La mission Artemis 2 marque le retour historique de l'humanité vers la Lune après 53 ans d'absence. En effet, aucun être humain n'a quitté l'orbite terrestre depuis Apollo 17 en décembre 1972. Par ailleurs, ce vol de 10 jours autour de notre satellite naturel ouvrira la voie à un alunissage prévu pour 2027 avec Artemis 3. Ainsi, quatre astronautes s'apprêtent à écrire un nouveau chapitre de l'exploration spatiale.
Un Retour Historique : 53 Ans Après Apollo 17
Le 14 décembre 1972, Eugene Cernan et Harrison Schmitt quittaient la surface lunaire à bord du module lunaire Challenger. Ainsi, ils refermaient un chapitre glorieux de l'histoire spatiale. En effet, depuis cette date, aucun être humain n'a dépassé l'orbite basse terrestre. Par ailleurs, pendant plus d'un demi-siècle, la Lune est restée un objectif lointain, reléguée aux sondes robotiques et aux télescopes.
Toutefois, la mission Artemis 2 change la donne. En effet, elle propulsera quatre astronautes au-delà de l'orbite terrestre pour la première fois depuis Apollo. De plus, contrairement aux missions Apollo qui se plaçaient en orbite lunaire, Artemis 2 empruntera une trajectoire de retour libre. Par conséquent, cette approche plus prudente garantit un retour automatique vers la Terre en cas de défaillance majeure. Ainsi, la sécurité de l'équipage reste la priorité absolue de la NASA.
Le Programme Artemis : Une Vision de Présence Durable
Le programme Artemis naît en 2017 dans un contexte géopolitique tendu. En effet, la Chine multiplie les succès lunaires avec ses missions Chang'e et annonce ouvertement ses ambitions habitées. Par ailleurs, l'administration américaine souhaite réaffirmer le leadership spatial des États-Unis. De plus, contrairement à Apollo qui visait des missions ponctuelles, Artemis poursuit un objectif de présence permanente sur la Lune. Ainsi, la construction d'une station orbitale lunaire Gateway et d'une base de surface figure au programme.
Initialement baptisée Exploration Mission-2, la mission Artemis 2 fut conçue dès 2013 comme test habité du lanceur SLS et de la capsule Orion. Toutefois, les retards techniques s'accumulèrent. En effet, le premier vol non habité Artemis 1 ne s'envola qu'en novembre 2022. Par ailleurs, ce vol permit de valider les systèmes critiques lors d'un périple de 25 jours et 2,3 millions de kilomètres. Par conséquent, la voie était ouverte pour embarquer un équipage.
Trajectoire de Retour Libre : Sécurité Maximale
Principe : Une trajectoire de retour libre utilise la gravité de la Lune pour ramener automatiquement le vaisseau vers la Terre, sans besoin d'allumage moteur supplémentaire. Ainsi, même en cas de panne totale des systèmes de propulsion, l'équipage rentrerait naturellement.
Différence avec Apollo : Les missions Apollo 8 et 10 se plaçaient en orbite lunaire stable, nécessitant un allumage moteur pour en sortir. En effet, cette approche offrait plus de flexibilité pour l'observation scientifique. Toutefois, elle présentait un risque supplémentaire en cas de défaillance moteur.
Avantage pour Artemis 2 : Cette mission test privilégie la sécurité avant tout. Par conséquent, la trajectoire de retour libre offre une marge de manœuvre maximale pour valider les systèmes sans risque excessif pour l'équipage.
Un Équipage Symbole de Diversité et d'Excellence
L'annonce de l'équipage d'Artemis 2 en avril 2023 marqua un tournant symbolique. En effet, pour la première fois dans l'histoire de l'exploration lunaire, la diversité devient une réalité concrète. Ainsi, quatre astronautes d'exception furent sélectionnés pour cette mission historique. De plus, leur composition reflète l'évolution des mentalités depuis l'ère Apollo exclusivement masculine et américaine.
Profils de l'Équipage Artemis 2
Premières Historiques Multiples
L'équipage d'Artemis 2 cumule plusieurs premières historiques simultanées. Tout d'abord, Victor Glover devient le premier Afro-Américain à quitter l'orbite terrestre. Ensuite, Christina Koch devient la première femme à s'aventurer au-delà de l'orbite basse. De plus, Jeremy Hansen devient le premier non-Américain à voler vers la Lune. Par ailleurs, deux astronautes de réserve complètent l'équipe : Andre Douglas pour la NASA et Jenni Gibbons pour l'Agence Spatiale Canadienne. Ainsi, cette composition reflète l'engagement d'Artemis vers une exploration spatiale inclusive et internationale.
