Le lancement de la fusée américaine pour la mission habitée autour de la Lune

Dans l’après-midi du 1er avril, heure locale, la nouvelle fusée lunaire de la NASA « Space Launch System » (« Système de lancement spatial ») a décollé depuis le Centre spatial Kennedy, en Floride, pour la mission habitée « Artemis 2 ». C’est la première fois, pour les États-Unis, depuis 1972, que des humains se rendent sur la Lune en mission habitée.

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Tolérer les risques, courir après le calendrier : pourquoi les États-Unis veulent-ils réaliser au plus vite le « retour sur la Lune » des humains pour la première fois en plus de 50 ans ?

En l’absence de facteurs perturbateurs comme la météo, à 18 h 24 (heure locale) le 1er avril, au Centre spatial Kennedy en Floride, la mission « Artemis 2 » de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis a bénéficié de sa première fenêtre de lancement.

Avec la nouvelle fusée lunaire de la NASA « Space Launch System » (SLS) et le vaisseau « Orion », 4 astronautes entameront un voyage circumlunaire de 10 jours.

Il s’agit du « retour sur la Lune » des humains pour la première fois en plus de 50 ans, après le « programme Apollo ». C’est aussi une préparation essentielle pour la prochaine étape des États-Unis en matière de mission lunaire habitée. Le spectacle promet d’être au rendez-vous, mais les risques y sont aussi nombreux.

Deux significations

En 2019, la NASA a lancé le programme lunaire « Artemis », visant à établir une base lunaire permanente, à développer des ressources naturelles et à servir de tremplin pour de futures explorations lointaines, comme les atterrissages sur Mars.

Après avoir achevé il y a trois ans le premier essai en orbite lunaire sans équipage de « Artemis 1 », « Artemis 2 » passe à l’étape suivante, avec son premier vol habité en orbite lunaire.

Si tout se déroule bien, une fois la fusée lancée, dans un délai de trois heures et demie, le vaisseau « Orion » se séparera complètement de la fusée.

Le vaisseau entrera d’abord en orbite terrestre, puis, environ un jour plus tard, se dirigera vers la Lune. Une fois arrivé sur l’orbite lunaire, il utilisera la gravité lunaire pour effectuer une trajectoire de vol circumlunaire en forme de « U » (« U-shape ring »).

Enfin, sous l’effet de la gravité terrestre, le vaisseau devrait éclabousser l’océan Pacifique le 10 avril, au large de la côte ouest des États-Unis.

L’objectif principal de cette mission est de tester de façon exhaustive, dans un environnement spatial lointain réel, les systèmes de support-vie du vaisseau « Orion », ses systèmes de navigation et de communication, ainsi que les performances de son bouclier thermique.

Ce qui attire particulièrement l’attention, c’est que « Artemis 2 » établit plusieurs « premières ».

Côté matériel, c’est la première fois que la nouvelle fusée lunaire de la NASA « Space Launch System » et le vaisseau « Orion » s’associent pour exécuter une mission de vol habité.

La nouvelle fusée lunaire mesure environ 98 mètres de haut. C’est la fusée la plus lourde jamais lancée par la NASA. Une fois les propulseurs remplis, elle pèse environ 2 500 tonnes. Elle est capable d’envoyer une charge utile efficace de 27 tonnes vers la Lune.

Le vaisseau « Orion » a un diamètre maximal d’environ 5 mètres. Son volume habitable est de 8,95 mètres cubes et il est équipé de 33 moteurs.

Cette mission est la première présentation avec équipage du « Orion », et sa fiabilité sera vérifiée pour la première fois par un test avec de vrais humains.

En ce qui concerne les personnes, 4 astronautes seront non seulement les premiers Terriens à « retourner sur la Lune » depuis 1972, mais ils « représenteront » aussi l’humanité en observant pour la première fois de près la « face cachée » de la Lune, tout en collectant et analysant les données d’observation de cette face.

Par ailleurs, certaines données pourraient renouveler des records de l’astronautique habitée.

L’un est que les humains pourraient battre un record de vol en espace lointain, en s’éloignant davantage de la Terre.

En 1970, « Apollo 13 » avait établi une marque de plus de 248 000 miles (environ 400 000 kilomètres). Cette fois, il est prévu qu’on atteigne 252 000 miles, dépassant 400 000 kilomètres.

L’autre donnée historique est que, lors de la rentrée atmosphérique du « Orion », sa vitesse de rentrée atteindra 40 000 kilomètres par heure.

Interprétation en deux axes

Wang Yanan, experte en aviation à l’Université Beihang et directrice de la rédaction de « Aviation Knowledge », a indiqué que si la mission « Artemis 2 » attire l’attention dans le monde entier, c’est pour deux raisons importantes.

