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Mise à jour 25 Avril 2023.

Conférence au Club d’Astronomie de l’Université du Mans (CAUM)

De Jean Pierre MARTIN Physicien Pdt comm Cosmologie SAF

LA NOUVELLE CONQUÊTE LUNAIRE.

Organisée par la CAUM

Le Vendredi 14 Avril 2023 à 20H30

 

Photos : DB pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire

La présentation est disponible sur ma liaison ftp , mais comme elle est très copieuse je n’ai mis en ligne que la version pdf (donc sans les animations, que j’ai inclus pour la plupart dans le CR). Rentrer le mot de passe, puis CONFÉRENCES JPM ensuite SAISON 2022/2023 ; elle s’appelle LA NOUVELLE CONQUETE LUNAIRE.pdf

Elle est en pdf car en pptx avec les vidéos elle est trop lourde (1,2 GB). Néanmoins, ceux qui la désire peuvent me la demander.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant..

 

La présentation étant très claire et très détaillée, mon CR sera succinct, je m’inspire aussi de CR antérieurs.

 

Photos : Danielle Baudvin

 

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C’est Thierry Foucher (à droite) qui me présente, il est responsable des animations et conférences de CAUM.

 

Depuis quelques temps, les agences spatiales semblent vouloir s’intéresser de plus en plus à un retour d’astronautes sur la Lune et même à un voyage vers la lointaine planète Mars.

 

 

Quelle est notre expérience dans l’espace pour nous permettre une telle vision ?

 

 

 

 

 

En avons-nous les moyens, la technologie, le budget, la volonté politique ?

 

Quels sont les projets en cours pour la Lune, les astéroïdes, pour Mars ?

 

Le but de cette présentation est de faire le point à ce sujet.

 

On présentera les nouveaux projets US comme Artemis et Starship et la nouvelle philosophie avec la station spatiale lunaire Gateway. De nombreuses autres nations s’intéressent aussi à notre voisine.

Au fait à qui appartient la Lune ?

 

En avant, allons marcher sur la Lune !

 

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Public passionné par la conquête spatiale.

 

 

NOTRE EXPÉRIENCE DANS L’ESPACE.

 

 

Quelques rappels.

Le 25 Mai 1961, alors que les USA n’ont que 15 minutes d’expérience de vol spatial avec A Shepard, JFK annonce devant le Congrès des USA :

« Notre nation doit s'engager à faire atterrir l'Homme sur la Lune et à le ramener sur Terre sain et sauf avant la fin de la décennie ».

C’était vraiment un pari « gonflé » ! Un défi à l’URSS !

 

LA COURSE À LA LUNE ÉTAIT LANCÉE

 

Une image contenant texte, plusieurs

Description générée automatiquementC’est l’épopée Apollo, malgré les drames des deux côtés, la course sera gagnée par les USA le 21 Juillet 1969.

 

Notamment grace à l’énorme fusée Saturn V de Von Braun : 2800 t au décollage avec 3500 t de poussée !

 

Mais la course une fois gagnée, le public se désintéresse de la Lune, on l’oublie et on se consacre à l’exploration du système solaire et à la navette spatiale ISS.

 

 

 

 

 

Qu’avons-nous appris d’Apollo ?

Depuis Apollo, on n’a pas fait mieux ; on a plutôt perdu en technicité et efficacité

On a été capable par contre de réutiliser une partie des infra structures : VAB, Crawler… pour la navette

 

Qu’avons-nous appris sur la Lune ?

 

ON CHANGE D’ÉPOQUE, fin de la guerre froide, l’URSS s’écroule, on passe aux techniques numériques

 

 

QUE FAUT-IL POUR RETOURNER SUR LA LUNE ?

 

·       Une volonté politique et le budget qui va avec

·       De nouveaux acteurs privés et de nouvelles nations

·       Un lanceur au moins aussi performant que Saturn V

·       Une capsule type Apollo

·       Des astronautes

·       Un nouveau scaphandre

·       Une mini station en orbite lunaire servant de base de départ, le Gateway

·       Un module d’atterrisseur lunaire

·       Vaincre les dangers du voyage

·       La construction d’une base lunaire.

 

 

La volonté politique et le budget sont là, au moins de la part des USA. Trump puis Biden confirme l’intérêt de retourner sur la Lune dans le début des années 2020.

La NASA propose un budget de 21 milliards de $ (21 G$), Apollo avait couté en $ de maintenant : 150 G$.

La Chine semble aussi pouvoir mettre un certain budget sur le projet et veut absolument être les premiers.

La course reprend !

 

Mais de nouveaux acteurs rentrent en jeu.

Aussi bien en interne aux USA : SpaceX, Blue Origin, Boeing, Northrop, etc..

