En mars dernier, le président américain Donald Trump a déclaré vouloir poser des hommes sur la Lune dès 2024. Le programme lunaire Artemis, déjà en cours de préparation par la Nasa, est-il réalisable dans les temps ? La Chine pourra-t-elle rattraper son retard et doubler les États-Unis ? Décryptage.

Photo de Buzz Aldrin en combinaison sur le sol lunaire le 20 juillet 1969 prise par Neil Armstrong. En fond, on voit à gauche le drapeau américain et à droite l'atterrisseur lunaire.
La Nasa n’a pas développé d’atterrisseur lunaire depuis la fin du programme Apollo en 1972. Crédit : Nasa/Neil Armstrong

Accélération du calendrier

Depuis une quinzaine d’années, la Nasa ne cache pas son ambition de renvoyer l’Homme sur la Lune. Cinquante ans après que Neil Armstrong ait foulé le sol de notre satellite naturel, l’agence spatiale américaine a programmé sa nouvelle mission lunaire habitée pour 2028. Mais c’était sans compter l’impulsif président des États-Unis Donald Trump, qui a donné le ton en signant la Space Policy Directive 1 le 11 décembre 2017.

Ce changement dans la politique spatiale des États-Unis a donné la priorité au retour de l’Homme sur la Lune, ainsi qu’à la conquête de Mars, notamment via l’ouverture aux collaborations avec des partenaires privés.

Donald Trump assis à un bureau en train de signer la nouvelle politique spatiale américaine en 2017, entouré par notamment des représentants du Congrès et les astronautes Jack Schmitt et Peggy Whitson.
Signature de la nouvelle politique spatiale américaine le 11 décembre 2017. Crédit : Nasa/Aubrey Gemignani

En mars dernier, l’administration Trump a même déclaré vouloir poser des hommes sur la Lune, dont la première femme de l’histoire, dès 2024 ! Et maintenir d’ici 2028 une présence humaine durable sur le sol lunaire, ainsi qu’en orbite.

Pour le dirigeant de la Nasa Jim Bridenstine, cette accélération du calendrier est “très ambitieuse” mais reste “possible”. Le 9 avril dernier, la Nasa s’est donc bien engagée à envoyer des Américains d’ici cinq ans au pôle sud de la Lune, une zone encore inexplorée directement par l’Homme. Un optimisme conforté en mai par l’annonce d’un coup de pouce d’1,45 milliard d’euros pour la Nasa. Un montant qui s’ajoute au budget initial de l’agence de 19 milliards d’euros pour 2020, dont près de la moitié consacrée à la Lune.

La mission Artemis

Le premier programme lunaire habité depuis Apollo dans les années 1960 se nomme Artemis, en référence à la sœur jumelle d’Apollon (Apollo en anglais) et déesse de la Lune dans la mythologie grecque.

Dans un couloir du musée du Louvre, statue de la déesse Artemis en train de marcher, sa main gauche sur une biche et sa main droite prenant une flèche de son carquois.
Statue de la déesse Artemis au musée du Louvre. Crédit : Éric Gaba/CC BY-SA 2.5

Le programme Artemis repose sur la fabrication de quatre éléments : le vaisseau Orion, le lanceur SLS, le module Gateway et un système d’atterrissage. Trois phases sont pour l’instant prévues. Artemis 1 marquera, si tout va bien en 2021, le premier envoi d’un vaisseau spatial vers la Lune au XXIe siècle et devrait permettre de tester le duo SLS-Orion. La mission Artemis 2 (2022-2023) servira à placer des astronautes en orbite autour de notre satellite naturel, et avec Artemis 3, l’Homme devrait enfin reposer le pied sur la surface lunaire.

Pour atteindre la Lune

Construite sur le modèle d’architecture du vaisseau Apollo, la capsule Orion permettra de transporter jusqu’à sept personnes en orbite basse, et quatre au-delà pour une mission de trois semaines. Elle comprend un module de commande en forme de cône où se trouvera l’équipage et un module de service. Fourni par l’Esa et construit par Airbus, ce dernier contient les équipements non nécessaires au retour sur Terre.

Photo du module Orion en cours de fabrication dans les locaux de Lockheed Martin.
Vaisseau Orion de la mission Artemis 1. Crédit : Lockheed Martin

La capsule Orion fabriquée par Lockheed Martin est dotée d’un volume habitable deux fois plus important que celui du vaisseau Apollo et, grande nouveauté, des panneaux solaires servent à l’alimenter en énergie. Conçue pour se poser sur l’eau à son retour sur la Planète bleue, la capsule est réutilisable.

