programme artemis horizon 2028

Le programme Artemis est un programme spatial habité de la NASA, l'agence spatiale américaine, dont l'objectif est d'amener un équipage sur le sol lunaire d'ici 2024. À l'instigation du président américain Donald Trump, la date du retour de l'homme sur la Lune, que la NASA avait fixée à 2028 sans programmation clairement définie, a été avancée de quatre ans en avril 2019 avec des objectifs qui ont été précisés, donnant naissance au programme Artemis. Celui-ci doit déboucher sur une exploration durable de notre satellite c'est-à-dire l'organisation de missions régulières dont l’aboutissement serait l'installation d'un poste permanent sur la Lune. Le programme doit également permettre de tester et de mettre au point les équipements et procédures qui seront mis en œuvre au cours des futures missions avec équipage à la surface de la planète Mars. La réalisation des missions du programme Artemis nécessite le développement de plusieurs engins spatiaux : le lanceur lourd Space Launch System (SLS), le vaisseau spatial Orion, dont la réalisation a débuté dans les années 2010 mais est marquée par des dérapages budgétaires et calendaires réguliers, un vaisseau lunaire entièrement nouveau Human Landing System (HLS), chargé d'emporter les hommes sur le sol lunaire, et des missions robotiques, chargées de réaliser des reconnaissances et des études scientifiques complémentaires. L'architecture des missions repose sur la future station spatiale Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) qui, placée en orbite autour de la Lune, servira de relais entre la Terre et la surface de la Lune.

Pour remplir les objectifs ambitieux du programme Artemis dans le délai très court qui lui est imposé, la NASA sous-traite de manière particulièrement marquée la conception de composants importants (vaisseau lunaire HLS, modules de la station spatiale LOP-G, atterrisseurs des missions robotiques) ainsi que les prestations de lancement de ces engins et de ravitaillement de la station spatiale. En avril 2021, le développement du HLS est confié à la société SpaceX, qui proposait une version de son Starship. Selon le programme établi en mai 2019, Artemis III, lancée en 2024, sera la première mission qui amènera un équipage mixte de deux astronautes sur la Lune pour un séjour d'une durée de six jours et demi. À compter de 2026 doivent être menées des missions caractérisées par des séjours plus longs, un équipage au sol de quatre personnes au lieu de deux, davantage d'équipements permettant d'étoffer le retour scientifique. Le vaisseau lunaire sera alors partiellement réutilisable. Les sites d'atterrissage retenus pour toutes ces missions se situent au pôle Sud de la Lune car les réserves de glace d'eau présentes dans les cratères perpétuellement à l'ombre présentent un intérêt stratégique dans la perspective de missions de longue durée.


L'équipage d'une mission Artemis à la surface de la Lune près du pôle sud (vue d'artiste).
Outre son délai très serré, le projet rencontre un problème budgétaire similaire à celui qui avait été fatal en 2009 au programme Constellation qui poursuivait les mêmes objectifs. Courant 2019, une ligne budgétaire de 1,6 milliard de dollars est allouée à la NASA pour le projet alors que 5 à 7 milliards US$ par an seront nécessaires entre 2021 et 2025 pour développer la première phase du programme.

L'humanité n'est sortie de l'orbite terrestre qu'à une seule occasion : le programme Apollo. Mais cela va changer dans les années qui viennent. La station spatiale internationale, qui a connu la présence continue d'humains depuis 18 ans, nous a permis de mesurer les paramètres liés à la vie dans l'espace. Demain s'ouvre une autre étape, et elle va se passer autour de la Lune.

Le projet "Deep Space Gateway" (la porte vers l'espace profond) de la Nasa est déjà bien avancé. Cette future station spatiale en orbite lunaire est inscrite au budget 2019 de l'agence spatiale américaine, et sera l'objectif numéro un de deux engins spatiaux de la nouvelle génération : la capsule spatiale Orion, successeur d'Apollo, et le lanceur SLS, la fusée la plus puissante depuis Saturne V.

Des projets d'habitats spatiaux
Le premier vol non habité d'Orion, en 2020, va reconnaître le "terrain" autour de la Lune. En 2022, un module de propulsion et d'alimentation en énergie doit être lancé, marquant le début de la construction de la Deep Space Gateway. Les autres éléments vont progressivement s'y greffer, probablement avec une participation d'autres agences spatiales. Roscosmos, l'agence russe, a déjà signé un accord de partenariat avec la Nasa à ce sujet, et nul doute que d'autres s'y associeront également.