Car il y a eu une vraie révolution aux USA, une recomposition du paysage spatial aux USA.

Pour la première fois une société privée américaine (en Mai 2020) a envoyé une capsule prévue pour transporter des astronautes s’amarrer à l’ISS, y rester une semaine et délivrer la charge utile, puis se désamarrer pénétrer dans l’atmosphère, et se poser délicatement dans l’Atlantique.

On sait que la NASA a mis en concurrence des sociétés privés pour ses futurs vols spatiaux, ce sont SpaceX et Boeing qui ont obtenu le marché.

C’est SpaceX qui dégaine le premier avec sa nouvelle capsule pour transporter des astronautes, la Crew Dragon (ou Dragon 2) qui est une évolution de sa capsule de transport, maintes fois envoyée vers l’ISS, la Dragon.

La mission s’appelle Demo-1, la suivante (Demo-2) transporte des hommes.

SpaceX propose des lanceurs récupérables et ça fait toute la différence. Par exemple, une Falcon 9, a été ré utilisée 12 fois de suite !

L’Amérique est maintenant capable d’envoyer des astronautes américains à partir du sol américain et avec un lanceur américain.

En effet depuis la fin de l’ère navette, en Juillet 2011, les USA dépendaient du bon vouloir (et du prix de plus en plus cher) des Russes.

Un grand bravo pour les sociétés privées qui ont pu à partir de (presque) zéro, se hisser au niveau de la NASA. (Mais avec l’aide de commandes publiques de la NASA)

 

Mission Demo 2   3min30  https://youtu.be/9PZd1jFCVSQ

 


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SpaceX avec Crew Dragon et Boeing avec Starliner deviennent les nouveaux vaisseaux de transport vers l’ISS, on peut enfin se passer des Soyuz Russes.

 

À gauche Starliner

 

À droite Crew Dragon

 

 

Photos : Boeing et SpaceX.

 

 

 

 

 

 

 

Mais il y a aussi les autres nations !

 

Beaucoup de nations veulent se lancer dans la course à l’espace lointain (Lune, Mars..)

 

La Chine :

Elle a un véritable programme spatial très ambitieux :

Station en orbite terrestre pour accueillir des astronautes

Programme lunaire avec des robots, dont un sur la face cachée de la Lune

Des astronautes chinois aluniront bientôt sur la Lune

 

Une image contenant ciel, extérieur, transport, navire

Description générée automatiquementLe lanceur Long March 5 s’appelle en chinois CZ-5, il fait 57 m de haute et sa masse est de 867 tonnes.

Il est capable de mettre en orbite basse (LEO) 25 t et en géostationnaire 13 t.

La Chine a de fortes ambitions spatiales et notamment lunaire.

 

Elle veut s’installer de façon permanente sur la Lune.

Cela va impliquer en premier lieu des robots performants comme Chang’e-5 avec les retours d’échantillons. Ces échantillons devraient permettre aux scientifiques chinois de voir ce que l’on peut faire avec le régolithe lunaire (comme l’ESA le propose aussi) au point de vue construction.

Des robots devraient aussi se poser sur les deux pôles lunaires.

 

Les premiers astronautes à poser le pied sur la Lune au milieu des années 2020. Cela nécessitera une fusée du type Saturn, c’est Long March 9 avec ses 93 m de haut.

 

Document CNSA

 

 

 

 

 

La chine veut la Lune !

 

Elle a déjà envoyé de nombreuses sondes et rovers.

 

Illustration : Chang’e-4. Crédit CNSA

 

 

 

 

 

 

 

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Description générée automatiquement 

Mais ce n’est pas tout, la Chine s’intéresse aussi à Mars et devient la deuxième nation à se mettre en orbite et à déposer un atterrisseur et un rover, c’est Tianwen-1 avec le rover Zhurong.

 

Cliché pris le 11 Juin 2021. Crédit : CNSA

 

 

 

 

 

L’Inde.

L'Inde est bien un pays avec lequel il faudra compter pour la conquête spatiale.

Depuis 2008, l’Inde met avec succès en orbite des sondes autour de la Lune, Chandrayaan-1 et maintenant -2

C'est une mission de l'ISRO, Indian Space Research Organization, nom auquel il faudra s'habituer maintenant.

Outre la cartographie, la mission principale est la recherche de métaux, d'eau (glace) et d'Hélium 3 ce matériau magique que l'on ne trouve pas (ou peu) sur Terre, qui pourrait être source inépuisable pour la fusion nucléaire.

 

 

 

LE LANCEUR LUNAIRE.

 

Une image contenant fumée, arme, missile, fusée

Description générée automatiquementIl faut un lanceur capable de vaincre l’attraction terrestre (11 km/s) et de transporter une charge utile de l’ordre de 30 à 50 tonnes.

