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Tout comprendre aux missions Artemis vers la Lune et Mars

Il va y avoir de l’agitation à Cap Canaveral et à Houston dans les prochains mois, avec le développement des programmes Artemis. Le seul cap initialement fixé par l’administration Trump était de retourner sur la Lune et ensuite d’aller sur Mars. C’est facile : c’est tout droit ! Le premier objectif était 2029 pour la Lune et il a par la suite été avancé de 4 ans : c’est désormais en 2025 que l’homme doit reposer un pied sur notre grisâtre satellite (même si le délai pourrait être un peu retardé). Le fait que la NASA ait fait appel à des prestataires privés (afin de construire les différents modules) a contribué à rendre un peu complexe et confus cette mission auprès du grand public. D’autant qu’au départ, Donald Trump avait juste indiqué qu’il y aurait un retour des visites spatiales mais sans préciser comment ni pourquoi. Depuis lors, des « briques » d’informations se sont empilées – c’est ça qu’on va vous expliquer – et, si ça peu sembler un peu complexe, les développements technologiques nécessaires à ces missions vers la Lune et Mars sont toutefois spectaculaires et fascinants. Jugez-en !

Voici le premier équipage Artemis qui doit se poser sur la Lune : et pour la première fois une femme foulera le sol de notre satellite !
Voici le premier équipage Artemis qui doit se poser sur la Lune : et pour la première fois une femme et une personne de couleur fouleront le sol de notre satellite !

Artemis :

C’est le nom des missions qui doivent ramener les hommes sur la Lune en 2025 (ou après), mais bien évidemment après des séries de tests qui se dérouleront durant les années précédentes. Le matériel utilisé pour ces voyages et pour l’exploration lunaire a ses propres objectifs lunaires, mais il n’est pas conçu pour être uniquement utilisable sur la Lune : il est adapté à la planète Mars, aussi bien au niveau des fusées, des modules d’habitation et de transport, des engins d’explorations (rovers, robots) etc… Tout ce qui sera utilisé sur la Lune sera en test pour l’exploration de Mars !

Mais que vont-ils faire sur la Lune ? Y transporter Donald Trump ? La NASA répond ainsi sur son site internet avec ces trois objectifs : « Découverte, opportunité économique et inspiration pour une nouvelle génération ». Vous nous direz… c’est un peu abstrait !? Oui ! Pour le niveau économique, la NASA précise : « Les missions Artemis permettent une croissance de l’économie lunaire en alimentant de nouvelles industries, en soutenant la croissance de l’emploi et en renforçant la demande de main-d’œuvre qualifiée. » Et, comme chacun le sait, quand l’économie lunaire va… tout va ! Un bon observateur pourra facilement analyser qu’il ne va pas être très difficile de « faire croître l’économie lunaire » !!!! Trêve de plaisanterie, il se pourrait qu’il y ait là haut de très utiles métaux rares, par exemple.

Présentation du programme Artemis au Space Center de Houston
Présentation du programme Artemis au Space Center de Houston

En tout cas, nul doute que le volet « aventure-découverte » d’Artemis sera intéressant, notamment avec les visites des stocks d’eau de la Lune, et leur probable exploitation. Quant au troisième volet : « inspirer une nouvelle génération », nul doute qu’il va fonctionner. La NASA renoue avec sa créativité populaire, et on peut même dire que c’est l’Amérique toute entière qui retrouve plusieurs de ses vocations : réaliser des bonds technologiques, et nous faire rêver !

Une station autour de la Lune et une autre dessus !

Il y a de grandes nouveautés par rapport aux programmes Apollo (qui furent les premiers à emmener les hommes sur la Lune) : au lieu de transporter depuis la Terre un vaisseau restant en orbite autour de la Lune le temps d’une seule mission, cette fois une station nommée Getaway va être construite pour rester constamment en orbite autour de la Lune (un peu comme la Station Internationale autour de la Terre). C’est la fusée-lanceur SpaceX qui doit en transporter les éléments vers l’orbite de la Lune.

La future station Gateway en orbite autour de la Lune sera progressivement construite. Elle sera plus modeste au début.
La future station Gateway en orbite autour de la Lune sera progressivement construite. Elle sera plus modeste au début.

Une fois que la station sera en orbite les missions spatiales pourront donc descendre et remonter entre la Lune et son orbite. Une base habitable va aussi être créée sur la Lune. Au moindre problème dans cette base, les astronautes pourront ainsi rejoindre leur fusée posée à côté et remonter à la station qui tourne en orbite.

