La sonde spatiale Surveyor 7 atterrit en douceur sur la Lune
Lancement de Surveyor 7 en 1968
Entre 1966 et 1968, le Jet Propulsion Laboratory en Californie a géré le programme Surveyor, une série d’atterrisseurs robotiques conçus pour effectuer des atterrissages en douceur sur la Lune afin d’étudier les propriétés de la surface lunaire et d’agir comme précurseurs des futurs atterrissages humains. Ils ont fourni des informations au niveau du sol sur les sites d’atterrissage potentiels d’Apollo qui, combinées aux images orbitales des orbiteurs lunaires, ont accru notre connaissance de la Lune en vue des missions humaines. Surveyor 7, le septième et dernier de la série, a été lancé le 7 janvier 1968 depuis Cap Canaveral sur une fusée Atlas-Centaur et a atterri avec succès sur la Lune trois jours plus tard près du bord extérieur du cratère Tycho dans l’hémisphère sud de la Lune. 
La caméra du vaisseau spatial a observé deux faisceaux laser pointés vers lui depuis deux observatoires du côté nuit du croissant terrestre. Il s’agissait d’un test pour une future expérience de rétroréflecteur laser Apollo pour mesurer avec précision la distance Terre-Lune avec un faisceau laser pointé avec précision. Pendant un certain temps, il a été envisagé d’envoyer l’une des dernières missions Apollo pour visiter Surveyor 7 à Tycho, mais les coupes budgétaires ont mis fin à ces plans. Surveyor 7 a mis fin à un programme très réussi qui a rapproché la NASA de l’objectif d’atterrir en toute sécurité des hommes sur la Lune. Cinq des sept missions ont réussi un atterrissage en douceur sur la surface lunaire et ont exploré des zones qui semblaient prometteuses pour les astronautes d’Apollo. Cumulativement, les cinq engins spatiaux ont fonctionné pendant environ 17 mois, ont renvoyé 87 000 photographies de la surface lunaire et ont effectué des analyses chimiques du sol sur trois des sites d’atterrissage. En février 1968, le comité de sélection du site Apollo de la NASA a choisi cinq zones d’atterrissage potentielles pour la première mission habitée, répondant à des critères d’adéquation tels qu’un terrain plat et une trajectoire d’approche dégagée, sur la base des informations recueillies par les géomètres à la surface de la Lune et les orbiteurs lunaires dans orbite autour de la Lune.
Surveyor
L’image présentée est un modèle d’ingénierie grandeur nature du vaisseau spatial lunaire robotique Surveyor sur la plage de Los Angeles. Des géomètres ont été lancés vers la lune entre 1966 et 1968 pour effectuer des atterrissages en douceur en tant que précurseurs des missions d’astronautes Apollo. Les missions réussies étaient Surveyor 1 le 2 juin 1966, Surveyor 3 le 19 avril 1967 et Surveyor 7 le 9 janvier 1968.
Vue de la lune de l’ Surveyor
Cette vue près du cratère Tycho fait partie d’une mosaïque circulaire de centaines de photos télévisées prises par Surveyor 7 en janvier 1968. Le gros rocher au premier plan mesure 60 cm (2 pi) de diamètre. À l’arrière-plan droit se trouve un rocher de 6,1 m (20 pi) à environ 366 m (400 yds). Les collines à l’horizon central sont à un peu moins de 13 km (8 mi). Surveyor 7 a été lancé le 6 janvier 1968 et a atterri en douceur sur la lune le 9 janvier. Le vaisseau spatial a renvoyé 21 038 images télévisées et des données d’autres expériences. Surveyor 7 a opéré pendant un deuxième jour lunaire ; le dernier signal a été reçu le 20 février, environ 18 heures avant le coucher du soleil lunaire.
Surveyor 7 – La description
Surveyor 7 était le cinquième et dernier vaisseau spatial de la série Surveyor à réaliser un atterrissage en douceur sur la Lune. Les principaux objectifs du programme Surveyor, une série de sept vols d’atterrissage en douceur lunaires robotisés, étaient de soutenir les prochains atterrissages en équipage d’Apollo en :
(1). développant et validant la technologie d’atterrissage en douceur sur la Lune ;
(2). fournir des données sur la compatibilité de la conception d’Apollo avec les conditions rencontrées sur la surface lunaire ; et
(3). en ajoutant à la connaissance scientifique de la Lune.