 

Jusqu’à présent, il n’existe pas.

 

De nombreuses tentatives sont en développement dans divers pays.

 

Il faut attendre le début de la deuxième décennie du XXIème siècle pour que les USA décident enfin de reconquérir la Lune avec un programme ambitieux

But : débarquement en 20?? de 4 astronautes

 

Cela ressemble beaucoup à Apollo, c'est un Apollo sous stéroïdes ou super Apollo.

 

 

 

 

 

SLS, ARTEMIS ET STARSHIP.

 

Il va falloir s’habituer à ces nouveaux mots

En effet, les USA sont bien déterminés à retourner rapidement sur la Lune

La NASA a mis longtemps à concocter son projet de fusée géante, la SLS avec la mission dérivée d’Apollo, Artemis (c’était la sœur d’Apollon)

Les entreprises privées ne sont pas en reste, surtout SpaceX qui propose son énorme fusée Starship

 

Évidemment les Chinois ne vont surement pas regarder tout cela sans réagir !

 

Une image contenant texte, stationnaire

Description générée automatiquementLes lanceurs, anciens, présents et futurs.

 

Rangée de gauche, les lanceurs actuels avec Falcon Heavy et delta Heavy étant les plus puissants à ce jour.

 

Au centre la cultissime Saturne V

 

À droite les lanceurs lunaires en développement :

 

SLS de la NASA

 

Starship de SpaceX

 

 

 

 

 

 

 

LE PROGRAMME ARTEMIS AVEC LA SLS.

 

La NASA fait un gros effort pour terminer la mise au point de son nouveau lanceur lourd, baptisé SLS : Space Launch System.

C’est ce système de lanceurs qui doit remettre la NASA dans la course à la Lune et pourquoi pas vers Mars.

C’est le fameux programme Artemis de la NASA.

Ce concept date de quelques années et il faut l’expliquer avant de rentrer dans les détails.

Il semble que le programme Artemis soit très coûteux : on évalue chaque tir à approx 4 Milliards de $ !!!

 

EN DEUX MOTS SIMPLES : la grande différence avec Apollo (pour les plus anciens qui s’en souviennent), capsule avec équipage et module lunaire et/ou cargo sont lancés en deux étapes avec deux lanceurs différents

 

Une image contenant graphique

Description générée automatiquement

Configuration des divers types de lanceurs SLS suivant leur mission. Crédit NASA.

 

Le système SLS est un ensemble de lanceurs (non récupérables) permettant d’atteindre l’orbite lunaire, d’y déposer des astronautes (capsule Orion), d’y transporter des charges utiles sur la Lune ou en orbite lunaire et peut être de viser Mars dans le futur.

La plus haute version fera 110 m de haut, (110 m de Saturn V). La plupart des éléments sont construits par Boeing. Rien n’est récupérable, à part bien sûr la capsule Orion.

 

Voir dossier SLS dans les astronews.

 

Les différentes missions Artemis :

 

 

Une image contenant diagramme, schématique

Description générée automatiquement

 

Pour le moment on attend Artemis I : Cette mission décollera du célèbre pas de tir 39B de l’époque Apollo, ironie de la situation, il est situé à côté du 39A aussi célèbre et loué par Elon Musk pour le lancement de ses fusées

La date de lancement prévue est Nov 2022. Elle a été retardée plusieurs fois.

 

 

Les premiers tests en réel sur le site de lancement de SLS Artemis I ne se sont pas passés parfaitement, notamment toujours des problèmes de fuite d’Hydrogène dans le remplissage d’un des moteurs.

 

Même si c’est une répétition, la charge utile est réelle, c’est la capsule Orion fabriquée par Lockheed-Martin associée à son module de service construit par les européens (ESM). S’il n’y a pas de vrais astronautes à bord, il y aura quand même des passagers : deux mannequins équipés de capteurs et de vestes devant mesurer l’influence des radiations hors du champ terrestre.

 

https://youtu.be/c5E6VGUEQWg

 

Voir l’article des astronews, le défi des radiations. Il y aura à bord aussi une expérience dédiée aux radiations de l’agence Allemande DLR : « Mare », acronyme de MATROSHKA AstroRad Radiation Experiment

Après le lancement et une fois la tour de secours éjectée, le module Orion déploie ses ailes (panneaux solaires) et le second étage s’allume pour propulser l’ensemble vers l’orbite lunaire, orbite identique Apollo 8. C’est la phase TLI : Trans Lunar Injection.

 

Au cours du vol vers la Lune (3 jours) Orion éjectera des mini satellites CubeSats, chargés de diverses missions.

Puis mise en orbite lunaire, où la sonde devrait rester une petite semaine.