Image d'artiste pour la future base lunaire
Image d’artiste pour la future base lunaire : ESA /Pierre Carril)

Vous nous demanderez : « et comment faire si, après une explosion, c’est toute la Lune qui commence à dériver dans l’espace avec sa base et ses astronautes, comme dans la série Cosmos 1999 ». On a posé la question à la NASA mais on attend encore la réponse !

Présentation du programme Artemis en ce moment au Space Center de Houston
Présentation du programme Artemis en ce moment au Space Center de Houston

Faire du camping sur la Lune et sur Mars

Il s’agit d’un peu plus que de faire du camping, mais afin de descendre sur la Lune et d’y remonter, y construire une base, et utiliser des moyens d’exploration, la NASA et ses partenaires développent un trésor de technologies, qui seront ainsi réutilisables sur Mars. Par exemple, si la science-fiction nous parle depuis un siècle de « robots bipèdes », on n’en a jamais vraiment vu l’utilité depuis lors. Cette fois, ce sera le cas : plusieurs sortes de robots – dont un bipède – sont en cours d’élaboration afin de se substituer, quand c’est possible, aux sorties humaines sur des surfaces extraterrestres. Les rovers seront aussi nouveaux.

Présentation d'un projet de robot bipède au Space Center de Houston
Présentation d’un projet de robot bipède au Space Center de Houston

Moon to Mars : Exploration Campaign

La première mission habitée vers Mars n’a pas encore de « petit nom » – elle est pour le moment inclue dans le programme Artemis – mais elle est prévue pour démarrer d’ici très peu de temps : Initialement le premier décollage doit être effectué au début des années 2030, si tout est prêt. Et, bien sûr, il faudra que les missions Artemis sur la Lune soient réussies pour que le programme martien puisse décoller. Le matériel doit en effet être en parfait état de fonctionnement, car il n’y a aucune possibilité de secours ou d’aide extérieure pour un équipage naviguant si loin de la Terre : absolument aucun droit à l’erreur ! Rien que l’aller entre la Terre et Mars devrait prendre 9 mois. Puis il faut attendre une bonne configuration entre les planètes pour entamer le vol retour….

Présentation des missions vers la planète Mars au Space Center de Houston
Présentation des missions vers la planète Mars au Space Center de Houston

Avant même le décollage vers Mars, les premières prélèvements de sols extra-terrestres doivent revenir sur la Terre puisque plusieurs sondes y ont été envoyées.

Mars Rover Vehicle Navigator présenté à Cap Canaveral
Mars Rover Vehicle Navigator présenté à Cap Canaveral

Actuellement une exposition au Kennedy Space Center de Cap Canaveral montre les développements d’un impressionnant « Mars Rover Vehicle Navigator » (MRVN) ressemblant à ceux de films de science-fiction (notamment celui de Lost in Space). Au Space Center de Houston, les expositions publiques montrent par exemple de nouvelles combinaisons moulantes (Il suffisait de regarder la série Star Trek pour les inventer !) nécessitant bien moins d’oxygène que les précédentes. Toujours au space center, on peut voir par exemple comment des plantations seront transportées vers Mars afin que l’équipage puisse avoir de la nourriture renouvelable (plantes, fruits, légumes) !

www.mars.nasa.gov

Space Launch System (SLS) : la fusée de lancement

Depuis les succès des navettes spatiales, on sait qu’il est presqu’aussi facile de naviguer en vrai dans l’espace que ne l’avaient imaginé les films de science-fiction. La plus grosse difficulté restante, c’est de s’extraire d’une planète avec une gravité telle que celle de la Terre ! Pour cela, les recherches technologiques n’ont pas réussi à changer le fait que les astronautes vont devoir s’assoir comme avant en haut d’un gros cylindre contenant des tonnes de carburant se consumant à grande vitesse, selon le même principe développé après la seconde guerre mondiale par des ingénieurs qui y avaient participé en créant les premiers missiles.

Le SLS qui doit emmener les missions Artemis vers l'espace
Le SLS qui doit emmener les missions Artemis vers l’espace

Petit rappel : la fusée ne peut pas être la même pour placer trois gugusses et un satellite en basse orbite terrestre que celle nécessaire à transporter des tonnes de matériel en orbite lunaire. Par exemple il faut trois heures aujourd’hui pour voler de Cap Canaveral à la Station Internationale. Mais, pour la Lune… il faut trois jours ! Les fusées SLS ont donc environ 100 mètres de hauteur (entre 98m et 111m) et peuvent être épaulées de deux fusées d’appoint. Elles sont donc potentiellement plus grandes d’1 mètre que les Saturn V utilisées pour les missions Apollo. Le corps du SLS développé (entre autres) par Boeing est composé de deux étages, le premier se séparant une fois qu’il est vidé, afin d’alléger les parties restantes durant le reste du trajet.

