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Conquête spatiale : les projets du demi-siècle

L’abandon du programme “Constellation” par l’administration Obama en 2010 (visant envoyer des hommes sur la Lune d’ici 2020) a confirmé le reflux des grands projets de conquête spatiale. Ce processus a commencé avec la fin du programme Apollo et de la navette spatiale américaine. Mais avec l’entrée en fanfare de nouveaux acteurs de l’espace, parmi lesquels figurent Space X ou Blue Origin, la conquête spatiale semble connaître un nouvel élan. De grands projets d’observation et de missions habitées sont en gestation.

 

La conquête de l’espace ne s’est jamais vraiment arrêtée

Depuis la fin de la guerre froide, les missions habitées spatiales sont réduites à la portion congrue d’allers-retours depuis Baïkonour au Kazakhstan à l’ISS.

Malgré des avancées non-négligeables d’agences spatiales gouvernementales et intergouvernementales comme la NASA ou l’ESA, notamment dans le domaine de l’observation spatiale et de son exploration mécanisée (Rover Curiosity de la NASA sur Mars, atterrisseur Philae de l’ESA sur la comète Tchouri, sonde Juno vers Jupiter…), l’exploration de l’univers s’effectue aujourd’hui, pratiquement intégralement, par des machines.

Celles-ci ont pu permettre l’observation de nouveaux astres, le télescope Hubble a joué depuis 1990 un rôle de premier plan dans l’observation de l’univers à travers la lumière visible, l’ultraviolet et l’infrarouge.

Le Mars Science Laboratory, dénommé comme le rover « Curiosity » breveté par les équipes du Jet Propulsion Laboratory (JPL), de l’Université Caltech, et propulsé sur Mars par la NASA en 2011 pour une mission in situ de la Planète rouge ont permis une meilleure connaissance des phénomènes naturels martiens. Le 7 juin 2018, le rover détecte des traces de molécules organiques et de méthane sur deux sites distincts du cratère Gale, cristallisant les espoirs d’y trouver, un jour, de la vie.

Avec l’usage de la navette spatiale et l’envoi de sondes diverses dans l’espace pour photographier et accroître la compréhension humaine des planètes du système solaire et de leurs satellites, l’heure est aujourd’hui plus que jamais à de nouveaux champs de plus en plus ambitieux, notamment la découverte et l’observation des exoplanètes, et l’envoi d’une mission habitée vers Mars.

Les objectifs des programmes publics gouvernementaux concernant l’exploration humaine de Mars restent encore flous. Depuis les 15 dernières années, de nombreux organismes privés tels que Space X ou Blue Origin ont été créés afin de pallier une éventuelle remise en question de l’exploration spatiale comme priorité face aux coupes et restrictions budgétaires auxquelles les agences spatiales publiques font face.

Il est donc intéressant de se questionner sur les différents projets spatiaux en cours de développement, des projets pour une partie ambitieux, si ces derniers seront en effet bien mis en œuvre.

 

L’observation

L’observation de l’espace est une composante cruciale de la compréhension de l’univers, plusieurs projets de télescopes sont en cours de développement, des projets surclassant tous les précédents du fait de leur taille et performances et nouveaux objectifs de mission.

Le télescope spatial James Webb (James Webb Space Telescope-JWST), apparaitra sûrement comme la révolution spatiale de la décennie 2020. Le JWST est le successeur d’Hubble. Doté d’un miroir primaire de 6,5 mètres, contre 2,5 pour Hubble, le nouveau télescope effectuera ses observations à travers l’infrarouge. Selon la NASA, il aura pour mission d’observer chaque phase de l’histoire du développement de l’Univers, partant du Big Bang, jusqu’à la formation de systèmes solaires étrangers au nôtre capables de supporter la vie telle que nous la connaissons sur Terre. D’une masse de 6 200 Kg et long comme un cours de tennis, le JWST sera capable de saisir une image 9 fois plus rapidement que Hubble.

