Dans les prochaines semaines sera lancée la première mission du programme Artemis de la NASA, qui vise un retour d’humains, notamment d’une femme et d’une personne de couleur, sur la Lune en 2025. L’objectif ultime de ce programme est de mettre sur pied une base durable sur la Lune où on peaufinera les technologies qui seront nécessaires pour aller sur Mars. La Lune devenant un tremplin pour conquérir Mars.
Cinquante ans après avoir réussi à permettre à des Américains de fouler le sol de la Lune pendant quelques heures, la NASA ambitionne maintenant d’y retourner de façon plus durable. Son programme, dénomméArtemis en l’honneur de la déesse de la Lune et sœur jumelle d’Apollon, qui a inspiré le nom du premier programme lunaire américain, prévoit d’installer une station en orbite autour de la Lune, puis d’ériger une base permanente sur son sol afin d’acquérir une véritable autonomie de la vie dans l’espace lointain.
À l’époque d’Apollo, les Américains rivalisaient avec les Soviétiques dans une course vers la Lune. « Une fois que cette course a été gagnée, ils ont délaissé la Lune. Cette fois, c’est un retour pour s’y installer. On veut se doter des technologies qui nous permettront non pas de faire des missions d’une semaine, mais de plusieurs mois sur la Lune. Pour envisager l’exploration de l’espace lointain comme Mars, il nous faut savoir comment utiliser les ressources in situ. L’essence du programme Artemis est de développer et de démontrer qu’on dispose de ces technologies », relève Gilles Leclerc, directeur général de l’exploration spatiale à l’Agence spatiale canadienne (ASC).
Pour sa part, l’astrophysicien Robert Lamontagne, professeur à l’Université de Montréal, voit encore une certaine émulation géopolitique dans le programme Artemis, car « les Russes s’apprêtent à envoyer une sonde robotisée [Luna 25] au pôle Sud de la Lune dans le but d’y trouver de la glace », fait-il remarquer. Cette mission russe serait la première étape d’un programme plus vaste et planifié en coopération avec la Chine pour envoyer des astronautes sur notre satellite naturel.
L’autre nouveauté du programme Artemis que la NASA met en avant est qu’elle inclura de la diversité. « Les astronautes d’Apollo étaient uniquement des hommes, des ex-militaires, des pilotes d’essai. Cette fois, la NASA a déclaré qu’Artemis enverrait « la première femme et la première personne de couleur » sur la Lune, souligne M. Leclerc.
Bien que dirigé par la NASA, le programme Artemis implique la participation de plusieurs partenaires internationaux, tels que l’Agence spatiale européenne, l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise et l’ASC, ainsi que la collaboration du secteur privé.
Le programme Artemis se déroulera en plusieurs étapes. La première, la mission Artemis I, prévoit le lancement en février prochain du vaisseau spatial Orion à l’aide du lanceur Space Launch System (SLS). Il s’agit d’un vol d’essai sans équipage en orbite autour de la Lune qui permettra de faire la démonstration du SLS. « La NASA a dû développer un nouveau système de transport spatial, un nouveau lanceur », précise M. Leclerc. Le lanceur SLS est en effet beaucoup plus puissant que la fusée Saturn V des missions Apollo puisqu’il pourra exercer une poussée 15 % plus forte que cette dernière. Sa force de propulsion pourra même être accrue en fonction des besoins des missions en y ajoutant des propulseurs et des étages.
Le vaisseau Orion a quant à lui été conçu pour accueillir un équipage de quatre à six personnes. En plus d’être équipé de systèmes de survie des plus perfectionnés, il comprendra un module de service qui transportera de l’air, de l’azote et de l’eau, ainsi que des systèmes d’alimentation et de propulsion.
La mission Artemis II consistera en un voyage en orbite autour de la Lune avec un équipage de quatre astronautes. Ce vol habité « de qualification » devrait avoir lieu d’ici mai 2024. Un astronaute canadien fera partie de l’équipage, qui vérifiera notamment le fonctionnement des instruments de vol et des systèmes de guidage et de navigation. Lors de cette mission, Orion fera d’abord deux fois le tour de la Terre afin d’atteindre la vitesse nécessaire pour rejoindre la Lune. Il décrira une orbite allongée autour de la Lune. Et en passant derrière la face cachée de la Lune, la gravité de celle-ci lui permettra d’accélérer suffisamment pour retourner sur Terre.