Premièrement, après l’arrêt du « programme Apollo », seuls des engins sans équipage sont entrés en orbite circumlunaire. Il s’agit donc de la première mission habitée envoyant des humains en orbite autour de la Lune en plus de 50 ans. Réussir l’orbite lunaire habitée est le premier maillon clé et le seuil de risque avant l’atterrissage lunaire habité. C’est aussi une condition importante pour réaliser un atterrissage en douceur sur la surface lunaire.

Deuxièmement, la fusée de lancement et le vaisseau habité utilisés lors de cette mission sont tous deux des équipements entièrement développés récemment ; ce ne sont pas des produits hérités de l’« ère Apollo ». L’orbite lunaire habitée sert de « test en conditions réelles » pour les nouveaux équipements, et elle présente un niveau de défis élevé. Le degré d’achèvement de cet objectif d’ingénierie détermine directement si la mission d’atterrissage lunaire habité dispose d’une base solide.

Trois points de risque

Cependant, comme il s’agit de la première incursion humaine vers la Lune depuis plus d’un demi-siècle, on estime que « Artemis 2 » pourrait se heurter à certains défis pour réussir un « vol parfaitement réussi ».

Wang Yanan craint trois risques.

Le premier concerne une faille de sécurité du bouclier thermique.

Au moment du retour, le « Orion » réintégrera l’atmosphère terrestre à une vitesse de 40 000 kilomètres par heure. Le bouclier thermique doit supporter une température de plus de 2 700 degrés Celsius, soit l’équivalent de la moitié de la température de surface du Soleil.

« Si le système de protection thermique ne répond pas aux exigences, alors, dans un contexte où les humains ne peuvent pas porter secours, lors de la réentrée dans l’atmosphère, l’engin subira au mieux des dommages, au pire il sera détruit et le sort des personnes sera tragique », a déclaré Wang Yanan.

Lors de la mission sans équipage en orbite lunaire de « Artemis 1 » en 2022, lors de la réentrée atmosphérique, le bouclier thermique du « Orion » avait déjà connu un « incident » : plusieurs dalles du bouclier thermique se sont fissurées et détachées.

Cette fois, la NASA a choisi de ne pas remplacer le bouclier thermique, mais d’ajuster la trajectoire de réentrée du vaisseau afin de réduire la charge thermique. Cela a été vivement critiqué par un ancien astronaute américain, qui a qualifié la démarche de « folle ».

Le deuxième risque concerne la stabilité du système de contrôle de l’environnement (ECLSS).

Pendant la phase circumlunaire du vaisseau, des indicateurs à l’intérieur de la cabine, comme la teneur en oxygène, la concentration de dioxyde de carbone, la température et l’humidité, doivent rester stables ; sinon, cela pourrait affecter le travail et la vie des astronautes, voire mettre leur survie en danger.

Étant donné que, lors des tests précédents en environnement non habité, le système de contrôle de l’environnement avait déjà présenté des problèmes, la complexité de la mission en environnement habité est plus élevée et le danger davantage accru.

« Les opérations et les activités des astronautes auront un effet de retour sur l’environnement, créant davantage de facteurs humains variables », a déclaré Wang Yanan.

Le troisième risque concerne la fiabilité du système de propulsion.

Lors des répétitions précédentes, la fusée SLS avait connu des pannes à répétition, notamment des fuites d’hydrogène liquide et des interruptions de l’alimentation en hélium, ce qui avait entraîné des reports successifs du lancement.

Si ces pannes se reproduisent, cela affectera la stabilité du vol circumlunaire, notamment la précision du contrôle de l’orbite et l’attitude du vaisseau.

Wang Yanan indique que de nombreuses « maladies techniques » n’ont pas encore été correctement résolues. Pourtant, la NASA a assoupli sa tolérance au risque, lançant précipitamment la mission circumlunaire : cela porte clairement la marque d’un « rattrapage du calendrier ».

Selon lui, l’empressement des États-Unis s’explique par une logique de pensée de la guerre froide propre aux rivalités entre grandes puissances, et en particulier par la volonté de réaliser un atterrissage lunaire habité avant la Chine.

Depuis le « programme Apollo », l’humanité a réalisé de grandes avancées dans le domaine des missions sans équipage vers la Lune.

En particulier, les missions d’exploration de la Chine de la série « Chang’e » ont permis d’importants percées, notamment un atterrissage au pôle lunaire et le retour d’échantillons de sol lunaire.

À mesure que les missions sans équipage vers la Lune deviennent hautement matures, un nouveau cycle s’ouvre pour les missions lunaires habitées, et plusieurs pays, y compris la Chine et les États-Unis, ont élaboré des plans pour des missions lunaires habitées.

