Cette image générée par ordinateur montre l'emplacement de Chandrayaan-1 au moment où il a été détecté par le radar du système solaire de Goldstone le 2 juillet. 2016. Le cercle violet de 120 milles (200 kilomètres) de large représente la largeur du faisceau radar de Goldstone à la distance lunaire. La case blanche dans le coin supérieur droit de l'animation représente la force de l'écho. A l'intérieur du faisceau radar (cercle violet), l'écho du vaisseau spatial alternait entre très fort et très faible, comme le faisceau radar diffusé par les surfaces métalliques planes. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Trouver des vaisseaux spatiaux abandonnés et des débris spatiaux en orbite terrestre peut être un défi technologique. La détection de ces objets en orbite autour de la Lune est encore plus difficile. Les télescopes optiques sont incapables de rechercher de petits objets cachés dans l'éclat brillant de la lune. Cependant, une nouvelle application technologique du radar interplanétaire mise au point par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, a localisé avec succès un vaisseau spatial en orbite autour de la lune - un actif, et un dormant. Cette nouvelle technique pourrait aider les planificateurs de futures missions lunaires.
"Nous avons pu détecter le Lunar Reconnaissance Orbiter [LRO] de la NASA et le vaisseau spatial Chandrayaan-1 de l'Indian Space Research Organization en orbite lunaire avec un radar au sol, " a déclaré Marina Brozovic, un scientifique radar au JPL et chercheur principal pour le projet de test. "Trouver LRO a été relativement facile, car nous travaillions avec les navigateurs de la mission et disposions de données d'orbite précises où il se trouvait. Trouver Chandrayaan-1 de l'Inde a nécessité un peu plus de travail de détective car le dernier contact avec le vaisseau spatial remonte à août 2009. »
Ajoutez au mélange que le vaisseau spatial Chandrayaan-1 est très petit, un cube d'environ cinq pieds (1,5 mètre) de chaque côté, soit environ la moitié de la taille d'une voiture intelligente. Bien que le radar interplanétaire ait été utilisé pour observer de petits astéroïdes à plusieurs millions de kilomètres de la Terre, les chercheurs n'étaient pas certains qu'un objet de cette taille plus petite aussi loin que la lune puisse être détecté, même avec les radars les plus puissants du monde. Chandrayaan-1 s'est avéré la cible parfaite pour démontrer la capacité de cette technique.
Bien qu'ils utilisent tous des micro-ondes, tous les émetteurs radar ne sont pas créés égaux. Le pistolet radar moyen de la police a une portée opérationnelle d'environ un mile, tandis que le radar du contrôle du trafic aérien atteint environ 60 milles. Pour trouver un vaisseau spatial 237, 000 milles (380, 000 kilomètres) loin, L'équipe du JPL a utilisé l'antenne de 70 mètres (230 pieds) de la NASA au complexe de communications Goldstone Deep Space de la NASA en Californie pour envoyer un puissant faisceau de micro-ondes dirigé vers la lune. Ensuite, les échos radar renvoyés depuis l'orbite lunaire ont été reçus par le télescope de Green Bank de 100 mètres (330 pieds) en Virginie-Occidentale.
Trouver un vaisseau spatial abandonné à une distance lunaire qui n'a pas été suivi depuis des années est délicat car la lune est criblée de mascons (régions avec une attraction gravitationnelle supérieure à la moyenne) qui peuvent considérablement affecter l'orbite d'un vaisseau spatial au fil du temps, et même le faire s'écraser sur la lune. Les calculs orbitaux du JPL ont indiqué que Chandrayaan-1 tournait toujours à quelque 124 miles (200 kilomètres) au-dessus de la surface lunaire, mais il était généralement considéré comme « perdu ».
Images radar acquises du vaisseau spatial Chandrayaan-1 alors qu'il survolait le pôle sud de la lune le 3 juillet 2016. Les images ont été acquises à l'aide de l'antenne de 70 mètres (230 pieds) de la NASA au Goldstone Deep Space Communications Complex en Californie. C'est l'une des quatre détections de Chandrayaan-1 à partir de ce jour. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Cependant, avec Chandrayaan-1, l'équipe radar a utilisé le fait que ce vaisseau spatial est en orbite polaire autour de la lune, il traverserait donc toujours au-dessus des pôles lunaires sur chaque orbite. Donc, le 2 juillet, 2016, l'équipe a pointé Goldstone et Green Bank vers un endroit situé à environ 160 kilomètres au-dessus du pôle nord de la lune et a attendu de voir si le vaisseau spatial perdu traversait le faisceau radar. Chandrayaan-1 devait effectuer une orbite autour de la lune toutes les deux heures et 8 minutes. Quelque chose qui avait une signature radar d'un petit vaisseau spatial a traversé le faisceau deux fois pendant quatre heures d'observations, et les délais entre les détections correspondaient au temps qu'il faudrait à Chandrayaan-1 pour terminer une orbite et revenir à la même position au-dessus du pôle de la lune.
L'équipe a utilisé les données du signal de retour pour estimer sa vitesse et la distance jusqu'à la cible. Ces informations ont ensuite été utilisées pour mettre à jour les prévisions orbitales de Chandrayaan-1.
"Il s'est avéré que nous devions déplacer l'emplacement de Chandrayaan-1 d'environ 180 degrés, ou un demi-cycle des anciennes estimations orbitales de 2009, " a déclaré Ryan Park, le responsable du groupe Solar System Dynamics du JPL, qui a remis la nouvelle orbite à l'équipe radar. "Mais sinon, L'orbite de Chandrayaan-1 avait toujours la forme et l'alignement que nous attendions."
Les échos radar du vaisseau spatial ont été obtenus sept fois de plus en trois mois et sont en parfait accord avec les nouvelles prédictions orbitales. Certaines des observations de suivi ont été effectuées avec l'observatoire d'Arecibo à Porto Rico, qui possède le système de radar astronomique le plus puissant sur Terre. Arecibo est exploité par la National Science Foundation avec un financement du Planetary Defense Coordination Office de la NASA pour la capacité radar.
La traque de LRO et la redécouverte de Chandrayaan-1 ont été le point de départ d'une nouvelle capacité unique. Travailler ensemble, les grandes antennes radar de Goldstone, Arecibo et Green Bank ont démontré qu'ils peuvent détecter et suivre même les petits engins spatiaux en orbite lunaire. Les radars au sol pourraient éventuellement jouer un rôle dans les futures missions robotiques et humaines sur la Lune, à la fois comme outil d'évaluation des risques de collision et comme mécanisme de sécurité pour les engins spatiaux qui rencontrent des problèmes de navigation ou de communication.