À la différence du véhicule Apollo, Orion doit servir à voyager au-delà de la Lune. Le vaisseau a été conçu pour des vols de longue durée, notamment à destination de Mars ou d’un astéroïde. La construction du vaisseau pour Artemis 1 est terminée depuis le mois de juillet. Ne reste plus qu’à passer des tests en conditions réelles dans une chambre à vide, avant le premier lancement inhabité.

Dans l'espace avec la Terre en fond, on voit le vaisseau Orion, sa coiffe conique vers l'avant illuminée par le soleil. Toute la capsule est en couleur gris métallisé.
Vue d’artiste du vaisseau Orion dans l’espace. Crédit : Nasa

Initialement prévu pour juin 2020, le vol inaugural de la capsule Orion ne devrait pas avoir lieu avant début 2021, en raison du retard pris dans la construction de son lanceur : le Space Launch System (SLS).

La fusée SLS, héritière du lanceur Saturn V du programme Apollo, est développée par la Nasa depuis 2011 et fabriquée notamment par Boeing. Elle devrait correspondre au plus puissant lanceur jamais construit… SLS sera en effet doté d’une capacité de lancement de 70 tonnes en orbite basse, portée à 130 tonnes avec l’utilisation de boosters et d’ajout d’un troisième étage nécessaire au véhicule Orion.

Dessin du lanceur SLS vu de nuit? Il est allumé par des projecteurs, on le voit en contre-plongée, représenté en blanc et jaune foncé.
Vue d’artiste du lanceur Space Launch System. Crédit : Nasa

Une fois dans l’environnement lunaire

La station orbitale Gateway (ou Lunar Orbital Plateform) est sans doute le module le plus fondamental du programme Artemis. Elle doit orbiter de manière permanente autour de la Lune, notamment pour servir d’intermédiaire aux communications entre la Terre et le sol lunaire. La station contiendra aussi un laboratoire scientifique, et servira de logement provisoire pour les astronautes et de “garage” aux rovers et robots d’exploration.

Bien que la construction du Gateway soit orchestrée par la Nasa, la station orbitale est destinée à être développée et utilisée par les autres agences spatiales internationales (Esa, Jaxa, Roscosmos…) et des partenaires commerciaux. La société SSL (Maxar Technologies) travaille actuellement sur l’élément central du Gateway : le système de puissance et propulsion, trois fois plus performant que ceux utilisés actuellement. La station orbitale fonctionnera à l’énergie solaire et devrait être lancée en décembre 2022.

Sur fond noir avec la Lune en bas à droite de l'image, on voit une vue d'artiste du Gateway (à gauche) et du vaisseau Orion (à droite) en arrière-plan. Les deux sont en couleurs gris métallisé et possèdent des panneaux solaires.
Vue d’artiste du Gateway (à gauche) et du vaisseau Orion (à droite). Crédit : Nasa

Par ailleurs, au mois de mai, la Nasa a sélectionné 11 entreprises américaines pour réaliser études et prototypes d’un futur système d’atterrissage lunaire (ou Lunar Landing System), un descendant du LEM du programme Apollo. La combinaison de plusieurs modules devrait permettre le transfert des astronautes du Gateway jusqu’à une orbite basse de transition, puis au sol lunaire, et d’effectuer le trajet retour sol lunaire – station orbitale.

Vue d'artiste d'un engin permettant de faire atterrir les astronautes d'Artemis sur la Lune : on voit ce module en orbite basse autour de la Lune.
Vue d’artiste d’un futur atterrisseur lunaire pour Artemis. Crédit : Nasa

Dans la course pour développer un tel dispositif, on trouve par exemple Blue Origin, Boeing, Lockheed Martin, SSL ou encore SpaceX. Le développement du reste du Gateway, design et entreprises partenaires, est lui encore très incertain.

Sur une estrade, de couleur blanche et éclairé par des lumières bleu-violet, le concept d'atterrisseur lunaire de Blue Origin avec une sphère en son centre.
Concept d’atterrisseur lunaire de Blue Origin. Crédit : Mark Wilson/Getty

La Chine, une concurrente ?

Malgré le retard pris dans la construction du SLS, le programme Artemis est en bonne voie et la Nasa mise tout sur ses partenariats avec le secteur privé pour respecter coûts et délais. Toutefois depuis quelques années, c’est aussi l’effervescence côté chinois.

L’Empire du milieu s’appuie sur les connaissances technologiques et humaines acquises par les autres agences spatiales par le passé et investit des milliards. La Chine a ainsi réalisé en 10 ans ce que le domaine du spatial a mis 50 ans à construire… L’agence spatiale chinoise CNSA (China National Space Administration) enchaîne à présent les missions lunaires avec son programme Chang’e, du nom de la déesse chinoise de la Lune.