À cette occasion, la capsule Orion devrait atteindre un point derrière la Lune, plus éloigné qu’à l’époque Apollo. (70.000 km)

Finalement, on allume le moteur du module de service pour quitter l’orbite lunaire, et trois jours après on se retrouve en orbite terrestre. Classiquement, éjection du module de service, et largage du bouclier thermique une fois son rôle effectué, puis parachute et amerrissage dans le Pacifique.

 

 

Artemis I est rentré sur Terre après une mission réussie

 

Un film du lancement : https://youtu.be/uDF4wCTZUHE       1 min 40 sec

 

 

Finalement après plusieurs reports, le lanceur SLS (98 m) de la mission Artemis I, malgré encore quelques problèmes avec le remplissage d’Hydrogène liquide, décolle de Cap Canaveral ce mercredi 16 Nov 2022, tôt dans la matinée.

Mission sans astronaute, mais essentielle pour la NASA qui doit ainsi valider son concept de retour sur la Lune, après la dernière mission humaine, Apollo 17 en 1972.

Finalement au bout de quelques jours la capsule Orion de la NASA a atteint la Lune et s’est mise en orbite lunaire.

En arrivant près de la Lune, la NASA nous gâte avec de superbes photos de la Terre et de la Lune en arrière-plan

L’orbite autour de la Lune est bizarre, la capsule effectue de nombreux « zigzags », en fait comme on l’a déjà évoqué, on veut tester les divers mouvements orbitaux de la capsule.

De plus cette mission doit permettre d’aller plus loin au-delà de la Lune, que n’avaient été les astronautes d’Apollo (oui, il faut quand même faire un peu mieux qu’Apollo 13, il y a plus de 50 ans on dépense quand même 4 milliards de $ pour ce vol !).

Cette orbite va permettre de s’approcher de la Lune à approx 130 km au plus près et 65.000 km au plus loin.

 

 

 

Une image contenant diagramme

Description générée automatiquement

Une image contenant satellite

Description générée automatiquement

La NASA a appris des missions SpaceX et chinoises, elle a truffé sa capsule de caméras permettant de faire participer le public aux différentes phases du vol.

Schéma : NASA

Orion passe derrière la Lune photo prise le 21 Nov 2022 par une caméra située sur un panneau solaire. Le point sombre sur la face cachée est Mare orientale  Crédit NASA

 

 

·         Orion quitte maintenant la sphère d’influence de la Lune et prend le chemin de retour sur Terre, prévu pour le 11 dec 2022.

·         On se prépare à la séparation des deux modules, le module de service brulera dans l’atmosphère alors que la capsule Orion sera récupérée dans le Pacifique.

·         En fait on doit absorber l’énergie d’une capsule qui se précipite à 40.000 km/h vers la Terre (près de 11 km/s) et doit traverser l’atmosphère grâce à son bouclier thermique énorme (2,5 m de diamètre) qui doit être capable de supporter plus de 2500°C. C’est plus rapide que les capsules Soyuz ou Dragon qui retournent sur Terre et plus chaud.

·         Les ingénieurs de la NASA et de Lockheed Martin ont mis au point cette technique qui avait été inventée à l’époque Apollo, mais jamais essayée par manque d’expérience. Il s’agit de décomposer le retour en deux phases, afin d’adoucir les chocs pour les futurs astronautes.

·         On va effectuer d’abord un ricochet contrôlé sur l’atmosphère qui va permettre de réduire les « g » (on prévoit 4 g) et absorber une partie de la température au niveau du bouclier, puis une deuxième entrée moins rapide, qui doit permettre d’évacuer le reste d’énergie et enfin déployer les parachutes et faire splash dans le Pacifique. Cette méthode serait aussi plus précise pour viser le point d’amerrissage.

·         C’est le test le plus important de cette mission Artemis I. c’est une manœuvre dangereuse, car si le ricochet n’est pas contrôlé, la capsule va se perdre dans l’espace. L’angle d’attaque est fondamental.

 

Ça y est c’est fait, la capsule Orion a amerri avec succès dans le Pacifique au point prévu, la basse Californie, le 11 décembre 2022.  Il était 18h40, heure de Paris quand la capsule a fait plouf.

Elle a été récupérée par le USS Portland. Mission parfaitement accomplie !

 

On attend la suite !

 

 

 

 

 

SLS VS STARSHIP.

 

On sait que la (nouvelle) course à la Lune est compétitive. La NASA et SpaceX sont sur les rangs dans une saine émulation pour envoyer de nouveau des hommes sur la Lune, 60 ans après Apollo.

 

La NASA avait dans ses cartons le projet Ares, du programme Constellation lancé début de ce siècle, ce projet a fait long feu en 2010 et a été remplacé par Artemis.

