Projet de base lunaire conçue par impression 3D à partir des matériaux présents à la surface de la Lune. © ESA, Foster + Partners

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Retour sur la Lune : quelle place pour l’Europe ?

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À l'occasion du cinquantenaire de la mission Apollo 11, Didier Schmitt, le coordonnateur de la proposition pour le Conseil des ministres de l'Agence spatiale européenne (ESA) pour l'exploration robotique et humaine nous explique les ambitions de l'Europe dans le domaine de l'exploration habitée de la Lune.

La décision américaine d'avancer à 2024 la date du retour de l’Homme sur la Lune, initialement prévue en 2028, plonge l'Agence spatiale européenne dans l'expectative car la Maison Blanche a précisé qu'elle ne souhaite pas de coopération pour cette première phase de retour, à l'exception du troisième module de service d'Orion livré par l'Agence spatiale européenne. Ce n'est seulement lors de la phase 2 que les partenaires de l'ISS pourront participer à la phase de pérennisation du retour de l'Homme sur la Lune en participant à la réalisation du Gateway et en envoyant leurs astronautes à bord de cette passerelle, ou avant-poste de l’exploration. Concrètement, l'ESA fournira le module Esprit et le module d'habitation (I-Hab), pour le Canada, le système robotisé intelligent Canadarm3, quant au Japon, ce sera le module de ravitaillement et pour les russes, un sas pour les sorties extravehiculaires. 

Or, l'on peut craindre que si le rôle de l'Europe n'est pas clarifié dès la première phase de la mission Artemis, « elle pourrait avoir plus de mal à être présente au bon niveau dans la phase de pérennisation », nous explique Didier Schmitt, le coordonnateur de la proposition pour le Conseil des ministres de l'ESA pour l'exploration robotique et humaine. Les autres partenaires de l'ISS, comme le Canada et le Japon, se retrouvent également dans la même situation. « Néanmoins, suite à de récentes discussions, nous avançons dans le bon sens, remarque-t-il. L'ESA a reçu des assurances très récemment de la Nasa sur le besoin d'un module d'habitation made in Europe, ce qui nous permet de lancer l'appel d'offre sur la prochaine phase du I-Hab dès cet été ».

Le véhicule Orion et le Gateway de la Nasa. © Nasa

L'époque du « one man show » des missions Apollo devrait pourtant être révolue. Si, dans les années 60 et 70, les États-Unis avaient besoin de démontrer leur supériorité sur l'URSS, le contexte politique a changé. À l'époque, ils étaient technologiquement les seuls capables de conquérir la Lune. Aujourd'hui, ce n'est plus le cas. Les Américains souhaitent surtout ne pas se faire devancer par les Chinois.

L’ESA prête à faire quelque chose pour aider la Nasa

Pour l'ESA, l'heure est à « la coopération internationale plutôt qu'au repli sur soi ». Dans ce contexte, les responsables de l'ESA, la JAXA, l'Agence spatiale canadienne, Roscosmos et de la Nasa se sont rencontrés il y a quelques semaines afin de trouver un accord satisfaisant. L'Agence spatiale européenne a déjà « engagé depuis plusieurs années des discussions sur sa participation au Gateway [qui doit être construite en orbite cislunaire et servir de relais avant un alunissage et de point de départ vers des missions vers Mars] souhaite également supporter la mission Artemis, tient à souligner Didier Schmitt. Cela ne ferait pas beaucoup de sens de s'arrêter au Gateway et de ne pas être de la partie pour la phase d'exploration humaine lunaireCe serait comme de faire le taxi sans aller au cinéma... »

L'Europe a évidemment la capacité technologique de jouer un « rôle significatif même dans cette phase d'accélération du retour sur la Lune ». Il faut savoir que l'ESA à des cartes à faire valoir : elle fournit déjà le module de service Européen au véhicule d'Orion de la Nasa et sans ce module, les américains ne pourraient pas le faire voler.

À cela s'ajoute que sans une participation à Artemis, les partenaires de l'ISS, et notamment la Russie, pourraient être tentés de se rapprocher un peu plus de la Chine. D'ailleurs, l'ESA est aussi en discussion avec l'Agence spatiale chinoise sur plusieurs sujets liés à l'exploration lunaire et les vols habités en orbite basse notamment.