Les fusées SLS ont été élaborés depuis 2011 alors qu’il n’y avait pas à l’époque de mission de prévue, juste « au cas où ». Elles coûtent actuellement 2,2 milliard de dollars à l’unité, ce qui crée des polémiques, car si l’industrie spatiale privée n’existait guère en 2011, depuis lors des sociétés comme SpaceX ont développé des lanceurs lourds bien moins chers que le SLS. Il faut savoir qu’une mission Artemis entière va coûter 4,1 milliards, et donc plus de la moitié du budget sera consacrée à payer le SLS ! En tout cas le premier test du SLS a été réalisé avec succès le 16 novembre 2022. Le prochain vol du SLS sera habité, transportant des hommes autour de la Lune. Et lors du troisième, les astronautes aluniront enfin.

Le vaisseau Orion

Le vaisseau Orion
Le vaisseau Orion

La fusée SLS dont on vient de parler sert à transporter des objets vers l’espace. Ça peut être des satellites aux trajectoires interplanétaires, mais c’est surtout du vaisseau Orion dont il est question, et ses voyages vers la Lune ou vers Mars.

Orion est composé d’une part d’un module de commande : une petite capsule habitable construite par Lockheed Martin, où se tient l’équipage. Et d’autre part il y a un module de service (construit par l’Agence spatiale européenne) qui regroupe les équipements servant de support : propulsion, production d’énergie, une partie du système de support de vie. Entre les deux parties il y a troisième élément : un sas d’1,50m.

Présentation d la capsule Orion en ce moment au Space Center de Houston
Présentation d la capsule Orion en ce moment au Space Center de Houston

La tour de sauvetage

Si vous n’y connaissez rien en fusées, vous nous demanderez : « pourquoi il y a cette petite tour pointue au sommet » ? C’est la « tour de sauvetage ». Son utilité :  si jamais un problème est détecté (genre une potentielle explosion) durant la phase de lancement, cette tour a pour but d’extraire, d’arracher à la fusée, la petite capsule où vivent les astronautes et de la propulser en quelques secondes hors de la zone de danger. Il y a pour cela des propulseurs sur les côtés, et la capsule habitée est en dessous. Si au contraire il n’y a pas eu de problème, la tour se détache 3,30 minutes après le décollage du SLS, quand la fusée n’est plus dans l’atmosphère terrestre. Ce très utile système de sécurité n’est pas nouveau, mais il n’a heureusement été utilisé qu’une seule fois, avec succès, en 1983 par les Soviétiques alors que l’un de leurs Soyouz venait de prendre feu sur le pas de tir avant le décollage imminent.

Starship : l’alunisseur

Starship : l’alunisseur
Starship : l’alunisseur

L’alunisseur « Starship » est développé par la société SpaceX, et c’est lui qui fait prendre du retard à tout le programme Artemis. En effet, il serait difficile d’aller sur la Lune sans alunisseur. Il est sensé faire l’ascenseur entre la Lune et son orbite. Il peut aussi revenir sur Terre de lui même en se posant à la verticale. En effet, il est équipé de deux sortes de moteurs : un pour les vols dans l’espace, et un pour l’atmosphère. Mais – toujours le même problème – ce vaisseau Starship haut de 50 mètres ne peut en revanche pas sortir lui même de l’atmosphère terrestre. Il doit pour cela être placé sur une fusée-lanceur de 69 mètres de haut, également construite par SpaceX, et baptisé Super Heavy. Une sorte de concurrent du SLS. Les éléments de Starship-Super-Heavy sont certes réutilisables, mais pour cela il faut qu’ils n’aient pas explosé ! Or en avril 2023 lors d’un test tiré depuis le Texas, l’ensemble étant devenu incontrôlable la société SpaceX avait dû faire se résoudre à faire exploser sa fusée 4 minutes après son décollage, perdant tout le matériel et provoquant le retard du programme. Autre problème dès le début du décollage (4 minutes avant l’explosion) : le pas de tir avait déjà été totalement dévasté par la puissance des moteurs, la fusée ayant creusé un cratère en dessous d’elle et pulvérisé tout ce qui se trouvait aux alentours. A noter que le lanceur SLS avait aussi provoqué des dégâts imprévus lors de son décollage en novembre à Canaveral : avec notamment la mise hors services des ascenseurs de sa tour de lancement… Or les installations au sol sont aussi sensées être réutilisées…

En tout cas le fait de faire des appels d’offres vers des société privées est peut-être une bonne idée de la part de la NASA, mais la coordination entre les différents fabricants n’est pas optimale !


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