 

SpaceX, fort de ses succès techniques (et commerciaux) a depuis toujours l’ambition d’un grand programme d’exploration et de colonisation spatiale, et a mis au point une énorme fusée, la Starship devant satisfaire ses exigences Lune, Mars et au-delà.

 

Illustration crédit : CC BY-SA 4.0

 

Examinons ce qui différencie ces deux techniques.

Basé sur ce que l’on sait en ce moment (2022), ça peut évoluer et ça évoluera surement.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SLS ARTEMIS NASA

 

STARSHIP SPACEX

LANCEUR

DEUX ÉTAGES

STARSHIP ET SUPER HEAVY

ERGOLS

LOX ET LH2 (-250°C)

LOX (très froid) et LCH4 (plus dense que H, plus facile à stocker, temp proche de LOX)

NBRE MOTEURS

4 RS-25 ET 1 ICPS POUR LE DEUXIÈME ÉTAGE

33 RAPTORS POUR 1er ETAGE
6 RAPTORS POUR STARSHIP

RÉCUPÉRABLE

NON SAUF CAPSULE

OUI TOUT

HAUTEUR

98 À 110 M SUIVANT LES VERSIONS

120 M

CHARGE UTILE

27 À 47 T ORBITE LUNAIRE

100 T EN CAS DE RAVITAILLEMENT EN ORBITE

MISSIONS

LUNE ET AU-DELÀ

LUNE ET AU-DELÀ

NOMBRE D’ASTRONAUTES

4 À BORD D’ORION

JUSQU’À 100 SI ON EN CROIT SPACEX (COLONISATION)

ATTERRISSEUR

SÉPARÉ

STARSHIP DEVRAIT POUVOIR SE POSER SUR LA LUNE

PREMIER VOL
(sans astronautes)

ARTEMIS 1 Janvier 2023
POUR UN TOUR DE LA LUNE

PRINTEMPS/ÉTÉ 2023 POUR UN VOL ORBITAL TERRESTRE

COÛT

APPROX 4 G$ PAR TIR

BEAUCOUP MOINS CHER ?

Tableau élaboré par JPM.

 

Le plus grand lanceur du monde ! (C’était avant le lancement de SLS !).

 

Une image contenant ciel, terrain, extérieur

Description générée automatiquementÇa y est, Elon Musk vient d’associer son lanceur lourd Super Heavy avec son vaisseau Starship, faisant ainsi de l’ensemble, la plus puissante et le plus haute fusée du monde.

Même Saturn V est battue. Elon Musk avance à grand pas vers son objectif d’envoyer des hommes sur la Lune puis sur Mars.

La partie Super Heavy, appelée Booster 4, est un lanceur qui mesure 70 m de haut et 9 m de diamètre. Sa poussée (5500 tonnes) est DEUX fois supérieure à celle de la mythique fusée Saturn V de Von Braun qui emmena les astronautes sur la Lune. Les ergols sont cryogéniques : oxygène liquide (très froid) et méthane liquide.

 

Photo : crédit E Musk.

 

SpaceX a monté les 33 (oui trente-trois !) moteurs fusée Raptor sur le lanceur sur le site de lancement de Boca Chica Beach au Texas, qu’Elon Musk a baptisé Starbase !. Ce montage s’est apparemment fait très rapidement et sans problème, un record !

Ensuite le booster a été trainé vers le site de lancement, pour procéder à des tests

 

 

 

D’après Musk, une version améliorée et simplifiée du Raptor devrait bientôt voir le jour.

Quant au Starship (SN 20) il sera lui équipé de 6 Raptors.

Ils sont de deux types différents : trois Raptors pour un vol dans le vide et trois Raptors pour le vol atmosphérique dans l’atmosphère.

 

 

Une image contenant ciel, extérieur, objet d’extérieur, manège

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Une image contenant ciel, plein air, jour

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Falcon Heavy en train de se présenter à la table de lancement.

Crédit photo E Musk

Super Heavy et Starship montées sur la table de lancement, pour le lancement du premier test. Crédit E Musk

 

 

Un lancement test devrait avoir lieu en Avril 2023.

 

Voici le film de ce demi échec ou demi succès : https://youtu.be/oeLt7ysPfzk

 

 

 

MAINTENANT IL NOUS FAUT UNE CAPSULE SPATIALE.

 

Pour le moment, seuls les Américains semblent avoir ce genre de vaisseau capable d’aller jusqu’à la Lune.

Ce sont la NASA et des entreprises privées.

La NASA a démarré avant les autres, mais cela ne veut pas dire qu’elle sera prête avant les partenaires privés.

