Sous l’impulsion de l’ex-président américain Donald Trump, le budget de la Nasa a été revu à la hausse pour envoyer des hommes sur la Lune dès 2024. Le programme lunaire Artemis est bien en cours de préparation, mais les défis techniques et financiers à relever sont toujours nombreux. D’autres pays pourraient-ils 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’ex-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 2019, 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.

La Nasa s’est donc lancée dans une folle course contre la montre pour envoyer des Américains au pôle sud de la Lune, zone encore inexplorée directement par l’Homme.

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 trois éléments principaux : le vaisseau Orion, le lanceur Space Launch System (SLS) et le système d’atterrissage Human Landing System (HLS). L’architecture globale des missions est elle conçue autour de la future station spatiale Lunar Orbital Platform-Gateway (Lunar Gateway ou LOP-G).

Trois phases sont pour l’instant prévues. Artemis I marquera, si tout va bien en novembre 2021, le premier envoi d’un vaisseau spatial vers la Lune au XXIe siècle, avec le test du duo Orion-SLS. La mission Artemis II, dont le lancement est prévu en 2023, servira à placer des astronautes en orbite autour de notre satellite naturel. Enfin, c’est avec Artemis III que 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.
Le 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.

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

Au terme d’une série d’essais de plusieurs semaines à l’intérieur de la chambre à vide au Centre de recherche Glenn de la Nasa, Orion a prouvé sa résistance, et devrait donc bien voler à l’automne 2021.

De son côté, la fusée Space Launch System (SLS), héritière du lanceur Saturn V du programme Apollo, est développée par l’agence spatiale américaine 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

Dans l’environnement lunaire

En avril 2021, le développement du Human Landing System (HLS) a été confié à la société SpaceX, qui propose une version améliorée de son Starship. Le but de ce module est de déposer deux astronautes sur le sol lunaire, de servir d’habitat durant la mission de six jours et demi, puis de ramener l’équipage jusqu’à la station orbitale lunaire Lunar Gateway.

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

Enfin, la station orbitale Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) est un élément fondamental du programme Artemis. Elle devrait entrer en service dans le cadre d’Artemis III au plus tôt.

Le Lunar Gateway doit orbiter de manière permanente autour de la Lune, de façon à servir d’intermédiaire aux communications entre la Terre et le sol lunaire. Le LOP-G contiendra aussi un laboratoire scientifique, et servira de logement provisoire pour les astronautes et de “garage” aux rovers et robots d’exploration.

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

Bien que le projet LOP-G ait été initié par la Nasa, la station orbitale est désormais développée conjointement avec les autres agences spatiales internationales (Esa, Jaxa, Roscosmos, ASC) et des partenaires commerciaux. La société SSL (Maxar Technologies) par exemple, travaille sur l’élément central : le Power and Propulsion Element (PPE), un système de propulsion trois fois plus performant que ceux utilisés actuellement. Cet élément, ainsi que le module Habitation and Logistic Outpost (HALO), doivent être lancés en 2024 par SpaceX.

Sur la surface grise de la Lune, éclairée par le Soleil par la gauche, avec la Terre en fond sur ciel noir étoilé, on voit à la verticale à droite de l'image et au premier plan, une vue d'artiste du futur vaisseau lunaire de Space-X. Il est similaire à un grand cylindre blanc.
Vue d’artiste du vaisseau lunaire de SpaceX. Crédit : SpaceX

La Chine, une concurrente ?

La Nasa mise tout sur ses partenariats avec le secteur privé pour respecter coûts et délais. Mais malgré une augmentation de budget de 2,84 % tout de même pour l’année 2021 – soit une enveloppe de 23,27 milliards de dollars – l’agence américaine fait face à un casse-tête budgétaire. Les demandes pour le financement du HLS ont par exemple été revues à la baisse : 850 millions de dollars budgétisés au lieu de 3,3 milliards.