Les objectifs spécifiques de cette mission étaient de :
(1). effectuer un atterrissage en douceur lunaire (dans une zone montagneuse bien éloignée de la maria pour fournir un type de photographie de terrain et d’échantillon lunaire significativement différent de ceux des autres missions Surveyor)
(2). obtenir des images télévisées après l’atterrissage ;
(3). déterminer les abondances relatives des éléments chimiques ;
(4). manipuler le matériau lunaire ;
(5). obtenir des données dynamiques de toucher des roues ; et
(6). obtenir des données de réflectivité thermique et radar. Surveyor 7 était le seul vaisseau Surveyor à atterrir dans la région des hautes terres lunaires.
Vaisseau spatial et sous-systèmes 
La structure de base du vaisseau spatial Surveyor se composait d’un trépied de tubes en aluminium à paroi mince et d’entretoises d’interconnexion fournissant des surfaces de montage et des fixations pour les systèmes d’alimentation, de communication, de propulsion, de contrôle de vol et de charge utile. Un mât central s’étendait à environ un mètre au-dessus du sommet du trépied. Trois pieds d’atterrissage articulés étaient fixés aux coins inférieurs de la structure. Les jambes contenaient des amortisseurs, des blocs d’aluminium en nid d’abeille écrasables et le mécanisme de verrouillage du déploiement et se terminaient par des repose-pieds à fond écrasable. Les trois repose-pieds s’étendaient à 4,3 mètres du centre de l’arpenteur. Le vaisseau spatial mesurait environ 3 mètres de haut. Les jambes repliées pour s’insérer dans un carénage de nez pour le lancement.Un réseau de 0,855 mètre carré de 792 cellules solaires a été monté sur un positionneur au sommet du mât et a généré jusqu’à 85 watts d’énergie qui ont été stockés dans des batteries rechargeables argent-zinc. Les communications ont été réalisées via une antenne mobile à grand réseau planaire à gain élevé montée près du sommet du mât central pour transmettre des images de télévision, deux antennes coniques omnidirectionnelles montées aux extrémités de flèches repliables pour la liaison montante et descendante, deux récepteurs et deux émetteurs. Le contrôle thermique a été réalisé par une combinaison de peinture blanche, de finition thermique à haute émission IR et de dessous en aluminium poli. Deux compartiments thermiquement contrôlés, équipés de couvertures superisolantes, de circuits thermiques conducteurs, d’interrupteurs thermiques et de petits radiateurs électriques, ont été montés sur la structure de l’engin spatial. Un compartiment, maintenu à 5 – 50 degrés C, abritait les communications et l’électronique d’alimentation. L’autre, maintenue entre -20 et 50 degrés Celsius, abritait les composants de commande et de traitement du signal. La caméra de surveillance TV a été montée près du sommet du trépied et des jauges de contrainte, des capteurs de température et d’autres instruments d’ingénierie sont incorporés dans tout le vaisseau spatial. Une cible photométrique était montée près de l’extrémité d’une jambe d’atterrissage et une autre sur une courte perche s’étendant du bas de la structure. D’autres ensembles de charges utiles, qui différaient d’une mission à l’autre, étaient montés sur différentes parties de la structure en fonction de leur fonction.
Un capteur solaire, un tracker Canopus et des gyroscopes sur trois axes ont fourni une connaissance de l’attitude. La propulsion et le contrôle d’attitude étaient assurés par des jets de contrôle d’attitude à gaz froid (azote) pendant les phases de croisière, trois moteurs fusées à vernier étranglables pendant les phases propulsées, y compris l’atterrissage, et le moteur de rétrofusée à propergol solide pendant la descente terminale. La rétrofusée était un boîtier sphérique en acier monté en bas au centre du vaisseau spatial. Les moteurs à vernier utilisaient du carburant à base d’hydrate de monométhylhydrazine et un oxydant MON-10 (90% N2O2, 10% NO). Chaque chambre de poussée pouvait produire 130 N à 460 N de poussée sur commande, un moteur pouvait pivoter pour le contrôle du roulis. Le carburant était stocké dans des réservoirs sphériques montés sur la structure du trépied. Pour la séquence d’atterrissage, un radar de marquage d’altitude a déclenché le tir de la rétrofusée principale pour le freinage primaire. Une fois le tir terminé, la rétrofusée et le radar ont été largués et les radars doppler et altimètre ont été activés. Ceux-ci ont fourni des informations au pilote automatique qui a contrôlé le système de propulsion vernier jusqu’au toucher des roues.
