SLIM

En mai 2016 Mitsubishi Electric est chargé de la construction de la sonde spatiale. Le coût du projet est estimé à 18 milliards de yen (environ 140 millions d'euros)[1]. En 2017 la mission XRISM, un observatoire spatial à rayon X développé en remplacement de Hitomi, un projet similaire qui fut perdu peu après son lancement en 2016, rencontre d'important dépassement budgétaire qui exercent une pression sur les finances de la JAXA. Le gouvernement japonais décide alors d'annuler le vol de la fusée Epsilon qui était chargé de lancer SLIM afin de libérer des fonds pour d'autres programmes. En conséquence la sonde est désormais planifiée pour décoller de façon conjointe au satellite XRSIM sur une fusée H-IIA en janvier 2022[2].

L'objectif principal de la mission est de mettre en œuvre une méthode précise d'atterrissage sur la Lune, en l’occurrence à moins de 100 mètres du point visé. Le but est de permettre par la suite de viser des régions plus difficiles d'accès avec un fort intérêt scientifique, plutôt que des régions où il est aisé de se poser mais avec un potentiel scientifique moindre. SLIM est également un atterrisseur lunaire de faible dimension voué à démontrer la viabilité de cette architecture pour de futures sondes, notamment lors de mission de retour d'échantillons lunaires[3].

Les objectifs scientifiques de la mission se concentrent autour de l'origine et du mécanisme de formation de la Lune. Dans ce but elle doit utiliser sa capacité d'atterrissage de précision pour se poser dans Mare Nectaris, une des mers lunaires présentes sur la face visible, à la recherche de roches originaires du manteau lunaire excavées par des impacts de météorites. L'objectif est notamment de trouver des minéraux d'olivine, un marqueur des roches formées dans le manteau, afin de les comparer avec leurs homologues terrestres. Cela doit permettre d'étudier les théories sur le processus de formation de la Lune, notamment celle de l'impact géant. En cela la mission s'appuie sur les résultats de la précédente mission lunaire japonaise SELENE qui identifia plusieurs sites prometteurs[4].

SLIM est de faible dimension avec environ 2,7 mètres de longueur, 1,7 mètre de largeur pour 2,4 mètres de hauteur. La sonde a une masse de 730 kilogrammes environ dont 530 kilogrammes d'ergols à savoir de l'hydrazine et du MON-3, ces derniers constituant plus de 70 % de sa masse totale. Cette proportion très élevée d'ergols s'explique notamment par le fait que la sonde n'est pas injectée directement dans une trajectoire de transfert vers la Lune, de la même manière que Beresheet ou encore Chang'e 1, et doit donc utiliser une part de sa propulsion pour se rendre en orbite lunaire. Pour limiter la masse de la sonde au maximum, plusieurs techniques innovantes sont employées : tuyère en céramique (version améliorée des tuyères de la sonde spatiale Akatsuki), recours à la mousse d'aluminium pour le train d'atterrissage, réservoirs jouant un rôle structurel, panneaux solaires ultra-légers. Deux moteurs de 500 newtons chacun assurent la propulsion principale, tandis que 12 moteurs de 20 newtons chacun sont chargées du contrôle d'attitude et des manœuvres de faibles amplitudes. La sonde comprend plusieurs capteurs dont des caméras de navigation, un radar doté de deux antennes pour l'atterrissage, un télémètre laser et une centrale à inertie. Les communications avec le centre de contrôle se font en bande S.

La sonde emploie une configuration originale pour un atterrisseur lunaire, les moteurs principaux chargés de ralentir la descente ne se situant pas sous la sonde entouré des pieds d'atterrissage mais sur le côté. Après l'extinction de ces moteurs à quelques mètres de la surface lunaire, les propulseurs d'attitude font basculer l'engin de 90° afin qu'il se réceptionne à l'aide de ses 5 trains d'atterrissage. Le système embarqué de la sonde devant lui permettre de se poser avec une grande précision (un rayon de 100 mètres autour du point visé) repose sur des logiciels analysant les données récoltées par les caméras de navigation et le radar. La durée de vie de la sonde une fois posée sur la Lune est de quelques jours[5]^,[6].

La sonde emporte un seul instrument scientifique nommé MBC pour Multi-Band Camera chargé d'étudier le spectre d'absorption des roches environnantes afin d'en déduire la composition. Il s'agit d'une caméra multispectrale composé d'un capteur photo, d'un téléobjectif, d'une roue à filtre comportant 10 filtres passe-bande et d'un miroir orientable pour déplacer le champ de vue. L'instrument est divisé en deux unités : MBC-H (pour camera head) contenant la partie optique et MBC-E (pour electric) contenant la partie électrique, les deux étant reliés par un faisceau de câbles. Il est capable d'observer une cible se situant entre 1,5 et 30 mètres de distance, avec une résolution de 640 × 512 pour un champ de vue large de 4°, tandis que le miroir orientable permet de changer l'orientation horizontale de 50° et l'orientation verticale de 70°. L'instrument fonctionne dans le visible et le proche infrarouge, ses 10 filtres passe-bande s'échelonnant entre 700 et 1 700 nm avec une largeur de bande de 30 nm. MBC doit être utilisé durant la phase de transit pour photographier la Terre et la Lune. Une fois la sonde posée sur la surface lunaire, l'instrument doit prendre plusieurs panoramas des roches environnantes et étudier leur répartition, les cibles retenues sont ensuite étudiée en profondeur à l'aide des différents filtres passe-bande[6].