium, appelée PCV—Pressure Control Valve 2, au sein du système de propulsion”, a déclaré John Horack, vétéran de l’industrie spatiale et professeur en ingénierie aérospatiale et mécanique à l’Université d’État de l’Ohio.
L’hélium était censé pressuriser le système de propulsion de Peregrine et forcer le carburant et l’oxydant des réservoirs de stockage embarqués vers les petits moteurs à fusée du vaisseau pour combustibles et générer de la poussée.
“La PCV2 a subi une perte de capacité d’étanchéité qui était très probablement due à une défaillance mécanique dans la valve causée par une relaxation induite par les vibrations entre certains composants filetés à l’intérieur de la valve, donc un échec en profondeur à l’intérieur de la valve elle-même”, a déclaré Horack, qui a présidé l’enquête d’Astrobotic sur la défaillance du véhicule de descente Peregrine.
Les conséquences de la défaillance de la valve ont été catastrophiques pour le véhicule de descente lunaire d’Astrobotic, qui tentait de devenir le premier vaisseau spatial américain depuis 1972 à réussir un atterrissage en douceur sur la Lune.
“Lors de l’activation, de l’ouverture et de la fermeture de la PCV2, l’hélium a commencé à s’écouler de manière incontrôlable dans le réservoir d’oxydant, entraînant une surpression significative et rapide du réservoir”, a déclaré John Thornton, PDG d’Astrobotic. “Malheureusement, le réservoir a ensuite éclaté et a ensuite fui de l’oxydant jusqu’à la fin de la mission.”
Les contrôleurs au sol d’Astrobotic, travaillant depuis un centre de contrôle situé au siège de la société à Pittsburgh, ont agi rapidement pour stabiliser la situation sur le vaisseau spatial. Les moteurs du véhicule de descente utilisaient un mélange de carburant hydrazine et de tétraoxyde d’azote pour générer de la poussée, mais avec son approvisionnement réduit en tétraoxyde d’azote, Peregrine n’a pas pu manœuvrer en orbite autour de la Lune et tenter un atterrissage.
Cependant, l’entreprise a réussi à maintenir le véhicule en vie, et les équipes au sol ont pu effectuer de petits ajustements pour s’assurer que les panneaux solaires de Peregrine soient orientés vers le soleil afin de produire de l’énergie alors qu’il effectuait une boucle atteignant à peu près la distance de la Lune. Dix jours et demi après le lancement, la gravité terrestre l’a attiré vers l’atmosphère, où il a brûlé au-dessus de l’océan Pacifique éloigné.
Astrobotic a développé et construit le véhicule de descente Peregrine sous contrat avec la NASA, qui a attribué à l’entreprise un contrat de 108 millions de dollars pour livrer un ensemble de charges utiles scientifiques soutenues par le gouvernement à la surface lunaire. Mission Peregrine Un était la première mission lancée dans le cadre du programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA, qui achète des transports auprès de prestataires commerciaux pour les charges scientifiques se dirigeant vers la Lune.
Aller sur la Lune avec un budget
Il s’avère que les dirigeants d’Astrobotic étaient conscients du risque de défaillance d’une valve de contrôle de pression sur le vaisseau Peregrine. Le véhicule avait deux de ces valves, l’une contrôlant le flux d’hélium vers le réservoir de carburant, et une autre vers le réservoir d’oxydant. Lors des tests au sol avant la mission, la valve de contrôle de pression côté carburant a commencé à fuir, alors les ingénieurs l’ont remplacée par une nouvelle. La valve similaire côté oxydant, qui a finalement échoué dans l’espace, ne montrait aucun problème lors des tests au sol, selon Sharad Bhaskaran, directeur de la mission Peregrine Mission Un chez Astrobotic.
Bien que la valve de contrôle de pression côté oxydant ait la même conception, Astrobotic a décidé de ne pas la remplacer car cela aurait nécessité le démontage de grandes parties du véhicule de descente Peregrine, ce qui aurait encore retardé le lancement de la mission, qui était déjà en retard de plusieurs années.
Des tests d’une valve de contrôle de pression de rechange effectués après la mission Peregrine ont confirmé qu’elle pouvait fuir après que les ingénieurs l’avaient soumise à des vibrations similaires à celles qu’elle éprouverait lors d’un lancement de fusée.
“Il y a un composant fileté à l’intérieur de la valve,” a déclaré Horack. “On peut penser à une vis et à un écrou, ou à tout composant fileté. Si vous le secouez suffisamment, vous pouvez provoquer des changements dans la configuration mécanique qui vont empêcher la valve de se positionner correctement. C’est à peu près la même chose que quand votre évier commence à fuir dans votre cuisine. L’eau passe à travers le joint et sort de l’autre côté. Dans ce cas, c’est de l’hélium à haute pression, donc c’est beaucoup plus difficile à contenir.”
Astrobotic n’a pas identifié le fournisseur tiers qui a fourni la valve de contrôle de pression, mais des responsables ont déclaré que l’entreprise travaillait avec son fournisseur pour redessiner le composant. “C’est légèrement différent de la valve qui a vraiment volé sur Peregrine, le même fournisseur, mais nous avons travaillé en étroite collaboration avec eux pour redessiner les pièces internes”, a déclaré Steve Clarke, vice-président d’Astrobotic pour les véhicules de descente et les engins spatiaux.
Le prochain véhicule de descente d’Astrobotic, nommé Griffin, est plus grand et plus complexe que Peregrine. Il utilisera les valves de contrôle de pression redessinées, et Astrobotic installera des régulateurs de pression et des valves de verrouillage dans le système d’hélium de Griffin. Ces nouveaux composants contrôleraient le flux d’hélium vers les réservoirs de propulseur en cas de défaillance d’une valve de contrôle de pression similaire lors de la prochaine mission d’Astrobotic, ont déclaré des responsables mardi.
“Nous avons maintenant une fiabilité accrue dans le système pour atténuer ce point de défaillance unique,” a déclaré Clarke.
À titre personnel, cet événement souligne l’importance de la vigilance et de l’innovation dans l’exploration spatiale. En tant qu’observateur, je suis fasciné par la manière dont chaque échec peut devenir un tremplin vers une meilleure compréhension et de futures réussites. Le voyage vers la Lune, bien que semé d’embûches, reste une aventure humaine inestimable, et j’ai hâte de voir comment Astrobotic redéfinira ses approches pour garantir des voyages plus sûrs et plus efficaces à l’avenir.