« Cela ne ferait pas beaucoup de sens de s’arrêter au Gateway et de ne pas être de la partie pour la phase d’exploration humaine lunaire. » Didier Schmitt, coordonnateur de la proposition pour le Conseil de l’ESA sur l’exploration robotique et humaine

Pour préparer le retour des astronautes sur la Lune en 2024, la Nasa est « contrainte d'adapter le design du Gateway à ses besoins » et d'avancer sa mise en service, initialement prévue à l'horizon 2025. Pour la Nasa, il « s'agit maintenant de faire a minima pour 2023 » car les astronautes en provenance de la Terre s'y amarreront à partir de 2024 avant de descendre sur la Lune à bord d'un lander qui aura été livré au Gateway préalablement. Ce lander sera tracté jusqu'à l'orbite basse lunaire par un remorqueur spatial, puis utilisera son propre système de propulsion pour descendre les cent derniers kilomètres et se poser sur la Lune. À la fin de la mission, une partie du lander restera sur la Lune, et un « ascender » leur permettra de redécoller afin de rejoindre le Gateway, d'où les astronautes pourront remonter dans le véhicule Orion et revenir sur Terre.

Un véhicule dérivé de l'ATV et du module de service d'Orion à l'étude

Concrètement, la Nasa reporterait à une date ultérieure, les modules Esprit et Ihab, que doit réaliser l'ESA ! Dans cette nouvelle version du Gateway, un module de propulsion et de production d'énergie PPE (Power Propulsion Element), dont la réalisation a débuté, la Nasa prévoit de rattacher une sorte de mini-hab avec quatre ports d'amarrage. Le module PPE utilisera un de ses ports, les trois autres serviront à agrandir la future station. Avant cela, ils seront utilisés par le lander lunaire, le module d'ascension et le remorqueur spatial (TUG) de la mission Artemis et Orion. Ce TUG est l'astuce trouvée par la Nasa pour atterrir sur la Lune depuis le Gateway. Ce véhicule sera utilisé pour les allers-retours entre le Gateway et l'orbite basse autour de la Lune (environ 100 kilomètres d'altitude) du lander et du module d'ascension.

Dans un premier temps, les landers et ascender ne seront pas réutilisables et seront dimensionnés pour transporter deux astronautes et leur équipement. Les landers futurs, ceux de la phase de pérennisation, embarqueront un équipage de quatre astronautes.

Côté européen, on « attend encore que la Nasa clarifie ses besoins et fige ce scénario ». Et il y a une certaine urgence, d'après Didier Schmitt, car le budget de l'ESA pour 2020-2022 se décidera en novembre 2019, lors de la session du Conseil de l'ESA au niveau ministériel qui se tiendra à Séville, en Espagne (Space19+). L'Europe « devra avoir des assurances dès maintenant d'avoir un rôle significatif tout au début de la phase 2 d'Artemis, pour que nos États membres s'engagent politiquement et financièrement en novembre », ajoute-t-il.

Un ATV européen vu depuis la Station spatiale internationale. © ESA, Nasa

Malgré ces incertitudes, l'Agence spatiale européenne prévoit aussi de financer le « programme préparatoire Expert à hauteur de 80 millions d'euros ». Dans le cadre d'Expert, des « études sont proposées pour un TUG lunaire ». L'idée serait de faire du « refuelling avec un véhicule dérivé du module de service d'Orion (ESM), avec plus "d'intelligence", sorte de ATV lunaire ». Il pourrait être multifonction, et non seulement « transporter du carburant mais éventuellement aussi des éléments du Gateway, voire faire l'ascenseur entre le Gateway et l'orbite basse lunaire ».

En ce qui concerne le module d'habitation I-HAB, c'est « la suite logique pour l'industrie Européenne », après la réalisation du « laboratoire scientifique Columbus, les modules logistiques MPLM et la partie pressurisée du cargo Cygnus ».

Enfin, l'ESA, qui a en projet et sous son leadership la réalisation de la mission Heracles de retour d'échantillons robotique de la Lune -- via le Gateway et le véhicule Orion de la Nasa qui les redescendrait sur Terre -- réfléchit à l'avenir de ce projet. Cette mission très internationale avec la « possible participation du Canada qui fournirait un rover et le Japon le lander », doit tenir compte d'Artemis et du nouveau calendrier de la Nasa. Heracles pourrait donc dériver vers un « programme de démonstration de nombreuses technologies utiles aux étapes suivantes de l'exploration robotique et humaine de la Lune ».