N’étant pas handicapé par l’épaisseur de l’atmosphère terrestre, le télescope sera mis en orbite à 1,5 million de kilomètres de la Terre, au point de Lagrange 2. De grands espoirs de la communauté scientifique se fondent sur ce nouvel instrument : par exemple pour l’observation d’exoplanètes déjà répertoriées. C’est le cas du système planétaire TRAPPIST-1. Lancement prévu à Kourou, en mars 2021.Le télescope géant européen (European Extremely Large Telescope-EELT), est un projet de télescope terrestre en cours de construction par l’observatoire européen austral (ESO). Perché à une hauteur de 3 060 mètres d’altitude sur le Cerro Amazones au Nord du Chili, il deviendra lors de son entrée en service en 2024 le télescope le plus puissant du monde.

Ses caractéristiques sont à couper le souffle. Doté d’un miroir primaire d’un diamètre de 39 mètres, sa résolution optique sera 100 fois supérieure à celle des appareils les plus performants déjà existants, tels que le VLT (Verry Large Telescope), également de l’ESO.

Cette puissance inégalée sera utilisée en vue d’observer de manière directe les exoplanètes ainsi que leur atmosphère. Une technique aujourd’hui impossible avec les technologies présentes où les planètes extrasolaires sont détectées de manière indirecte, grâce à la variation de luminosité de l’étoile autour de laquelle la planète effectue sa révolution.

L’E-ELT sera l’un des outils de pointe consacré à la recherche de vie extraterrestre.

Le télescope ne sera cependant pas uniquement consacré à la détection et l’étude d’exoplanètes mais également à l’observation d’objets astrophysiques tels que les trous noirs supermassifs au centre des galaxies et différents autres travaux dans le domaine de la cosmologie.

L’E-ELT tel qui devrait apparaître sur le Cerro Amazones, au Chili.        Source : Flickr, ESO. 

Les lanceurs

L’imaginaire de l’exploration spatiale s’envisage prioritairement par l’objet le plus emblématique de cette conquête : la fusée. Plusieurs projets imposants sont en gestation.

Après le succès de SpaceX avec la Falcon Heavy, il semblerait que le secteur public souhaite se maintenir dans la course.

La NASA est en ce moment en train de préparer son nouveau lanceur lourd : le Space Launch System (SLS). D’une hauteur de 121 mètres, plus grande que la statue de la liberté, le SLS se constitue de 2 étages et capable de mettre en orbite des charges utiles lourdes tels que des véhicules spatiaux, pour un poids total compris entre 70 et 130 tonnes.

Il sera le fer de lance de l’Agence spatiale américaine pour les futures missions habitées vers les astéroïdes, lunes martiennes et, in fine, la Planète rouge (voir plus bas). Premier vol prévu en décembre 2019, pour la mission EM-1.

Vision d’artiste de la SLS au décollage. Source : Flickr, NASA. 

Le second lanceur mentionné sera celui de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Culminant à 70 mètres, Ariane 6 sera le successeur d’Ariane 5. Sous l’égide d’ArianeGroupe, entreprise cogérée par Airbus et Safran, le nouveau lanceur européen se consacrera comme le précédent essentiellement à l’envoi de matériel satellitaire en orbite basse. L’Europe n’ayant pas les moyens financiers et l’autonomie nécessaire à l’envoi d’êtres humains dans l’espace.

Elle est néanmoins appelée à un futur prospère pour le développement et la mise en orbite de nouveaux outils spatiaux, pour preuve, le JWST sera mis en orbite par une fusée Ariane 5. Ariane sixième du nom fera donc l’objet d’un héritage historique prestigieux, son premier vol est prévu en juillet 2020.

Le dernier lanceur est surement celui qui fera, avec le SLS, couler le plus d’encre s’il est effectivement mis au point. Il s’agit de la BFR (Big Falcon Rocket ou Big Fucking Rocket, au choix…), développée par SpaceX.