Dix Jours pour Valider les Systèmes : Le Profil de Mission
La mission Artemis 2 se déroule en plusieurs phases distinctes sur une durée totale de 10 jours. Tout d'abord, le lancement s'effectuera depuis le complexe de lancement 39B du Kennedy Space Center en Floride. Ensuite, la fusée Space Launch System propulsera la capsule Orion et son équipage vers l'orbite terrestre. Par ailleurs, cette fusée géante développée par Boeing et Northrop Grumman constitue le lanceur le plus puissant jamais construit depuis Saturn V.
Phase 1 : Orbite Haute Terrestre et Tests Systèmes
Après la séparation du premier étage environ 8 minutes après le décollage, l'étage supérieur ICPS placera Orion sur une orbite terrestre initiale. En effet, cette première orbite relativement basse permettra de vérifier le bon fonctionnement de tous les systèmes. Ensuite, l'ICPS effectuera un premier allumage au point le plus éloigné de la Terre pour rehausser l'orbite. Par conséquent, Orion atteindra une orbite extrêmement elliptique culminant à près de 70 000 kilomètres d'altitude.
Cette phase cruciale durera environ 42 heures. Ainsi, l'équipage aura le temps de tester minutieusement tous les systèmes vitaux du vaisseau. Tout d'abord, le système de support-vie sera scruté de près. En effet, il doit produire de l'air respirable, éliminer le dioxyde de carbone et réguler l'humidité. De plus, les astronautes évalueront son comportement lors d'activités intenses puis pendant les périodes de sommeil. Par ailleurs, cette validation progressive permettra aux contrôleurs au sol de donner le feu vert pour la suite de la mission.
- Vérification complète des systèmes de support-vie
- Manœuvres de proximité avec l'étage ICPS usagé
- Tests manuels de pilotage par l'équipage
- Évaluation échelle Cooper-Harper de maniabilité
- Déploiement CubeSats scientifiques internationaux
- Validation finale avant injection trans-lunaire
Durant cette phase orbitale, Victor Glover prendra les commandes manuelles d'Orion. En effet, il effectuera une série de manœuvres de proximité avec l'étage ICPS désormais vide. Ainsi, il évaluera la maniabilité du vaisseau selon l'échelle Cooper-Harper utilisée en aéronautique. Par ailleurs, ces tests préfigurent les futurs rendez-vous orbitaux avec la station Gateway. Par conséquent, ils constituent une étape essentielle vers les missions plus complexes d'Artemis 3 et au-delà.
Phase 2 : Injection Trans-Lunaire et Voyage vers la Lune
Une fois les systèmes validés, le module de service européen effectuera l'allumage critique d'injection trans-lunaire. En effet, cette manœuvre propulsera Orion hors de l'attraction terrestre vers la Lune. Par ailleurs, le timing de cet allumage doit être d'une précision extrême. Ainsi, une erreur de quelques secondes pourrait compromettre l'ensemble de la trajectoire. De plus, cette phase marque le point de non-retour symbolique où l'équipage s'engage véritablement vers l'espace lointain.
Le voyage vers la Lune durera environ 4 jours. Pendant ce temps, l'équipage surveillera les systèmes, effectuera des corrections de trajectoire mineures et se préparera au survol lunaire. Par ailleurs, cette phase permettra de collecter des données précieuses sur les effets du rayonnement cosmique. En effet, au-delà de la protection magnétique terrestre, les astronautes seront exposés à un environnement radiatif bien plus intense que dans l'orbite basse terrestre. Par conséquent, ces mesures éclaireront la conception des futures missions longue durée.
Phase 3 : Survol Lunaire et Face Cachée
Le moment le plus spectaculaire de la mission surviendra lors du survol de la face cachée de la Lune. En effet, Orion passera à environ 6 500 kilomètres au-dessus de la surface lunaire. Par ailleurs, cette distance constitue un compromis entre sécurité et observation scientifique. Ainsi, l'équipage bénéficiera d'une vue imprenable sur notre satellite naturel. De plus, certaines régions du pôle Sud lunaire seront observées de près pour la première fois par des yeux humains.
