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Équipé de pièces imprimées en 3D, le vaisseau spatial Lucy part à la découverte des astéroïdes de Troie

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La première mission vers les astéroïdes troyens de Jupiter est enfin en route après que le vaisseau spatial à énergie solaire Lucy de la NASA a été lancé sur une fusée Atlas V depuis la station spatiale de Cap Canaveral en Floride le 16 octobre 2021. Conçu, construit et testé par Lockheed Martin, le vaisseau spatial est équipé d’une suite d’instruments de télédétection avancés, d’un logiciel autonome qui permet de suivre les cibles astéroïdes, et de plusieurs pièces imprimées en 3D.

The Lucy spacecraft launches aboard a United Launch Alliance Atlas V rocket from Space Launch Complex 41, Saturday, Oct. 16, 2021, at Cape Canaveral

Une fusée Atlas V de United Launch Alliance avec le vaisseau spatial Lucy à son bord décolle du Space Launch Complex 41, samedi 16 octobre 2021, à la station spatiale de Cap Canaveral en Floride. Image reproduite avec l’aimable autorisation de la NASA/Bill Ingalls.

Au cours des 12 prochaines années, Lucy parcourra 4 milliards de kilomètres pour explorer un nombre record d’astéroïdes, en passant par un astéroïde de la ceinture principale et sept astéroïdes troyens qui suivent et précèdent Jupiter sur son orbite. Nommée d’après le squelette fossilisé de l’un des plus anciens homininés (ancêtres pré-humains) connus, découvert en Éthiopie en 1974, la mission Lucy explorera deux essaims d’astéroïdes troyens qui partagent une orbite autour du Soleil avec Jupiter.

Les scientifiques sont impatients d’observer de près ces roches anciennes, qui seraient des vestiges parfaitement préservés de la formation de notre système solaire externe, il y a quatre milliards d’années. Leur étude pourrait révéler des informations jusqu’alors inconnues sur leur formation et l’évolution de notre système solaire. À la fin de sa mission en 2033, Lucy aura visité un nombre record de destinations en orbites indépendantes autour du Soleil.

Lucy’s orbital trajectory is one of the most complex of any Discovery mission: 12 years, eight asteroids and two Earth-gravity slingshots.

La trajectoire orbitale de Lucy est l’une des plus complexes de toutes les missions Discovery : 12 ans, huit astéroïdes et deux frondes en gravité terrestre. Avec l’aimable autorisation de la NASA/Southwest Research Institute.

Avec un voyage aussi long et impitoyable dans l’espace, les ingénieurs de Lucy ont conçu le vaisseau spatial pour qu’il soit prêt à tout. Tout d’abord, sa taille est impressionnante : Lucy mesure plus de 16 mètres d’un bout à l’autre. Cependant, la majeure partie de cette taille est due aux énormes panneaux solaires fabriqués par Northrop Grumman, chacun d’entre eux mesurant près de 7 mètres de diamètre et étant nécessaire pour alimenter les systèmes du vaisseau spatial lors de son vol vers l’orbite de Jupiter. Tous les instruments, ainsi que l’antenne à haut gain de 2 mètres (6,5 pieds) nécessaire pour communiquer avec la Terre, seront situés sur le corps du vaisseau spatial, beaucoup plus petit.

Lucy s’inspire d’éléments de conception hérités de missions précédentes construites par Lockheed Martin, comme OSIRIS-REx, une mission de la NASA pour l’étude des astéroïdes et le retour d’échantillons, et MAVEN, un vaisseau spatial américain en orbite autour de Mars pour étudier la perte de ses gaz atmosphériques dans l’espace. Pour ce projet, l’équipe d’experts de Lockheed Martin Space à Littleton, dans le Colorado, qui a construit le vaisseau spatial comprenait quelque 430 composants uniques, réunis par plus de deux miles de fil, 170 pieds carrés de structure composite et plus de 12 800 connexions électriques.

Lockheed s’est assuré qu’une conception thermique robuste protège Lucy des températures extrêmes de l’espace allant de -250⁰F à 300⁰F, et qu’elle est parée de trois puissants instruments primaires pour étudier la géologie, la composition et la structure des astéroïdes troyens. De plus, l’équipe a inclus des pièces de production avancées comme des supports imprimés en 3D et des pinces de harnais fabriquées à partir de trois matériaux différents.