Peinture qui représente la déesse chinoise de la Lune Chang'e : elle a la Lune et le ciel bleu en fond et est représentée avec des cheveux noirs et une longue robe dans les tons rouge, bleu et vert.
Chang’e, la déesse chinoise de la Lune. Crédit : Secret China

Depuis 2007, trois sondes spatiales (Chang’e 1, 2 et 3) ont été lancées par des fusées chinoises Longue Marche et en 2013, le robot explorateur Chang’e 3 a atteint la surface lunaire. Une opération qui n’avait pas été réalisée depuis la sonde soviétique Luna 24 en 1976.

Et le 3 janvier dernier, la Chine est même devenue la première nation à poser un module de fabrication humaine sur la face cachée de la Lune. Une tâche à laquelle beaucoup d’autres ont échoué. L’atterrisseur Chang’e 4 et le rover Yutu-2 (“lapin de jade” compagnon de Chang’e dans la mythologie chinoise) étudient en ce moment le sol lunaire.

Le rover Yutu-2 à la surface de la Lune. On le voit au bout d'un chemin tracé par ses roues dans le sol lunaire, de couleur rosé.
Le rover Yutu-2 à la surface de la Lune. Crédit : CLEP/CNSA

La CNSA vise maintenant le retour d’échantillons – au maximum 2 kg – avec sa sonde Chang’e 5, qui pourrait être lancée par une fusée Longue Marche 5 dès le mois de décembre 2019. L’objectif final des Chinois est l’exploitation minière des ressources de notre satellite naturel (et d’astéroïdes voisins). Pour cela, la CNSA compte installer une base de recherche permanente sur la Lune d’ici 2036.

La base lunaire posséderait des capacités industrielles, également dans le but de construire des modules spatiaux directement sur la Lune, en utilisant les ressources in situ. Dans une optique d’exploration plus lointaine, vers Mars par exemple, un vaisseau construit sur le sol lunaire reviendrait en effet bien moins cher que s’il est fabriqué et lancé depuis la Terre.

Des bâtiment en cercles concentriques avec un drapeau chinois au centre et la Terre en fond, représentent une vue d'artiste d'une base lunaire chinoise permanente.
Vue d’artiste d’une base lunaire chinoise permanente. Crédit : CNSA

À moyen terme, la Chine envisage l’envoi de ses premières missions lunaires habitées à partir de 2025. Si les Américains prenaient du retard, ils pourraient donc bien être devancés par les Chinois…

Les débuts indiens

L’Inde aussi a lancé en 2003 son propre programme lunaire Chandrayaan-Pratham, ou « Premier voyage pour la Lune ». L’Indian Space Research Organisation (ISRO) est parvenue en 2008 à placer en orbite la sonde Chandrayaan-1 à 100 km de la Lune. Début septembre 2019, c’était au tour de Chandrayaan-2. Une station fixe appelée Vikram et le rover Pragyan ont ensuite été envoyés en direction de la surface lunaire.

Vue d'artiste du sol lunaire avec un fond étoilé et à droite de l'image l'atterrisseur indien Vikram et le rover Pragyan.
Vue d’artiste de la sonde Vikram et du rover Pragyan sur le sol lunaire. Crédit : ISRO

Mais la communication a été perdue, et l’atterrisseur qui se trouve proche de son site cible et en position inclinée, n’a été conçu pour fonctionner que pendant 14 jours. Aucun résultat ne pourra donc en être tiré. L’objectif de l’Inde était de devenir le quatrième pays après la Russie, les États-Unis et la Chine à réussir un alunissage : il faudra attendre encore un peu.

De nombreux rapprochements peuvent être faits avec le programme spatial chinois. Mais l’ISRO a tout de même un temps de retard sur son voisin asiatique et n’est pas prête d’envoyer des astronautes sur la Lune.

Un pas vers Mars…

Outre l’intérêt scientifique et d’exploitation des ressources que suscite le retour de l’Homme sur la Lune, dans l’esprit de tous les acteurs du spatial, cette étape semble indispensable à l’envoi des premiers hommes sur Mars. Le terrain lunaire est en effet, à seulement trois jours de voyage de la Terre, un parfait laboratoire scientifique, champ d’expérimentation pour les nouvelles technologies, appareils et véhicules, et terrain d’entraînement pour les astronautes.

La station spatiale Gateway du programme Artemis joue un rôle fondamental puisqu’elle devrait servir d’avant-poste. Enfin, c’est entre 2025 et 2029 que les missions Artemis 4, 5, 6 et 7 auront pour objectif de préparer cet extraordinaire voyage.

Vue d'artiste d'un vaisseau en train de se poser sur le sol martien. Ses turboréacteurs soulèvent de la poussière martienne et en fond on voit la Lune.
Vue d’artiste de l’exploration martienne. Crédit : DRI/Science Alive