Le module d'habitat doit être amarré en 2023. A partir de cette date, des équipages pourront s'y relayer, pour des missions "de 30 à 60 jours".

Les constructeurs privés qui fournissent la Nasa travaillent déjà sur des modules : Lockheed Martin et Boeing, entre autres, ont déjà laissé entrevoir des projets d'habitats spatiaux qui accueilleront les astronautes.

Conquête martienne
La nouvelle station ne servira pas seulement à conduire des expériences scientifiques, comme c'est le cas dans l'actuelle ISS. Ce projet est avant tout un tremplin, une sorte de "pied à terre" qui servira simultanément deux grandes aventures spatiales : le retour sur la Lune et la conquête de Mars.

Dans le premier cas, la Nasa a prévu une série de missions robotisées, certaines avec retour d'échantillons, mais aussi de faire de nouveau marcher des humains sur la Lune, "à la fin des années 2020". Des missions commerciales devraient aussi commencer à exploiter les ressources lunaires.

Pour la conquête martienne, le calendrier est toujours un peu flou, mais les vols habités de la Nasa ne devraient pas avoir lieu avant le milieu des années 2030. Pour cela, l'agence spatiale américaine prévoit un "vaisseau de transport" réutilisable, qui reste cependant à concevoir, et dont le port d'attache sera la Deep Space Gateway. La Nasa a annoncé que ce futur transport spatial serait testé à la fin des années 2020, par une mission habitée d'un an "dans le voisinage de la Lune".

Jean-Paul Fritz le nouvel Observateur

COMMENT ALLONS-NOUS COLONISER LA LUNE DÈS 2030?

Dès 2030, plusieurs agences spatiales comptent s’installer durablement sur la Lune. Pour l’homme, il faudra s’adapter à un environnement où tout joue contre lui. Mais un vent d’enthousiasme souffle sur le village lunaire.
"La Lune, c'est le huitième continent". Bernard Foing, astrophysicien de l’Agence spatiale européenne et directeur du groupe international d’exploration lunaire, nourrit peu de doutes: après avoir posé le pied sur la Lune il y a cinquante ans, l’Homme doit désormais s’y installer durablement dans les prochaines années.

"D'ici 2030, nous pourrions avoir dix personnes travaillant avec des robots qui feront des rotations de six mois, un an. L'humanité sera présente de manière permanente sur la Lune et de façon durable", assure le scientifique à BFMTV.com.
"Une station ouverte pour différents Etats"
Ce rêve ne sort pas de quelques cerveaux surchauffés excentriques. Depuis plusieurs années, les agences spatiales travaillent sur ce projet. L’idée avait été évoquée avant même que Neil Armstrong ne laisse son empreinte pour l’éternité dans le sol lunaire. En pleine course à l’espace, tous les projets les plus fous semblaient alors à portée de l’être humain. Si l’exploration de la Lune a finalement été abandonnée, l'idée est restée.

En 2015, l'agence spatiale européenne présentait ainsi Moon Village, son projet de village lunaire. Puis en 2016, le directeur général de l’ESA, Jan Wörner, officialisait cet objectif.

"J’ai l’intention de construire une base permanente sur la Lune: ce sera une station ouverte pour différents États participants, des pays des quatre coins du monde", expliquait-il.
Comme souvent, l'agence européenne compte s'appuyer sur la coopération internationale pour mener à bien ce projet. "Cela veut dire (que pourraient être présents) les Américains, les Russes, les Chinois, les Indiens, les Japonais et même d'autres pays qui pourraient apporter de plus petites contributions", affirmait Jan Wörner.

"Un coût d'environ 30 euros par Européen"
Pour l’ESA, la Lune est un objectif accessible: il sera possible d'y réaliser des travaux scientifiques de grande ampleur, mais aussi d'exploiter des ressources ou encore de préparer une base avancée pour une future exploration de Mars. Son coût est estimé à une vingtaine de milliards d’euros, "quelque chose chose qui pourrait correspondre à 30 euros par Européen", si on ne compte pas l’aide de la Russie, des Etats-Unis, ou de la Chine, selon Bernard Foing.

"Le village robotique peut maintenant être fait par des entreprises commerciales à bas coût pour délivrer des charges utiles sur la Lune", explique l’astrophysicien, même s’il faudra encore trouver une solution fiable pour transporter les astronautes.
"Ce poste avancé va commencer avec des modules tels que nous avons sur l'ISS", imagine déjà le scientifique.