La situation économique tendue, en partie liée à la crise due à l’épidémie mondiale de coronavirus, pourrait donc bien pousser l’actuel président des États-Unis Joe Biden à reporter la mission habitée à 2026, voire 2028… Et pendant ce temps, et depuis plusieurs années, c’est 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

A partir de 2007, la Chine a lancé Chang’e 1, 2 et 3 grâce à ses fusées Longue Marche et en 2013, le robot explorateur Yutu a atteint la surface de notre satellite naturel. Une opération qui n’avait pas été réalisée depuis l’alunissage de la sonde soviétique Luna 24 en 1976.

Début 2019, l’Empire du milieu est devenu la première nation à poser un module sur la face cachée de la Lune, puis en décembre 2020, à rapporter des échantillons lunaires grâce à sa mission Chang’e 5. Un exploit inédit depuis la dernière mission habitée Apollo 17 de la Nasa en 1972.

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 à la surface de la Lune. Crédit : CLEP/CNSA

L’objectif final des Chinois est l’exploitation minière des ressources de notre satellite naturel (et d’astéroïdes voisins). Pour cela, le CNSA compte installer une base de recherche scientifique 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

Et à moyen terme, l’Empire du milieu envisage l’envoi de ses premières missions lunaires habitées pour 2025-2030. Ces vols devront s’opérer avec un lanceur super lourd Longue Marche 9. Fin février 2021, Wu Yanhua, administrateur adjoint du CNSA, annonçait que le projet d’élaboration de ce lanceur était “en bonne voie” et qu’il devrait être “prochainement approuvé officiellement”.

Si les Américains prenaient du retard, ils pourraient donc bien être devancés par les Chinois…

Les débuts indiens et émiratis

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 kilomètres de la Lune. En août 2019, c’était au tour de l’orbiter Chandrayaan-2 de se placer autour de notre satellite, tandis que le rover Pragyan de la mission allait être envoyé en direction du sol 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 alors que l’orbiteur avait commencé sa mission sans encombres, début septembre 2019, l’atterrisseur n’est lui pas parvenu à se poser sur la surface lunaire. 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.

L’ISRO a donc annoncé la préparation de la mission Chandrayaan-3, qui sera lancée en 2022. Elle réutilisera l’orbiter déjà sur place de Chandrayaan-2, et tentera comme la mission précédente de poser un rover sur notre satellite naturel. À noter que l’Inde développe également Gaganyaan (“Véhicule céleste” en sanscrit), un véhicule spatial pour permettre à trois astronautes de séjourner dans l’espace environ sept jours. Le premier vol sans équipage de Gaganyaan est prévu en 2021.

Enfin, les Émirats arabes unis travaillent aussi sur une une mission au nom bien explicite, la Mission lunaire des Émirats, qui doit déposer vers 2024 à la surface de la Lune le petit rover Rashid de 10 kilogrammes. L’astromobile devrait embarquer trois instruments et effectuer des mesures pendant une durée nominale de 14 jours (une journée lunaire).

Vue d'artiste de la surface de la Lune, la Terre en fond. Sur le sol grisé avec cratères, on voit un petit rover à quatre roues : Rashid, le premier réalisé par les Emirats arabes unis. Il possède un petit mât.
Vue d’artiste du premier rover émirati : Rashid. Crédit : MBRSC

Les Émirats arabes unis ont commencé à développer leur programme spatial national en 2006 et ont depuis conçu une mission martienne (Al-Amal) placée en orbite autour de Mars en février 2021. Toutefois, contrairement à cette dernière fabriquée en majorité dans les universités américaines, la mission lunaire devrait être réalisée en totalité dans le centre spatial émirati.

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. À seulement trois jours de voyage de la Terre, le terrain lunaire est en effet un parfait laboratoire scientifique, champ d’expérimentation pour les nouvelles technologies, appareils et véhicules, et terrain d’entraînement pour les astronautes.

La station spatiale Lunar Gateway joue un rôle fondamental puisqu’elle devrait servir d’avant-poste. 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

Article mis à jour en avril 2021.