Máni (satellite)

Fin 2023 l'Agence spatiale européenne (ESA) lance un appel à propositions pour la réalisation de missions spatiales à faible coût ayant pour objectif l'étude de la Lune. L'objectif est profiter des progrès en matière de miniaturisation des équipements spatiaux pour réaliser des missions plus fréquentes avec une phase de développement réduite permettant à l'agence de s'adapter rapidement à l'évolution des priorités scientifiques et des technologies disponibles. Le coût des missions développées dans le cadre de ce programme sont plafonnées à 50 millions € et la phase de développement ne doit pas excéder 4 ans et demi. Ces missions font partie du programme Terra Novae de l'ESA qui réunit les projets d'exploration robotiques et humaines à destination de l'orbite basse terrestre, de la Lune et de Mars. Huit propositions sont retenues^{[Note 1]} et les équipes chargées des projets reçoivent chacune 150 000 € pour approfondir leurs propositions. Le projet de mission Máni (par référence au dieu de la Lune dans le panthéon nordique) proposé par l'Université de Copenhague est retenu le 16 décembre 2025. IL s'agit de la première mission spatiale de l'agence spatiale européenne placée sous la direction d'institutions basées au Danemark^[1],[2].

L'objectif principal de mission Mani est de cartographier la surface de la Lune avec une résolution spatiale inégalée (environ 20 centimètres par pixel) grâce à la réalisation d'une dizaine de prises de vue du même site depuis une orbite très basse (50 kilomètres). Ces données doivent permettre d'établir une carte de la topographie de la Lune fortement améliorée qui joueront un rôle essentiel pour la planification des déplacements des robots et des hommes à la surface de la Lune et pour la détermination de sites d'atterrissage dépourvus d'obstacles^[3]. La cartographie portera plus particulièrement sur les sites d'atterrissage potentiels des missions robotiques et humaines en particulier la région du pôle sud^[4]. cible des missions du programme Artemis et des missions habitées chinoises.

Un objectif secondaire est d'obtenir une valeur plus précise de l'albédo de la Terre, obtenu actuellement en mesurant la réflexion par la Lune de la lumière émise par la Terre. En effet les photos réalisée sous plusieurs angles permettront d'établir la fonction de réflectance de la Lune. Par ailleurs la connaissance améliorée de cette réflectance facilitera l'étalonnage des instruments embarqués sur les satellites d'observation de la Terre qui utilisent souvent notre satellite comme référence (site de Grimaldi et Crisium)^[3].

L'analyse des données de réflectance permettra également d'estimer la taille des grains et la rugosité de la surface à une échelle inférieure au pixel. Cela peut fournir des indices facilitant la sélection de sites propices pour des missions d'exploitation des ressources lunaires ou de retour d'échantillons lunaires^[3].

Les données collectées pourraient apporter des réponses à d'autres questions scientifiques telles que^[5] :

• La fréquence des flash lunaires
• L'age et la composition des petites taches irrégulières morcelant les mers lunaires (en anglais IMP, pour Irregular Mare Patches).
• les effets de l'érosion spatiale sur le régolithe lunaire.
• la formation et l'évolution des tunnels de lave lunaire.

La mission est pilotée par l'Université de Copenhague qui sera responsable du centre des opérations scientifiques responsable de l'analyse des images fournies par l'engin spatial et de la planification des régions à photographier. Le consortium industriel et universitaires fournissant les principaux composants de l'orbiteur comprend^[3] :

• La société Space inventor (Danemark) qui fournit la plateforme/bus.
• Scanway (Pologne) qui fournit le télescope.
• Des entreprises du Pays-Bas qui fournissent les systèmes de propulsion chimique et électrique.
• Une société slovène qui fournit le système de télécommunications.

L'université de Copenhague ainsi que d'autres universités sont responsables de la détermination des besoins qui doivent être pris en compte dans la conception du satellite et de son télescope ainsi que de l'analyse technique et scientifique des données^[3].

Le satellite a une masse d'environ 210 kilogrammes. Sa structure, qui est bâtie autour de sa caméra principale de grande dimension, est rendue aussi compacte que possible pour réduire le moment d'inertie. Il est très agile pour permettre les nombreuses photos prises sous des angles différents. Ses dimensions sont de 0,85 x 00,85 x 0,75 mètres en position repliée et de 2,5 x 0,85 x 0,75 mètres lorsque les panneaux solaires sont déployés. La plateforme de Máni, qui est fournie par la société danoise Space Inventor est stabilisée sur 3 axes. L'énergie est fournie par des panneaux solaires. Les données collectées sont transmises en bande Ka via une antenne parabolique fixe de 50 centimètres de diamètre. Le débit est de 70 mégabits/seconde^[6].

Le transfert vers la Lune et l'insertion sur une insertion lunaire polaire basse et le maintien de l'orbite à une altitude de 50 kilomètres nécessitent des recours fréquents à la propulsion. Le satellite dispose d'un système de propulsion hybride (chimique et électrique) permettant un changement de vitesse global de 2,6 km/s dont 1,7 km/s pour la propulsion chimique et 0,9 km/s pour la propulsion électrique^[7].

La charge utile principale, fournie par la société danoise Scanway est une caméra panchromatique dotée d'un objectif de type Ritchey-Chrétien de 30 centimètres d'ouverture. Sa masse est d"environ 25 kilogrammes. La résolution spatiale des images quelle produit est de 17 centimètres lorsque le satellite est sur son orbite lunaire à 50 kilomètres d'altitude. Cette caméra dérive de SEMOViS (programme InCubed). La charge utile secondaire est constituée par une caméra de 65 centimètre d'ouverture développée pour un CubeSat 1U (1 kg) fournissant des images avec une résolution spatiale de 1,5 mètres^[8].