La BFR fait partie des projets spatiaux les plus futuristes et ambitieux de cette décennie.

Haute de 106 mètres et scandaleusement élégant et futuriste, ce nouveau lanceur super-lourd aura comme caractéristique principale d’être à 100% réutilisable, là où la Falcon 9 et la Falcon Heavy d’Elon Musk ne pouvaient voir que leurs boosters (propulseurs) et premiers étages de ces lanceurs réutilisables. La stratégie marketing de SpaceX étant évidemment de diminuer les coûts d’utilisation pour rendre la conquête spatiale « abordable ». La BFR aura comme objectif prioritaire d’emmener l’Homme sur Mars d’ici 2024.

L’Homme sur Mars : le projet de la NASA

Le projet d’exploration du système martien par l’Agence spatiale américaine a été défini, de manière très flexible cependant, à partir de l’année 2010. Ainsi, il convient de savoir qu’il s’agit d’un programme d’exploration encore très flou, avec des technologies d’exploration dont les aspects ne sont pas encore tous présentés et connus. La question du financement sera également déterminante. À prendre avec des pincettes donc.

La clé de voute du projet sera évidemment le Space Launch System. 11 missions d’exploration ont été définies, appelées « Exploration mission », abrégées « EM », elles seront divisées en trois phases distinctes.

La phase 1, comprenant les missions EM-1 à EM-5, sera consacrée à la construction du Deep Space Gateway (DSG), une station orbitale lunaire habitée qui servira d’avant-poste à l’exploration du système martien. Le DSG sera normalement utilisable en 2026.

Le véhicule spatiale Orion s’approchant du Deep Space Gateway (vue d’artiste). Source : Wikimedia Commons.

Pour que les futurs astronautes puissent avoir accès à la station spatiale lunaire durant les missions EM-1 à EM-5, visant à assembler la station jusqu’en 2026, ces derniers seront propulsés par la SLS et feront le voyage Terre-Lune via le nouveau véhicule spatiale Orion.

Le véhicule spatial Orion (vue d’artiste). Source : Wikimedia Commons.

Une fois le Deep Space Gateway achevé, l’avant-poste lunaire aux missions martiennes, vient la phase 2. Celle-ci s’étale des missions EM-6 à EM-9, soit de 2027 à 2029.

Elles viseront à assembler autour de la lune, sur le Deep Space Gateway, le véhicule spatial permettant l’exploration du système martien et de la Planète rouge. Il est nommé « DST », pour « Deep Space Transport », qui est encore actuellement à l’étude. Jusqu’à la mission EM-9, prévue en 2029, le DST sera testé pour des missions habitées d’environ 300 à 400 jours autour de la lune, en vue de préparer l’exploration de Mars.

Le DST s’approchant du Deep Space Gateway (vue d’artiste). source : Wikipedia. 

Vient ensuite la phase 3, à partir de 2029, l’exploration humaine du système martien commence. La première mission habitée devrait avoir lieu lors de la mission d’exploration « EM-11 », à partir des années 2030. Un équipage de 4 astronautes est prévu qui embarquera à bord du DST pour une durée d’environ 1000 jours. Les lunes de Mars, Phobos ainsi que Deimos devraient être prioritairement visitées par l’Homme avant la Planète rouge, pour les derniers préparatifs.

La première partie du XXIè siècle se concrétise comme une période déterminante pour l’avancée de la colonisation de l’espace par l’Homme. Même si de nombreux et impérieux obstacles nous font face (financement, enjeux techniques et logistiques…), il semble aujourd’hui plus que jamais certain que nous finirons par fouler de notre pied les accueillantes plaines martiennes d’Acidalia Planitia ou encore d’admirer de nos propres yeux le volcan bouclier d’Olympus Mons, culminant à 21 229 mètres d’altitude.

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