Surveyor 7 était de conception similaire à Surveyor 6, mais la charge utile était la plus importante volée pendant le programme Surveyor. Il transportait une caméra de télévision avec des filtres polarisants, un instrument de diffusion alpha, un échantillonneur de surface similaire à celui embarqué sur Surveyor 3, des barreaux aimantés sur deux repose-pieds, deux aimants en fer à cheval sur la pelle de surface et des miroirs auxiliaires. Parmi les miroirs auxiliaires, trois ont été utilisés pour observer les zones sous le vaisseau spatial, un pour fournir des vues stéréoscopiques de la zone de l’échantillonneur de surface et sept pour montrer les matériaux lunaires déposés sur le vaisseau spatial. Il transportait également plus de 100 éléments pour surveiller les aspects techniques des performances des engins spatiaux. Surveyor 7 avait une masse de 1039 kg au lancement et de 306 kg à l’atterrissage.
Surveyor 7 a été lancé à 6 h 30 min 54 s TU (1 h 30 HNE) le 7 janvier 1968 sur un Atlas-Centaur depuis le complexe de lancement 36A de la zone de test orientale à Cape Kennedy. Le vaisseau spatial a été placé sur une orbite de stationnement terrestre puis transféré sur une trajectoire lunaire par une seconde combustion de l’étage supérieur Centaur. Surveyor 7 s’est séparé du Centaur à 07:05:16 UT. Une manœuvre à mi-parcours a été effectuée à 23 h 30 min 10 s UT le 7 janvier 1968. Le toucher des roues a eu lieu à 01 h 05 min 36 s 3 TU le 10 janvier 1968 (20 h 05 min 36 s HNE le 9 janvier) à 40,9812 S, 11,5127 W (tel que déterminé à partir d’images Lunar Reconnaissance Orbiter) sur une couverture d’éjecta à environ 29 miles au nord du bord du cratère Tycho dans les hautes terres lunaires.
Les opérations scientifiques ont commencé peu après l’atterrissage. La caméra de télévision a renvoyé 20 993 images le premier jour lunaire. L’instrument de diffusion alpha n’a pas réussi à se déployer complètement, mais l’échantillonneur de surface a été utilisé pour le forcer au sol. L’échantillonneur a ensuite été utilisé pour placer l’instrument de diffusion alpha sur un rocher, puis dans une tranchée qu’il avait creusée. Environ 66 heures de données de diffusion alpha ont été obtenues au cours du premier jour lunaire sur les trois sites. Les opérations se sont poursuivies après le coucher du soleil et comprenaient des images de la Terre, des étoiles et de la couronne solaire. L’opération a pris fin à 14 h 12 TU le 26 janvier, 80 heures après le coucher du soleil. Les opérations du deuxième jour lunaire ont commencé à 19 h 01 TU le 12 février 1968 et comprenaient 45 images supplémentaires pour un total de 21 038 et 34 heures de données de diffusion alpha depuis l’intérieur de la tranchée. Les opérations ont pris fin le 21 février à 12 h 24 TU (7 h 24 HNE). L’échantillonneur de surface lunaire a fonctionné parfaitement pendant un total de 36 heures et 21 minutes, creusant des tranchées et déplaçant et manipulant quatre roches.
Les résultats étaient généralement cohérents avec les missions précédentes, sauf que l’analyse chimique de la croûte des hautes terres a montré qu’elle était plus pauvre en éléments du groupe du fer que les échantillons précédents, tous issus de la mer lunaire. Les expériences magnétiques ont montré la présence de constituants magnétiques en quantités comparables à celles des sites Surveyor 5 et 6. L’atterrisseur a également détecté avec succès des faisceaux laser transmis depuis la Terre. Les objectifs de la mission ont été pleinement satisfaits par les opérations des engins spatiaux. Le programme Surveyor impliquait la construction et le lancement de 7 engins spatiaux Surveyor sur la Lune pour un coût total de 469 millions de dollars.
Sonde lunaire
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1968-001A
https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-surveyor-7-launches
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solar/surveyor.html
https://todayinsci.com/1/1_09.htm#event