La capsule de la NASA s’appelle Orion, c’est une super Apollo

 

C’est une Apollo nettement améliorée, plus grande, profitant des derniers développements concernant le bouclier thermique (comme Curiosity) et dont le revêtement externe est composé de tuiles isolantes comme la navette.

 Bien entendu toute l’électronique est du dernier cri de la technique.

Orion est construite par Lockheed Martin.

 

La NASA a décidé de faire confiance à l’ESA pour la fourniture du module de service, basé sur les modules de liaison ATF à l’ISS.

 

Illustration : NASA.

 

 

 

 

Une capsule Orion fera partie du premier voyage test vers la Lune avec Artemis I (sans astronaute mais avec de nombreux capteurs).

 

 

La version de SpaceX est totalement différente comme on aurait pu s’y attendre, c’est le vaisseau Starship qui servira de module pour aller sur la Lune (voir plus loin).

 

 

ET LES ASTRONAUTES, ALORS ?

 

Avec tous ces nouveaux projets, il faut des Hommes, des astronautes, pour piloter ces nouvelles capsules privées.

La NASA a autorisé ses astronautes à se faire engager par ces sociétés privées.

La plupart sont des astronautes ayant déjà volé à bord de l’ISS.

Ils vont devenir les premiers astronautes « privés » de l’histoire spatiale.

 

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Les neufs nouveaux astronautes, de g à dr : Suni Williams, Josh Cassada, Eric Boe, Nicole Aunapu Mann, Chris Ferguson, Doug Hurley, Bob Behnken, Mike Hopkins et Victor Glove. Photo prise au JSC. Crédit : NASA.

 

 

LES COMBINAISONS SPATIALES NOUVELLES.

 

Les dernières combinaisons spatiales portées actuellement par les astronautes datent des années 1970!

Une combinaison spatiale c’est une mini station spatiale, elle doit assurer la fourniture en oxygène, la régulation thermique, les communications, la protection contre les micrométéorites…bref comporter tout un système de survie.

En principe, il existe deux types de combinaisons : une pour les travaux en apesanteur (comme pour les EVA de l’ISS) et une pour les marches et travaux sur la surface de la Lune ou de Mars ou autres corps

Dans le premier cas, la partie inférieure est plutôt rigide car les jambes ne servent pas à grand-chose en apesanteur.

Dans le deuxième cas elle doit être suffisamment flexible comme pour les astronautes Apollo en EVA sur la Lune, et aussi trouver une solution à la poussière lunaire

De plus il existe certainement des différences entre scaphandres américains et russes.

Actuellement : Les différents types de scaphandres actuels (ISS, navette) :

Il y a deux types de scaphandre, l'américain et le russe.

L'américain s'appelle EMU : Extra Vehicular Mobility Unit et le russe Orlan (veut dire aigle en russe).

 

Pour les futurs vols spatiaux, chaque compagnie met au point ses propres combinaisons spatiales.

La plus belle : SpaceX, cette combinaison n’est faite que pour le trajet Terre-ISS et n’autorise pas des sorties dans l’espace.

La plus bleue : Boeing, plus légère et plus souple et zippable, à mon avis que pour l’intérieur de la capsule, donc pas d’EVA non plus.

Indépendamment de ces deux firmes, le MIT travaille pour la NASA, sur une combinaison juste au corps qui colle à la peau, le biosuit Cette combinaison crée une pression à même la peau contrairement aux autres scaphandres.

 

La NASA semble faire confiance aux entreprises privées pour élaborer les nouveaux scaphandres.

À la fois pour l’ISS et la conquête lunaire

Notamment Axiom Space et Collins Aerospace (actuel fournisseur pour l’ISS en coopération avec ILC-Dover).

Axiom Space vient d’obtenir le contrat pour les futurs scaphandres lunaires d’Artemis III

 

 

LA NOUVELLE TECHNIQUE : LA STATION SPATIALE LUNAIRE

 

On l’appelle Gateway ou Lunar Gateway.

Une base spatiale internationale autour de la Lune servant de point de départ pour des expéditions lunaires (Gateway)

En s’inspirant de l’ISS, elle pourrait servir d’avant-poste pour aller sur la Lune ou plus loin.

 

Une image contenant diagramme

Description générée automatiquement

Philosophie du Gateway. Crédit ESA/NASA

 

Les futurs vols d’astronautes vers la Lune s’arrêteront en fait au Gateway, où un atterrisseur lunaire les attendra pour aller vers la surface. On pense même qu’elle pourrait servir d’étape avant de partir vers….Mars !

 

Cette station doit être installée autour de la Lune sur une orbite la plus stable possible et surtout la plus économique possible.

Les spécialistes de la NASA et de l’ESA ont passé des mois entiers à débattre des pour et contre de différentes orbites ; ils ont finalement décidé de l’orbite choisie.