  • Les partenaires de la Nasa attendent que cette dernière clarifie ses besoins et fige le scénario de retour sur la Lune.
  • La Maison blanche a précisé qu’elle ne souhaite pas de coopération étrangère pour la première phase du programme Artemis (Phase 1).  
  • L'Agence spatiale européenne et les autres partenaires souhaitent participer à la phase 1 d'Artemis. Des réunions sont actuellement en cours afin de concilier les différents points de vue.
Pour en savoir plus

L'Europe veut aller sur la Lune avant 2025

Article de Rémy Decourt, publié le 22/01/2019

L'Europe pourrait aller sur la Lune : l'Agence spatiale européenne a confié à la société de lanceurs ArianeGroup une étude sur la possibilité de s'y poser avant 2025, ce qui constituerait une première pour le continent et pourrait préfigurer une présence humaine autonome.

« Je suis convaincu que la conquête de l'Espace est essentielle pour l'avenir de l'humanité en général. L'Europe doit y tenir sa place, a déclaré André-Hubert Roussel, président exécutif d'ArianeGroup et nouveau patron de la société de lanceurs, alors que 2019 marque le cinquantième anniversaire des premiers pas de l'homme sur la Lune. Le retour sur la Lune est possible. L'ESA ambitionne d'ailleurs de s'y poser et pourquoi pas, d'en faire un avant-poste pour l'exploration future. »

Dans cette perspective, ArianeGroup a signé un contrat avec l'Agence spatiale européenne pour « étudier la possibilité d'aller sur la Lune avant 2025L'objectif de cette mission serait l'exploitation du régolithe, un minerai duquel il est possible d'extraire eau et oxygène, permettant d'envisager une présence humaine autonome sur la Lune et aussi de produire le carburant nécessaire à des missions d'exploration plus lointaine », selon un communiqué du groupe.

L’Europe envisage une présence sur la Lune d’ici 2025. © Nasa

Une telle mission serait une première pour l'Europe, même s'il ne s'agit pas encore d'envoyer des êtres humains sur la Lune. Les premiers pas de l'Homme sur la Lune remontent à 1969, avec Neil Armstrong, puis Buzz Aldrin, lors de la mission Apollo 11. Ce défi avait été lancé par le président John Fitzgerald Kennedy en 1961, alors que les États-Unis et l'Union Soviétique étaient engagés dans une course à l'espace.

Jusqu'à présent, seuls, trois pays se sont posés à la surface de la Lune, située à quelque 384.000 kilomètres de la Terre : la Russie, les États-Unis et la Chine. Pékin, notamment, a fait alunir début janvier Chang’e 4 sur la face cachée et encore inexplorée de la Lune. Il s'agissait d'une première mondiale, qui a confirmé son statut de puissance spatiale. Les États-Unis et la Russie, mais aussi l'Inde ou Israël sont également dans la course -- y compris, pour certains projets, en coopération internationale.

Ariane 6, futur lanceur lunaire

Pour l'Europe, souvent considérée comme trop timide en la matière, il s'agit d'affirmer ses ambitions spatiales et de préserver son accès à l'espace, mais aussi de faire progresser la science. Le patron de l'ESA, Jan Woerner, avait proposé en 2015 de remplacer la Station spatiale internationale (ISS) en orbite autour de la Terre par un « village lunaire » permanent.

Cette étude, confiée à ArianeGroup« fait partie du plan global de l'ESA pour faire de l'Europe un partenaire majeur au niveau mondial dans le domaine de l'exploration au cours la prochaine décennie », a déclaré David Parker, le directeur de la branche Exploration humaine et robotique à l'ESA. Ce plan sera présenté à la fin de l'année lors de la réunion Space 19+, qui réunit le conseil de l'ESA au niveau ministériel. « L'utilisation des ressources spatiales pourrait se révéler la clé d'une exploration durable de la Lune », a-t-il ajouté.

Ariane 6 est le lanceur tout indiqué pour les missions lunaires de l'ESA. © ArianeGroup

Les ressources lunaires vont du basalte à l'hélium 3, un isotope rare sur notre planète mais commun sur notre satellite naturel, qui pourrait théoriquement être utilisé pour générer de l'énergie pour la Terre. Mais la cible principale des chercheurs reste d'arriver à exploiter l'eau enfermée dans la glace des pôles lunaires : elle peut être séparée en hydrogène et en oxygène, deux gaz qui, mélangés, pourraient alimenter le moteur des fusées.

