50 ans après Apollo, la Nasa se prépare à retourner sur la Lune, pour y rester cette-fois-ci, et en associant des partenaires internationaux et commerciaux. © Nasa

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Station lunaire internationale : qui réalisera quoi ?

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50 ans après Apollo, la Nasa se prépare à retourner sur la Lune, pour y rester cette-fois-ci, et en associant des partenaires internationaux et commerciaux. Pour soutenir l'exploration robotique et humaine de la Lune, elle prépare une petite station lunaire qui servira également de tremplin pour voyager vers Mars et des astéroïdes proches de la Terre. Cet avant-poste sera réalisé avec les partenaires de l'actuelle Station spatiale internationale. Sa configuration est aujourd'hui figée et l'on sait qui fera quoi.

La future petite station spatiale lunaire prend forme. Ce Gateway, que l'on peut traduire par passerelle ou avant-poste (terme que nous avons choisi), dont le début de la construction est prévu avant 2025, est un avant-poste qui servira de base au soutien des robots et des astronautes explorant la surface lunaire, et de tremplin vers d'autres destinations comme Mars ou vers un astéroïde proche de la Terre, par exemple.

Il y a quelques jours le Comité de coordination multilatérale qui supervise la gestion de cette station spatiale a approuvé la poursuite de son développement et figé son architecture ainsi que le nombre et le type de module qui le composera.

Cette station sera donc composée d'un module de propulsion et de production d'énergie (PPE, Power Propulsion Element) qui sera fourni par la Nasa. Ce sera le premier élément de cette station à être lancé avec un lanceur privé. Son lancement est prévu durant la seconde moitié de 2022 et est confirmé dans la proposition de budget de la Nasa pour 2020. Elle comptera aussi deux modules d'utilisation dont l'un sera réalisé par la Nasa et l'autre par l'ESA (Esprit), et deux modules d'habitation (d'un volume global de 125 m3, à comparer avec le volume habitable de 388 m3 de la Station spatiale internationale). La Nasa en réalisera un et l'ESA, le module International Habitation Module. Cette station comprendra également un sas permettant les activités extravéhiculaires et l'amarrage d'engins visiteurs, un module logistique multi-usage que réalisera Roscosmos, et le système robotisé intelligent Canadarm3 que fournira le Canada (Lire notre article ci-dessous). Quant à la Jaxa (la Japan Aerospace Exploration Agency), elle fournira le module de ravitaillement.

Cette station pourra accueillir un maximum de quatre astronautes, pour des séjours d'une durée d'un à trois mois. Du fait du coût élevé de sa desserte, elle n'a pas vocation à être habitée en permanence. Cependant, pour amortir l'investissement, la Nasa n'exclut pas l'occupation de cette station par des équipages étrangers ou commerciaux. Les rotations d'équipages seront réalisées par le véhicule Orion de la Nasa, dont le premier vol d'essai est prévu dès le début des années 2020. La plupart des éléments seront lancés par le lanceur SLS (Space Launch System) de la Nasa et des lancements commerciaux sont également prévus, notamment des cargos pour des services logistiques (nourriture, eau, pièces, etc.).

Configuration retenue de l'avant-poste lunaire (Gateway) qui sera lancé et mis en service à l'horizon 2025. © Nasa, ESA

Une orbite inédite à tout faire

Cet avant-poste sera installé sur une orbite NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) dans le système Terre-Lune, ni circulaire ni elliptique, et liée aux points de Lagrange L1 et L2. Sur cette orbite, les distances minimale et maximale de la Gateway, par rapport à la Lune, seront respectivement de 1.500 km et de 70.000 km (pour mémoire, la distance moyenne entre la Terre et la Lune est de 384.000 km). La période de rotation sera de six jours, à l'extérieur de la zone d'ombre lunaire, ce qui permet des communications ininterrompues avec la Terre.

Cette position, à proximité de la Lune, offre suffisamment d'orbites stables et proches de la Terre pour permettre une rentrée relativement rapide en cas d'urgence. Elle se situe aussi dans un environnement spatial représentatif de l'espace profond. C'est donc un bon compromis trouvé entre proximité de la Terre et de la Lune, banc d'essai pour les technologies d'exploration et station d'assemblage pour les futurs véhicules de transport qui feront le long trajet vers Mars, par exemple. Ce choix d'orbite permet d'envisager des missions de ravitaillement avec des lanceurs commerciaux et l'acheminement de charges utiles d'une masse comprise entre trois et quatre tonnes, selon le lanceur.

L’Europe réalisera deux éléments

À ce jour, seul le Canada a officialisé sa participation, avec l'annonce de la fourniture du système robotisé intelligent Canadarm3. Bien que la participation de l'Agence spatiale européenne soit décidée fin 2019, lors de la session de son conseil au niveau ministériel, l'ESA et ses partenaires industriels ont débuté les études de conception préliminaire du sas scientifique Esprit et du module I-HAB, les deux éléments du programme qu'elle fournira.

  • Esprit est un petit sas scientifique. Il comprend des systèmes de stockage et de ravitaillement en propergol (xénon et hydrazine) de l'élément de propulsion électrique (premier élément américain du LOP-G), des systèmes de communication avec la Lune, des points d'interface pour les charges utiles externes et un sas pour déployer des charges utiles scientifiques.
  • I-HAB est un module pressurisé de 7 mètres de long avec un diamètre de 4,5 mètres. Il est doté de fonctions d'habitabilité et de maintien de la vie, offrant des capacités d'amarrage pour fournir des interfaces et des ressources aux véhicules de passage.
  • Le grand projet international qui succèdera à l'ISS sera une petite station située à proximité de la Lune. 
  • Ce poste avancé servira à préparer l'exploration humaine de Mars. Il sera réalisé en coopération avec plusieurs agences spatiales dont l'ESA, et le Canada. 
  • La Nasa, le Canada, la Jaxa, Roscosmos et l'Agence spatiale européenne contribueront à sa réalisation.
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