 

Cette station va obéir à une orbite du type en halo (analogue courbes de Lissajous) presque rectiligne ou NRHO (near-rectilinear halo orbit). Orbite liée aux points de Lagrange quasi stables L1 et L2 (situés approx à 60.000 km de la surface lunaire).

Au lieu d’orbiter la Lune sur une orbite basse, comme le vaisseau Apollo à l’époque, le Gateway va suivre une orbite très excentrique.

Au point le plus proche, il sera à 3000 km de la surface lunaire, au point le plus éloigné, à 70.000 km.

 

Une révolution complète sur la NRHO prend sept jours, elle permet un nombre « d’éclipses » limités, quand la station passe dans l’ombre de la Terre, important pour les panneaux solaires aussi. Sept jours semblent aussi la bonne durée pour une courte expédition lunaire, ainsi au bout de cette période le Gateway serait de nouveau à la bonne position au-dessus de la Lune.

 

Au cours du temps, cette orbite dérive un peu, et il faudra, comme pour l’ISS, l’ajuster.

Mais si cette orbite a été choisie, c’est aussi pour la faible consommation d’énergie nécessaire pour la maintenir.

Ce qui requiert le plus d’énergie, c’est de quitter l’attraction terrestre, alunir va requérir une énergie similaire dans le freinage. On peut économiser un peu de cette énergie en laissant certains éléments en orbite sur le Gateway par exemple.

On n’enverra sur la Lune que ce qui est nécessaire à partir de cet avant-poste.

 

 

ET MAINTENANT, SE POSER : LE MODULE LUNAIRE.

 

Le fameux LM du programme Apollo a fonctionné sans faille, il faut élaborer un système au moins aussi performant.

 

Mais il est possible qu’on lui demande une fonction un peu différente, car certains pensent à un module partant de la station lunaire Gateway pour aller sur la Lune y rester longtemps et y revenir

 

Le rendez-vous au lieu de se faire avec le module de Commande se ferait avec le Gateway.

Mais tout n’est pas encore décidé.

 

La NASA a voulu faire jouer la concurrence, si bien que de nombreux projets ont vu le jour.

 

 

Si beaucoup de concepts (comme Lockheed ou Blue Origin) sont du type classique (LM mission Apollo), 9 compagnies ont été autorisées à soumettre des propositions à la NASA pour les atterrisseurs lunaires ;

La solution proposée par Elon Musk est évidemment tout à fait novatrice, quoique… ressemblant quand même à la solution Tintin des années 1950 !!

 

Une image contenant sombre, nuit

Description générée automatiquementLe Starship se pose sur la Lune et comme pour la fusée du professeur Tournesol, il y a un ascenseur qui amène les astronautes au sol.

 

Bon, le concept n’est peut-être pas encore bien figé, mais c’est l’idée !

 

Le Starship pourra aussi se connecter au Gateway.

 

 

Crédit : SpaceX

 

 

 

Bref, tout est encore ouvert, mais ça avance…

 

 

LES DANGERS ET DÉFIS.

 

On a déjà évoqué maintes fois ces dangers des voyages spatiaux, en résumé :

 

 

OÙ SE POSER SUR LA LUNE ?

 

Ça y est on est prêts à se poser, et éventuellement à fonder une base lunaire, mais où ?

 

De nombreux pays (USA, Chine, Europe..) ont le projet d’établir une base permanente sur la Lune.

Le projet le plus avancé semble être le village lunaire de l’ESA.

Mais une question importante se pose aussi : où installer une telle base lunaire, qu’elle soit souterraine ou en surface, au moins pour les premières missions Artemis. Probablement au pôle Sud dans un des cratères exposés en permanence au Soleil (par exemple le Shackleton Crater) et où de la glace a été détectée.

Cette base a déjà un nom, c’est le camp de base Artemis ou ABC (Artemis Base Camp).

Cette base devrait pouvoir accueillir au moins 4 astronautes, offrir de bonnes communications avec la Terre, être protégé des radiations et peu éloigné des zones plongées en permanence dans l’ombre (accès à la glace !). Ces zones s’appellent des PSR (Permanetly Shadowed Regions) zones situées en permanence dans l’ombre.

Ces zones sont situées près des pôles N et S et comme elles ne reçoivent que peu ou pas de lumière solaire, elles sont extrêmement froides : de l’ordre de -200°C.

 

Et c’est là que le projet est innovant, on va utiliser les matériaux et ressources de notre satellite pour se protéger des radiations.

 

On pense que le régolithe lunaire pourrait servir de protection aux habitats amenés depuis la Terre, comment ?

 

Une image contenant extérieur

Description générée automatiquementEn le travaillant grâce à une imprimante 3D automatique et géante qui fabriquerait des briques de revêtement des modules habités (par exemple des dômes gonflables) et qui l’es appliqueraient couche par couche.