Ce n’est que lors de la mission Artemis III, planifiée pour 2025, que des astronautes fouleront à nouveau le sol lunaire. Pour assurer le bon déroulement de toutes les missions à la surface de la Lune, la NASA a prévu d’installer en orbite autour de la Lune la station spatiale lunaire Gateway qui sera, comme son nom l’indique, une passerelle, un pied-à-terre à partir duquel les astronautes partiront explorer la surface de la Lune. Cette station décrira une orbite excentrique autour de la Lune qui lui permettra d’être toujours visible de la Terre.
Le volume d’occupation de cette station sera six fois plus petit que celui de la Station spatiale internationale (SSI), précise M. Leclerc. Quatre astronautes pourront y rester pendant des périodes ne dépassant pas trois mois. Cette station lunaire ne sera donc pas occupée en permanence comme la SSI.
La station Gateway se composera de plusieurs modules, dont les deux premiers, soit le Power and Propulsion Element (PPE, élément d’alimentation et de propulsion) et l’Habitation and Logistics Outpost (HALO, avant-poste d’habitation et de logistique), seront lancés autour de 2024-2025. Ils serviront également de relais et de centre de contrôle pour les missions sur la Lune.
Contribution canadienne
La station Gateway sera également équipée du système robotisé intelligent Canadarm3, qui se composera d’un bras d’une longueur de 8,5 mètres, d’un petit bras agile, d’un ensemble d’outils spécialisés et de logiciels de pointe permettant d’assurer la maintenance, la réparation et l’inspection de la station, d’attraper les engins envoyés de la Terre, d’assister les astronautes lors de leurs sorties dans l’espace et de mener des expériences scientifiques en orbite. Toutes ces tâches doivent pouvoir être effectuées sans intervention humaine, car il n’y aura pas toujours d’astronautes dans la station. Et les délais de communication ne permettront pas un contrôle en temps réel du système.
« Étant donné que la station lunaire ne sera pas habitée en permanence, il lui faudra beaucoup d’autonomie, et ce, d’autant plus qu’elle se trouvera à 400 000 km de la Terre, alors que la SSI n’est qu’à 400 km au-dessus de nos têtes. Il faudra donc que le système robotique soit plus intelligent, plus autonome », souligne M. Leclerc.
« C’est un rôle de premier plan pour la robotique sur le Gateway que nous a confié la NASA. Notre partenariat avec la NASA remonte à plus de 40 ans. Le Canada avait fourni le Canadarm original pour la navette spatiale, ensuite le Canadarm2 qui est encore en fonction sur la SSI », fait-il remarquer.
Le Canada fournira aussi une petite astromobile qui transportera une expérience américaine, et inversement, de petits atterrisseurs lunaires autonomes conçus par des Américains et des Européens achemineront quant à elles des expériences canadiennes sur la Lune. En échange de sa collaboration, le Canada aura droit à la participation de deux astronautes.
Le programme Artemis constitue également un tremplin vers Mars, et ce, autant parce qu’il permettra d’apprendre à vivre en autonomie complète loin de la Terre, que grâce à sa station spatiale Gateway, à partir de laquelle pourront se faire les départs vers la planète rouge. « Il serait extrêmement coûteux de décoller à partir de la surface de Terre en raison de l’attraction terrestre et de la vitesse qu’on doit atteindre. Ce serait plus facile si on était déjà dans l’espace, comme en orbite autour de la Lune. On pourrait donc construire et assembler de petits vaisseaux cargos sur la Lune ou en orbite autour d’elle et ensuite les envoyer vers Mars avant l’arrivée d’éventuels astronautes, parce qu’ils ne pourront transporter tout ce dont ils auront besoin dans un seul voyage », avance M. Lamontagne.
Il devrait être possible d’apprendre à vivre en complète autonomie sur la Lune, car les scientifiques disposent de preuves indiquant qu’il existe de la glace d’eau sur la Lune, ou plus précisément dans le fond de certains cratères. Cette eau proviendrait de comètes — ces blocs de glace et de gaz — ayant percuté la Lune par le passé.
Les chercheurs n’ont toutefois l’espoir de trouver de l’eau qu’aux pôles, parce qu’ils sont constamment dans l’ombre et sont des régions extrêmement froides. La surface lunaire qui est plongée dans le noir voit en effet sa température descendre à -170 °C, avec des pointes à -230 °C dans le fond des cratères, tandis que celle exposée au Soleil atteint une température de +127 °C. « C’est l’absence d’atmosphère et de gaz à effet de serre autour de la Lune qui permet de tels écarts de température entre le jour et la nuit », explique M. Lamontagne.
Chose certaine, la présence d’eau facilitera grandement l’établissement d’une base permanente sur la Lune, car on pourra la boire et en extraire de l’oxygène pour respirer et de l’hydrogène pour servir de carburant.
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