Pendant le survol de la face cachée, l'équipage perdra tout contact radio avec la Terre. En effet, la masse de la Lune bloquera toutes les communications. Par conséquent, les astronautes seront totalement autonomes pendant environ 30 minutes. Toutefois, cette situation était déjà connue des missions Apollo. Ainsi, les procédures d'urgence sont parfaitement établies pour gérer cette période de silence radio. De plus, la trajectoire de retour libre garantit que même sans communication, le vaisseau reviendrait naturellement vers la Terre.
Record de Distance : Plus Loin qu'Apollo
Distance maximale : Artemis 2 établira un nouveau record de distance pour un vol spatial habité en s'éloignant jusqu'à 400 000 kilomètres de la Terre. Ainsi, l'équipage dépassera le record actuel d'Apollo 13 qui atteint 401 056 kilomètres en avril 1970.
Contexte Apollo 13 : Cette distance record d'Apollo 13 résultait d'une situation d'urgence après l'explosion d'un réservoir d'oxygène. En effet, la trajectoire de retour libre dut être modifiée, éloignant davantage le vaisseau. Par ailleurs, cet incident transforma une mission lunaire en combat pour la survie.
Artemis 2 : Contrairement à Apollo 13, cette distance extrême est planifiée dès le départ. Par conséquent, Artemis 2 deviendra officiellement le vol habité le plus éloigné de l'histoire dans des conditions normales d'opération.
Phase 4 : Rentrée Atmosphérique Record
Le retour vers la Terre durera également 4 jours environ. Toutefois, la phase la plus critique interviendra lors de la rentrée atmosphérique. En effet, Orion percutera l'atmosphère terrestre à près de 40 000 kilomètres par heure. Par ailleurs, cette vitesse constitue un record absolu pour un véhicule habité. Par conséquent, le bouclier thermique devra résister à des températures dépassant 2 750 degrés Celsius.
La rentrée s'effectuera selon une technique sophistiquée appelée "skip reentry". Ainsi, Orion plongera brièvement dans la haute atmosphère puis rebondira vers l'espace. Ensuite, elle replongera pour sa descente finale. Par ailleurs, cette manœuvre permet de dissiper l'énergie progressivement. De plus, elle offre une précision d'atterrissage bien supérieure aux rentrées balistiques classiques. Par conséquent, l'amerrissage pourra s'effectuer dans une zone réduite de l'océan Pacifique au large de San Diego.
Un navire amphibie de classe San Antonio de l'US Navy récupérera la capsule et l'équipage. En effet, les astronautes subiront des examens médicaux immédiats après 10 jours en apesanteur. Par ailleurs, leurs performances physiques seront testées via un parcours d'obstacles. Ainsi, la NASA évaluera la rapidité de réadaptation à la gravité terrestre. De plus, ces données éclaireront les protocoles pour les futures missions vers Mars où la gravité partielle compliquera encore la réadaptation.
Collaboration Internationale : Le Module de Service Européen
La capsule Orion illustre parfaitement la dimension internationale du programme Artemis. En effet, si la capsule habitée est fabriquée par Lockheed Martin aux États-Unis, le module de service européen provient d'un consortium industriel réparti dans onze pays européens. Par ailleurs, ce module constitue un élément absolument critique du vaisseau. Ainsi, il fournit la propulsion, l'énergie électrique via quatre grands panneaux solaires, l'eau potable et le contrôle thermique.
Développé par Airbus pour le compte de l'Agence Spatiale Européenne, ce module représente la contribution majeure de l'Europe au programme Artemis. En effet, la France, l'Italie, l'Espagne et l'Allemagne participent activement à sa fabrication. Par ailleurs, l'assemblage final s'effectue à Brême en Allemagne. De plus, ce partenariat technique garantit à l'Europe des places pour ses astronautes sur les futures missions lunaires. Par conséquent, la présence de Jeremy Hansen à bord d'Artemis 2 résulte directement de la contribution canadienne au programme Gateway.