"Des structures gonflables comme des champignons ou une framboise"
Puis, "nous allons avoir des structures gonflables déployables qu'il faudra protéger des radiations et des météorites. Ça va un peu croître comme des champignons - ou une framboise - avec différents modules dans des endroits stratégiques de la Lune. Certains aux pôles, d'autres près d'entrées de grottes lunaires”, illustre-t-il pour BFMTV.com.
Ces endroits ne sont pas choisis au hasard. Les pôles offrent "un pic de lumière éternelle, c'est un endroit intéressant pour l'énergie et pour la température", tandis que les grottes lunaires permettraient de s’abriter des radiations.

"Si nous allons là-bas et que nous construisons nos propres habitats, nous allons aussi devoir apporter une quantité importante de matériel. Si nous pouvons utiliser des grottes, ça nous permettra d’apporter moins de choses et ce sera plus simple", ajoute Marjolein Dieter, géologiste à l’université libre de Bruxelles.
Déjà un projet en cours pour simuler la vie sur la Lune
Cette scientifique participe au projet Euro Moon Mars, qui vise à simuler la vie sur la Lune. Au mois de juin, elle est partie deux semaines avec d'autres scientifiques et professionnels près du sommet du glacier du Servin, en Suisse, pour construire un habitat dans la glace et réaliser une série d'expériences technologiques construites par une vingtaine d'universités européennes. Pour les astronautes, il faudra aussi composer avec la poussière lunaire.

"Elle avait une texture abrasive, comme du charbon, et une odeur âcre et métallique, comme de la poudre à canon, ou comme l'odeur qui traîne dans l'air après l'explosion d'un pétard. Neil comparait l'odeur à celle de cendres mouillées", a expliqué des années après son voyage sur la Lune Buzz Aldrin, le deuxième astronaute à avoir foulé le sol lunaire.
Très fine et très collante, cette poussière s’infiltre partout. Cependant, elle peut être aussi un formidable atout pour l’exploration lunaire. "Il y a beaucoup d’applications. J’essaye d’utiliser la construction de briques avec la régolithe lunaire", raconte à BFMTV.com Marc Heemskerk, étudiant à l’université libre d’Amsterdam, lui aussi membre du projet Euro Moon Mars.

Des habitats moulés en poussière lunaire
"Ce n’est pas si compliqué, le plus gros problème, c’est la sécurité. La poussière lunaire est vraiment dangereuse pour la santé et il faut faire très attention en la manipulant (...) Mais, il est possible de la faire fondre partiellement ou complètement pour lui donner la forme que vous voulez dans un moule", poursuit l’étudiant. Cette matière pourrait alors être utilisée pour réaliser des habitats, grâce à des imprimantes 3D géantes.
Il est également possible d’extraire des ressources importantes du sol lunaire. Le 21 janvier dernier, l’ESA et Arianegroup - qui travaille sur la fusée Ariane 64, capable d’envoyer des charges sur la Lune - ont signé un partenariat en ce sens.

"L’objectif de cette mission (prévue pour 2025, ndlr) serait l’exploitation du régolithe, un minerai duquel il est possible d’extraire eau et oxygène, permettant ainsi d’envisager une présence humaine autonome sur la Lune", explique le communiqué.
Pour ces futures missions, le principal enjeu est de créer une base la plus autonome possible. "Si j'ai oublié une vis sur Terre, je ne vais pas attendre cinq jours. J'aurai une imprimante 3D et je pourrai imprimer des petits objets", résume Bernard Foing. Même chose en cas de graves dangers ou pépins physiques importants. Si sur l'ISS, il est encore possible de se faire rapatrier en quelques heures, sur la Lune il faut compter en jours.

"La station spatiale internationale, c'est déjà un peu un autre monde, mais cela reste proche. La Lune, c'est complètement dingue, il n'y a pas de vie, c'est complètement différent", disait récemment Thomas Pesquet.
Malgré ces défis et ces risques, à l’ESA, on reste persuadés que la Lune sera bientôt peuplée d’hommes et de femmes de plus en plus nombreux. "On verra depuis là-bas la Terre magnifique tourner. On pourra l'utiliser comme une horloge. On verra quand notre continent passe et ça va nous donner nos 24 heures", s’enthousiasme Bernard Foing.

Une galerie d'art sur la Lune
C’est en vue de cette installation durable qu’Anna Sitnikova travaille sur un projet de Moon Gallery. En parallèle de ses recherches sur les habitats lunaires modulables semblables à des origamis, cette designeuse compte envoyer une mini-galerie d’art sur la Lune.