Cependant, contrairement aux États-Unis, qui vont trop vite, la Chine, avant d’exécuter une mission lunaire habitée ou une mission d’atterrissage lunaire, donne la priorité à l’attribution d’une marge de sécurité suffisante, met en place des solutions de secours lors des étapes à risque et formule des plans de sauvetage, afin de garantir pleinement la sécurité du personnel.

« Pour un projet d’ingénierie spatiale, tout incident, quel qu’il soit, constitue un revers majeur », a déclaré Wang Yanan.

Il a également souligné que l’objectif fondamental du développement de l’industrie spatiale humaine ne consiste pas à « être le premier », mais à faire bénéficier davantage de personnes des retombées d’ingénierie, des technologies et des gains de recherche.

Avenir incertain

Même si les États-Unis ont un fort esprit de compétition, la fameuse phrase « on ne fait pas cuire de la soupe trop vite en mangeant chaud » s’applique bien : « on ne peut pas accélérer sans conséquence ».

Depuis sa création, le programme « Artemis » n’a certes cessé d’y injecter des sommes colossales. Mais le déroulement du projet n’a pas été fluide.

En sept ans, seuls les essais en orbite lunaire sans équipage de « Artemis 1 » ont été finalisés en novembre 2022.

Le « Artemis 2 » habité en orbite lunaire, initialement prévu pour 2024, a également été reporté à plusieurs reprises en raison de pannes techniques et d’autres facteurs d’impossibilité majeure.

Même l’ensemble du programme « Artemis » a fait l’objet de grands ajustements.

Selon les dispositions initiales, après avoir achevé la mission d’orbite lunaire habitée, les États-Unis exécuteraient la mission d’atterrissage lunaire habité « Artemis 3 » en 2027.

Aujourd’hui, la mission « 3 » sera changée : elle portera sur des tests de capacités de systèmes et d’exploitation en orbite proche de la Terre.

Les missions d’atterrissage lunaire habité seront menées par « Artemis 4 » et « Artemis 5 » en 2028 et 2030.

Pour cela, le programme « Artemis » a été moqué comme étant le projet spatial le moins efficace de l’histoire de la NASA.

Wang Yanan estime que, même si les États-Unis restent en tête du monde dans le domaine de l’ingénierie spatiale, il existe une incertitude quant à savoir si le programme « Artemis » pourra être achevé comme prévu.

D’abord, les délais sont serrés, la mission est lourde, et les risques de précipitation sont élevés.

Réaliser un atterrissage lunaire habité comprend plusieurs étapes clés : finaliser l’orbite lunaire habitée ; veiller à ce que les équipements soient prêts, y compris des succès d’essais de fusées lourdes et la livraison en temps voulu de nouveaux atterrisseurs lunaires ; envoyer l’ensemble du système de mission d’atterrissage lunaire habité, comprenant le vaisseau, le personnel et les ressources, sur l’orbite autour de la Lune et réaliser un atterrissage en douceur sur la surface lunaire ; lors du séjour sur la Lune, ravitailler en carburant ; au retour, allumer à la surface lunaire et décoller, etc.

« La difficulté est bien plus élevée que celle du ‘programme Apollo’. Chaque étape clé implique des tests nécessaires. Il faut achever le tout avant 2030 : le calendrier est extrêmement tendu. Courir à fond pour rattraper le temps signifie compresser au maximum le temps de validation des marges, et c’est la sécurité et la fiabilité qui sont sacrifiées. »

Ensuite, la coopération nationale et internationale ne se déroulera pas nécessairement sans heurts.

Du côté national, le programme « Artemis » fait appel à des entreprises privées pour participer au développement, par exemple SpaceX et Blue Origin, qui développent des atterrisseurs lunaires. Cela forme une structure où coexistent plusieurs parties : la NASA, les entreprises traditionnelles de défense et les grands groupes spatiaux, ainsi que des entreprises technologiques nouvelles. Les parties ont des profils différents, des méthodes de travail différentes et des arrière-plans culturels très différents ; des problèmes de coordination et de communication existent.

Au niveau international, les États-Unis choisissent d’avancer le programme « Artemis » sur la voie de la coopération internationale, mais actuellement, des contradictions se multiplient entre les États-Unis et leurs alliés occidentaux sur des questions de territoire, de défense, etc. Les fluctuations des relations entre les deux parties pourraient avoir un impact majeur sur la coopération concernant de grands projets spatiaux.

Les États-Unis ont l’intention de prendre une longueur d’avance sur la nouvelle scène de la course à l’espace. Mais que ce soit ou non conforme à leurs souhaits, le monde entier deviendra témoin.

（Source : China Central Television News）