The Lucy spacecraft’s massive solar arrays completed their first deployment tests in January 2021 inside the thermal vacuum chamber at Lockheed Martin Space in Denver, Colorado.

Lockheed Martin a conçu, construit et testé Lucy, montrant ici les énormes panneaux solaires de l’engin spatial après avoir effectué leurs premiers tests de déploiement. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Lockheed Martin.

Cependant, Lucy n’est pas le premier vaisseau spatial interplanétaire à être équipé de pièces imprimées en 3D. En 2011, un autre orbiteur planétaire construit par Lockheed, Juno, est parti explorer et étudier Jupiter, équipé d’une douzaine de supports de guides d’ondes imprimés en 3D et fabriqués en alliage de titane. L’orbiteur planétaire le plus éloigné de l’agence – jusqu’à présent – continue son voyage dans l’espace et poursuivra son investigation de la plus grande planète du système solaire jusqu’en septembre 2025.

Depuis des années, Lockheed a intégré des composants de fabrication intelligente dans ses principales usines aux États-Unis. L’entreprise aérospatiale possède même son propre centre de fabrication dédié à l’impression 3D en Californie, l’Additive Design and Manufacturing Center (ADMC). Créé pour combler le fossé entre la recherche et la fabrication, l’ADMC a utilisé les technologies 3D pour construire des composants destinés à l’exploration continue de l’espace par l’humanité, notamment des satellites militaires, des dômes imprimés en 3D pour les réservoirs de carburant à haute pression à bord des satellites, et des pièces aptes au vol pour les missions spatiales, comme le vaisseau Orion de la NASA qui doit emmener des humains sur Mars. En 2018, le centre de recherche sur l’impression 3D de 6 775 pieds carrés est devenu le premier à obtenir sa certification UL 3400 pour la fabrication additive, ayant satisfait à toutes les procédures de sécurité et d’atténuation des risques pour l’utilisation et la manipulation des imprimantes et des matériaux 3D.

Dans le cadre de son investissement continu dans l’impression 3D, Lockheed a dépensé 350 millions de dollars dans une installation de production de satellites ultramoderne, baptisée Gateway Center, équipée d’imprimantes 3D de qualité industrielle et d’une conception en réalité virtuelle. Même la division Skunk Works de l’entreprise – chargée de construire dans le plus grand secret les avions les plus expérimentaux du monde et les technologies les plus révolutionnaires – utilise la GA pour améliorer les processus et les performances tout en réduisant les coûts. En outre, l’équipe est à l’origine d’une variété de matériaux avancés et de technologies de fabrication pour créer ses concepts à grande vitesse et hypersoniques.

Après avoir travaillé sur la mission Lucy pendant plus de six ans, l’odyssée du vaisseau spatial a finalement commencé. Elle se déplace actuellement à une vitesse d’environ 108 000 kilomètres par heure sur une trajectoire qui orbitera autour du Soleil et la ramènera vers la Terre en octobre 2022 pour une assistance gravitationnelle. Il faudra ensuite plusieurs années avant que Lucy n’atteigne le premier astéroïde troyen, mais le chercheur principal de la mission, Hal Levison, estime que ces objets « valent la peine d’attendre et de faire des efforts » : en raison de leur immense valeur scientifique, « ils sont comme des diamants dans le ciel ».

Tout comme le squelette de Lucy, vieux de 3,2 millions d’années, a fondamentalement changé notre compréhension de l’évolution humaine, cette mission vise à modifier la façon dont nous comprenons la formation des planètes, y compris la Terre. Aucune autre mission spatiale dans l’histoire n’a été lancée vers autant de destinations différentes en orbite indépendante autour de notre soleil, et le fait qu’elle tire parti de l’AM est une preuve supplémentaire de l’importance des technologies additives pour l’industrie spatiale et pour révolutionner à terme l’exploration extra-terrestre.

Au moment de la rédaction de cet article, la NASA a annoncé qu’un seul des panneaux solaires s’était entièrement déployé, tandis que l’autre ne l’était que partiellement. En conséquence, Lucy se stabilisait à une vitesse de croisière en orbite terrestre pendant que les meilleurs experts de la NASA tentaient de trouver une solution au problème.

L’article équipé de pièces imprimées en 3D, Lucy Spacecraft is Off to Explore the Trojan Asteroids est apparu en premier sur 3DPrint.com | La voix de l’impression 3D / fabrication additive.