"Si nous voulons un jour vivre sur la Lune, nous voudrons aussi avoir de la culture. C’est ce que la Moon Gallery essaye d’apporter", affirme-t-elle. Composée de cent oeuvres, cette plaque de 10x10x1cm doit être envoyée en 2022 sur la Lune. "C’est peut être petit mais l’idée est fascinante. Nous voulons faire réfléchir à la trace que doit laisser l’Humanité sur la Lune. Il y a peut-être quelques valeurs que nous voulons laisser derrière nous car nous voulons apporter le meilleur sur la Lune."
Par ailleurs, les ressources de la Lune pourraient permettre de développer une économie pour assurer une certaine indépendance à la Lune. "Il y a tellement de glace qu'on pourrait l'utiliser pour commencer une économie interplanétaire", avance le directeur du groupe international d’exploration lunaire.

"Ou utiliser cette eau pour construire des fusées hydrogène/oxygène. Ces fusées lancées depuis la Lune (à la gravité six fois inférieure à celle de la Terre, ndlr), seraient 40 fois plus efficace que depuis la Terre", avec des économies qui se chiffrent en milliards, selon le scientifique.
Base de départ vers Mars
Une Lune qui pourrait alors non seulement servir "de terrain d'entraînement à la fois pour les astronautes, pour les contrôleurs au sol", mais aussi de base de départ vers Mars, propose aussi l'astronaute Jean-François Clervoy. "Quitte à ce que le train spatial qui parte vers Mars, on l'assemble autour de la Lune si on arrive à y extraire de l'oxygène et de l'eau", explique-t-il à BFMTV.com.

Dès 2040, les bénéfices tirés de l’exploitation des ressources lunaires pourraient permettre de financer l’acheminement des ressources uniquement disponibles sur Terre. Le reste tient ensuite du rêve.

"Une fois que nous aurons déployé les premières infrastructures pour y vivre, nous pourrons l'habiter comme un continent avec un petit contingent de personnes. Dix personnes en 2030, 100 en 2040. Le premier bébé va naître en 2040. En 2050, il y aura 1000 personnes. En 2060, il y en aura 10.000. Peut-être qu'à ce moment-là il y aura une nouvelle gouvernance, ils voudront peut-être former la République de la Lune", hasarde Bernard Foing.
"des hommes sur la lune: 50 ans d'épopée spatiale"
Cet article est le cinquième et dernier volet d'une série qui célèbre le 50e anniversaire de la mission Apollo 11, qui a vu les premiers astronautes poser le pied sur notre satellite naturel le 20 juillet 1969.

Plus de 40 ans après la fin du programme Apollo, la NASA a décidé que l’Homme retournerait sur la Lune en 2024 dans le cadre du projet Artemis. Ce retour des humains sur la surface lunaire permettra, notamment, d’étudier la faisabilité de l’installation de colonies et le développement de bases lunaires. À ce titre, les scientifiques se sont penchés sur les capacités d’accueil effectives de la Lune et la manière dont l’environnement lunaire pourrait supporter la vie humaine.

Une façon de répondre à cette question, de manière simpliste, est de considérer la surface lunaire. La superficie de la Lune représente environ 15.9% de la superficie totale de la Terre (à l’exclusion de la superficie couverte par les océans). Techniquement, si nous remplissions cette zone à la densité des villes les plus peuplées de la Terre, nous pourrions installer des milliards de milliards d’humains à la surface de la Lune.

Mais combien de personnes pourraient tenir à la surface de la Lune est une question très différente de celle de combien de personnes ce monde pourrait soutenir durablement. Et à cet égard, la Lune est certainement la cousine la plus pauvre de la Terre.

« C’est un endroit plutôt stérile. Chaque espèce cherche à élargir sa niche écologique. Mais la nouvelle « niche », qui est la Lune, est très inhospitalière pour les humains », indique Darby Dyar, chercheur au Planetary Science Institute en Arizona et professeur d’astronomie au Mount Holyoke College dans le Massachusetts.

Les obstacles à l’installation de colonies lunaires
Contrairement à la Terre, il n’y a pas de précipitations sur la Lune pour que l’eau s’accumule. Fondamentalement, la Lune manque également d’une atmosphère avec de l’air respirable. Le satellite naturel de la Terre n’a pas non plus d’écosystèmes existants qui pourraient convenablement soutenir les domaines de l’agriculture.