Fonctions Critiques du Module de Service Européen
- Propulsion : Un moteur principal de 6 000 newtons de poussée hérité de l'ATV européen, plus 32 propulseurs d'orientation
- Énergie : Quatre panneaux solaires déployables générant 11,2 kilowatts en conditions nominales
- Support-vie : Stockage de 8,6 tonnes d'ergols, 240 kg d'eau potable et réserves d'oxygène et d'azote
- Contrôle thermique : Système de radiateurs maintenant la température entre -150°C et +200°C
- Structure : 4 mètres de diamètre, 4 mètres de hauteur, masse de 13,5 tonnes à vide
Une Chronologie Mouvementée : Des Ambitions aux Reports
L'histoire du programme Artemis témoigne des défis immenses de l'exploration spatiale moderne. En effet, dès 2017, l'administration Trump fixe l'objectif d'un retour lunaire pour 2024. Toutefois, cet agenda extrêmement serré se heurte rapidement aux réalités techniques et budgétaires. Par ailleurs, le développement du lanceur SLS accumule les retards et les dépassements de coûts. De plus, la pandémie de COVID-19 perturbe encore davantage les calendriers industriels.
Chronologie Clé d'Artemis 2
Le Problème du Bouclier Thermique : Une Décision Controversée
L'érosion inattendue du bouclier thermique lors d'Artemis 1 suscita de vives inquiétudes au sein de la NASA. En effet, des analyses approfondies révélèrent que des gaz s'étaient accumulés dans le matériau AVCOAT lors de la rentrée. Par ailleurs, ces gaz emprisonnés provoquèrent des fissures et une perte localisée de matière. Toutefois, les températures à l'intérieur de la capsule restèrent dans les limites acceptables. Par conséquent, la question se posa : fallait-il remplacer entièrement le bouclier ou modifier simplement la trajectoire de rentrée ?
En décembre 2024, la NASA trancha : le bouclier actuel sera conservé. Toutefois, la trajectoire de rentrée sera modifiée avec un angle de descente plus prononcé. Ainsi, le temps passé dans l'environnement thermique le plus intense sera réduit. De plus, cette approche limite la formation de gaz piégés dans l'AVCOAT. Par ailleurs, des simulations et tests au sol confirmèrent la viabilité de cette solution. Néanmoins, certains anciens ingénieurs et astronautes critiquèrent publiquement cette décision, estimant qu'un nouveau bouclier serait plus sûr.
Le nouveau administrateur de la NASA Jared Isaacman, entrepreneur spatial et vétéran de missions privées, affirma son soutien à cette décision après examen approfondi des données. En effet, il rencontra personnellement les ingénieurs et experts indépendants. Par ailleurs, certains critiques se déclarèrent rassurés par les données complémentaires. Toutefois, d'autres maintinrent leurs objections. Par conséquent, le débat illustre la tension permanente en vol spatial habité entre audace et prudence.
Fuites d'Hydrogène Récurrentes : Un Défi Persistant
Les problèmes de fuites d'hydrogène liquide hantent le programme SLS depuis Artemis 1. En effet, lors de la campagne de lancement 2022, plusieurs tentatives furent annulées pour cette raison. Par ailleurs, l'hydrogène présente des défis uniques : ses molécules minuscules s'infiltrent partout et il doit être maintenu à -253°C. De plus, toute fuite peut créer un risque d'explosion. Toutefois, la NASA persiste avec l'hydrogène pour ses performances énergétiques exceptionnelles. Par conséquent, chaque répétition générale teste méticuleusement les connexions et vannes pour garantir l'étanchéité.
Enjeux Stratégiques et Préparation d'Artemis 3
Au-delà de la prouesse technique, Artemis 2 répond à des enjeux géopolitiques majeurs. En effet, la Chine multiplie les succès lunaires et prévoit d'envoyer des taïkonautes sur la Lune avant 2030. Par ailleurs, le programme spatial chinois bénéficie d'un soutien politique et financier massif. De plus, la Russie annonça sa propre station lunaire bien que les retards s'accumulent. Par conséquent, la course au retour lunaire s'intensifie entre grandes puissances spatiales.
Sur le plan industriel, le coût astronomique du programme suscite des débats. En effet, chaque lancement SLS coûterait environ 4 milliards de dollars selon certaines estimations. Par ailleurs, le Starship de SpaceX promet des capacités supérieures pour une fraction de ce coût. Toutefois, les partisans du SLS soulignent sa fiabilité éprouvée et l'impossibilité de dépendre d'un unique fournisseur privé pour un enjeu aussi stratégique. Par conséquent, le débat entre lanceur public NASA et solutions privées perdure.