Non, vous ne rêvez pas, on l’a simulé sur Terre avec de la matière analogue au sol lunaire et ça marche.

 

Illustration : ESA.

 

 

 

https://youtu.be/pk9PWUGkz7o

 

Si une telle réalisation n’est pas possible, il ne restera plus que la solution de ..s’enterrer !

 

Il y a de nombreux tunnels de lave sur la Lune qui peuvent nous protéger.

 

 

SUR LA LUNE, POUR QUOI Y FAIRE ?

 

Quelles ressources peut-on espérer trouver sur la Lune ?

 

Si on veut que des Humains vivent sur la Lune, il nous faut trouver :

 

Indépendamment de certaines réserves minérales, la Lune peut être intéressante dans un futur lointain avec :

 

 

Pour le moment il semble bien que l’on s’oriente vers une (ou plusieurs) bases lunaires au Pôle Sud.

 

 

MAIS AU FAIT, À QUI APPARTIENT LA LUNE ? LES PLANÈTES ?

 

Janvier 1967 : signature du Traité de l’Espace sous l’égide de l’ONU.

« L’espace extra-atmosphérique, y compris la Lune et les autres corps célestes, ne peut faire l’objet d’appropriation nationale par proclamation de souveraineté, ni par voie d’utilisation ou d’occupation, ni par aucun autre moyen »

En 1979 nouveau texte, « on peut exploiter les ressources de la Lune, mais au bénéfice de tous les pays » mais trop vague, les grands ne le signe pas

 

En 2015, les USA adoptent le Space Act : « les citoyens américains peuvent entreprendre l’exploration et l’exploitation commerciale des ressources spatiales » mais ne prennent pas possession de corps célestes.

 

Donc, à qui appartient la Lune ?

Réponse : en principe à personne, en réalité : à ceux qui l’exploiteront en premier je suppose !

Vide juridique ? Pillage possible ?

La loi du plus fort s’appliquera-t-elle ?

 

 

 

ET APRÈS LA LUNE ? LES ASTÉROÏDES ? MARS ?

 

La NASA pense qu’une étape intermédiaire avant la conquête de Mars, pourrait être de s’intéresser aux astéroïdes.

Des industriels aussi, qui y voient une source précieuse de minéraux rares.

Ces sociétés ont l’idée de capturer un petit astéroïde géocroiseur et de le ramener sur une orbite plus facile, par exemple, autour de la Lune, afin de procéder à l’extraction de certaines parties.

 

Trois méthodes possibles :

La technologie n’est pas encore complètement prête, mais cela évolue…

Serait-ce une nouvelle ruée vers l’or ?

 

Et Mars, d’ailleurs pourquoi Mars ?

 

Parce qu’elle est là ?

Les autres planètes étant hors de portée.

La vie a-t-elle démarré sur Mars ?

Peut-on trouver le maillon manquant entre l’inerte et le vivant ?

 

Le voyage vers Mars est énormément plus compliqué qu’un retour vers la Lune, de nombreux défis doivent être relevés :

 

Alors, utopie ?

 

 

Ça restera surement encore un rêve lointain, mais certains rêves deviennent réalité….

 

ON VA (RE)VIVRE UNE ÉPOQUE FORMIDABLE, RESTEZ AVEC NOUS !!!!!

 

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

Trop de références pour être listées ici, voir le site planetastronomy.com dossier conquête lunaire

 

Voir aussi parmi les CR des conférences.

 

NASA’S SPACE LAUNCH SYSTEM descriptiF complet de la NASA.

 

Space Launch System Lift Capabilities and Configurations

 

Site SLS NASA.

 

Cinq choses à savoir sur la fusée SLS, la toute nouvelle méga-fusée de la Nasa

 

Artémis : les humains retourneront sur la Lune à l’un de ces 13 endroits

 

Orion Spacecraft NASA.

 

Vols autour de la Lune : Un accord signé entre l'Agence spatiale européenne et la NASA

 

La Nasa et l'ESA ont signé un protocole d'entente. L'Europe participera à l'exploration durable de la Lune.

 

Le site de SpaceX.

 

 

Il y a 50 ans, Apollo 11… : CR de la conférence SAF de JP Martin du 8 Mars 2019. (16/04/2019)

 

Cycle 50 ans Apollo : CR de ces confs au Palais de la Découv. En Mai/juin 2019. (16/07/2019)

 

Les Chinois et la Lune : CR de la conf SAF (Planétologie) de Ph Coué du 20 Fev 2021. (23/03/2021)

 

 

 

Bon ciel à tous

 

 

 

Jean Pierre Martin 

www.planetastronomy.com

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