Une telle mission pourrait s'appuyer sur le nouveau lanceur dont l'Europe s'apprête à se doter à partir de 2020 : la fusée Ariane 6 effectuera à cette date son premier vol, et remplacera, au-delà de 2023, l'actuelle Ariane 5 à l'issue d'une période de transition. « L'Europe a d'ores et déjà son lanceur lunaire : Ariane 6 », qui est capable d'emmener jusqu'à 8,5 tonnes en orbite cislunaire, a souligné André-Hubert Roussel ; ce dernier a pris ses fonctions à la tête d'ArianeGroup le 1er janvier dernier, en remplacement d'Alain Charmeau, et a confirmé la date du vol inaugural du futur lanceur.


Les ambitions de l'ESA pour l'exploration lunaire

Article de Rémy Decourt publié 26 décembre 2015

D'ici quelques années, il sera temps de discuter de la suite à donner au programme de la Station spatiale internationale. Les agences spatiales qui sont intéressées d'en faire partie ont d'ores et déjà fait valoir leurs idées et bâtissent leurs programmes quotidiens selon leurs centres d'intérêt. Pour l'Europe, il sera question de la Lune.

S'il ne fait guère de doute qu'un programme international, tant technique que politique, succèdera à celui de la Station spatiale internationale (ISS), il est trop tôt pour en esquisser les contours, car cette dernière pourrait être utilisée jusqu'en 2028. Alors que les Américains donnent la priorité aux vols habités et à l'exploration robotique et humaine de Mars et le satellite Phobos, l'Europe veut rester à proximité de la Terre et coloniser la Lune pour y réaliser de fréquents séjours.

Ainsi, Jan Woerner, le directeur général de l'Agence spatiale européenne (Esa) en place depuis le 1er juillet 2015,est le fervent partisan d'un « village lunaire » international qui se construirait par étapes robotiques et humaines. Pour l'instant, il s'agit encore d'une vague idée, qu'il ne faut pas prendre au sens littéral du terme, car il est moins question de construire une ville que de permettre à tout à chacun d'y apporter sa touche avec des systèmes et des missions différentes qui ne seraient pas forcément au même endroit. Jan Woerner l'a récemment défendu devant la communauté spatiale lors du 66e Congrès international d'astronautique qui s'est tenu à Jérusalem en octobre. En attendant que se matérialise ce projet, à l'horizon 2030, l'Esa se focalise sur les partenariats avec la Russie et la Chine qu'elle mène dans le domaine de l'exploration robotique de la Lune.

La Lune (et sa face cachée) en transit devant la Terre vue par le satellite DSCOVR. © Nasa

La Lune en point de mire

Si les ministres chargés des affaires spatiales des États membres de l'Agence spatiale européenne réunis lors du Conseil de fin 2016 donnent leur feu vert, l'Esa participera aux prochaines missions robotiques de la Russie. De Luna-27 (alias Luna-Resurs) - qui doit se poser à la surface lunaire - à Luna-28 - qui s'en ira au pôle sud de notre satellite naturel pour récupérer des échantillons - sans oublier le Luna-25/Luna-Glob de 2019, elle devrait fournir des équipements dérivés du programme ExoMars et de ses deux missions.

Celle de 2016, qui compte l'orbiteur TGO et le démonstrateur EDM dont le lancement est prévu en mars prochain, et celle de 2018 qui verra le rover ExoMars 2018 débarquer sur la surface de Mars pour y chercher des traces de vie dans son sous-sol. Concrètement, elle fournira une foreuse, dérivée de celle embarquée sur ExoMars 2018 et un système de guidage et d'atterrissage de précision, dérivé du démonstrateur de rentrée atmosphérique EDM.

Entretemps, les chercheurs européens devraient être associés à la mission Chang'e-4 d'une sonde sur la face cachée de la Lune pour y placer un télescope, ainsi qu'un très petit rover. Il faut savoir que cette dernière devait initialement rééditer l'exploit de Chang'e 3 qui a réussi à poser un rover en décembre 2013, sur le côté visible de la Lune. L'agence spatiale chinoise (CNSA, China National Space Administration), qui a décidé d'accélérer son programme lunaire, propose au secteur privé et à la communauté internationale d'embarquer à bord de cette mission dont le lancement est prévu en 2018-2019.

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