Artemis 3 : Le Grand Retour sur la Surface Lunaire
Si Artemis 2 réussit, la mission Artemis 3 pourra s'élancer dès 2027 pour le premier alunissage depuis Apollo 17. En effet, deux astronautes fouleront le sol lunaire dans la région du pôle Sud. Par ailleurs, cette zone présente un intérêt scientifique majeur avec ses cratères perpétuellement dans l'ombre abritant potentiellement de la glace d'eau. De plus, les crêtes éternellement éclairées offrent un ensoleillement quasi-permanent pour les panneaux solaires.
L'atterrisseur pour Artemis 3 sera une version modifiée du Starship de SpaceX. En effet, la NASA sélectionna SpaceX en 2021 pour développer ce système baptisé HLS. Toutefois, de nombreux défis subsistent. Par ailleurs, le Starship devra d'abord être ravitaillé en orbite terrestre par plusieurs vols cargos. Ainsi, cette opération de transfert de carburant en apesanteur n'a jamais été testée à cette échelle. De plus, l'atterrisseur devra fonctionner de manière autonome en orbite lunaire pendant plusieurs semaines avant l'arrivée de l'équipage.
Les astronautes d'Artemis 3 passeront environ une semaine à la surface lunaire. Ainsi, ils disposeront de bien plus de temps que les missions Apollo limitées à quelques jours. Par ailleurs, ils testeront les nouvelles combinaisons spatiales développées par Axiom Space. De plus, ils utiliseront un rover pressurisé pour explorer plusieurs kilomètres autour du site d'alunissage. Par conséquent, la quantité de science accomplie dépassera largement celle de toute mission Apollo individuelle.
Station Gateway : Le Relais Lunaire Permanent
Concept : Gateway sera une petite station spatiale placée en orbite autour de la Lune. Ainsi, elle servira de relais entre la Terre et la surface lunaire pour les missions Artemis. De plus, elle permettra d'assembler des charges utiles complexes avant la descente.
Calendrier : Les premiers modules de Gateway devraient être lancés entre 2027 et 2028. En effet, le module de puissance et propulsion PPE sera lancé par une Falcon Heavy. Par ailleurs, le module d'habitation HALO suivra peu après sur la même fusée.
Capacités : Gateway pourra accueillir jusqu'à 4 astronautes pour des séjours de plusieurs semaines. Toutefois, contrairement à l'ISS, elle ne sera pas habitée en permanence. Par conséquent, elle alternera entre périodes habitées lors des missions et périodes autonomes sous contrôle robotique.
Vers une Présence Lunaire Durable
L'objectif ultime d'Artemis dépasse largement quelques missions ponctuelles. En effet, la NASA vise l'établissement d'une présence permanente sur la Lune avant 2030. Ainsi, une base de surface pourrait accueillir des rotations d'équipages durant plusieurs mois. Par ailleurs, cette base servirait de banc d'essai pour les technologies nécessaires à une future mission martienne. De plus, l'exploitation des ressources lunaires, notamment la glace d'eau, permettrait de produire localement de l'eau potable, de l'oxygène respirable et même du carburant pour fusées.
La dimension scientifique reste également centrale. En effet, la Lune offre des opportunités uniques pour l'astronomie avec sa face cachée totalement protégée des interférences radio terrestres. Par ailleurs, l'étude de l'histoire géologique lunaire éclaire celle de la Terre primitive. De plus, les échantillons des régions polaires pourraient révéler des informations sur l'origine de l'eau dans le système solaire. Par conséquent, chaque mission Artemis contribuera à résoudre des questions fondamentales sur notre place dans l'Univers.
CubeSats Internationaux : Science Embarquée
Artemis 2 transportera cinq CubeSats scientifiques fournis par des partenaires internationaux signataires des Accords Artemis. Tout d'abord, le satellite allemand TACHELES étudiera l'impact des conditions spatiales sur les composants électroniques pour véhicules lunaires. Ensuite, le satellite argentin ATENEA testera des boucliers anti-radiations et un système de communication longue distance. De plus, le K-RadCube coréen mesurera les effets des radiations sur un matériau mimant les tissus humains. Par ailleurs, le CubeSat saoudien étudiera la météo spatiale en orbite haute. Enfin, ces petits satellites seront déployés après la séparation d'Orion de l'étage ICPS, poursuivant leurs missions scientifiques de manière autonome.
Pour aller plus loin