La Lune est également vulnérable aux tempêtes solaires, c’est-à-dire les éruptions à la surface du Soleil qui émettent un puissant rayonnement électromagnétique, que la Lune — sans la protection d’un champ magnétique — ne peut pas dévier. Il y a aussi des températures extrêmes et de longues périodes alternées d’obscurité et de lumière.

Tout cela peut rendre la vie sur la Lune impossible. Pourtant, étonnamment, ce n’est pas le cas. En fait, les éléments essentiels à l’existence humaine — l’air, l’eau, la nourriture et un abri — ne sont théoriquement pas aussi inaccessibles sur la Lune que l’on pourrait le croire.

Apporter de l’oxygène ou le synthétiser ?
Pour soutenir une population de départ de quelques centaines de personnes sur la Lune, nous devrions commencer par transporter de l’air vers la surface lunaire, en le pompant dans des structures scellées dans lesquelles les humains vivraient. Cela semble difficilement réalisable, mais à court terme, ce serait en fait assez rentable, selon Markus Landgraf, le chef de projet lunaire à l’Agence spatiale européenne.

« Les gens ne consomment pas beaucoup d’air, et pendant longtemps, nous n’aurons pas besoin de générer de l’air sur la Lune. Nous pouvons l’apporter. Les coûts de transport pour cela sont encore gérables ». Si cette population atteignait des dizaines de milliers, cependant, nous aurions besoin de synthétiser de l’oxygène sur la Lune, un processus coûteux. Mais Landgraf explique que la croissance de l’exploration spatiale dans les décennies à venir pourrait rendre le processus plus économique.

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C’est parce que propulser des engins spatiaux nécessite de l’oxygène, donc si la demande augmente, « il est plus logique sur le plan économique de construire des générateurs d’oxygène sur la Lune pour la propulsion des fusées, plutôt que pour l’eau potable et l’air pour les colons ». Cela réduirait les coûts de production, ce qui rendrait moins chère la production d’air pour les habitants de la Lune.

La disponibilité de l’eau sur la Lune
Et l’eau ? Jusqu’à il y a quelques décennies, les chercheurs pensaient que la Lune était complètement aride. Mais maintenant, ils savent qu’une quantité surprenante de liquide est présente sur la surface lunaire. « Nous pensons qu’il reste de l’eau depuis la formation de la Lune. Et nous savons que les comètes, qui sont essentiellement des boules de glace, impactent périodiquement la surface de la Lune. Il y a de bonnes preuves pour suggérer que ces cratères où les comètes ont percuté la surface contiennent encore des réservoirs de glace », explique Dyar. Et ces suppositions ont récemment été confirmées.

Une autre source d’eau vient des vents solaires ; chargés de protons, ceux-ci entrent en collision avec des électrons sur la Lune, formant de l’hydrogène. Tout cela s’ajoute à une quantité décente d’eau lunaire, peut-être suffisante pour soutenir une population importante. Et nous avons déjà développé des technologies sur la Station spatiale internationale pour recycler l’eau potable de l’eau de douche, de l’urine et de la sueur des astronautes. Sur la Lune, cette technologie pourrait créer une source d’eau en circuit fermé pour les habitants.

Mais même avec le recyclage, dit Dyar, ces réserves d’eau ne seraient pas infinies ; le recyclage de l’eau à maintes reprises entraîne des pertes, de sorte que les réserves devraient être rechargées de temps en temps. De plus, extraire l’eau de la Lune en écrasant les roches lunaires et en draguant la glace des cratères profonds nécessiterait d’énormes et coûteuses quantités d’énergie. « Mon sentiment est que la colonisation de la Lune dépendra de notre apport d’hydrogène », ajoute Dyar. Le transport serait également coûteux : environ 180’000 euros par kilogramme.

L’eau : elle ne représentera pas un problème pour les premiers colons
Sans savoir quelle quantité d’eau se trouve actuellement à la surface de la Lune, il est également difficile d’estimer le nombre de personnes qu’elle pourrait accueillir. Mais nous savons au moins que c’est peut-être suffisant pour fournir une source d’eau relativement durable. Dans tous les cas, Landgraf estime que les pionniers lunaires n’auraient pas besoin d’exploiter les ressources en eau de la Lune pendant au moins les cinq à dix premières années de colonisation ; il sera assez bon marché de transporter l’eau là-haut et la recycler pour la vingtaine d’humains qui seront les premiers habitants lunaires.

Quant à l’agriculture lunaire, nous pourrions imiter les conditions de croissance de la Terre avec des dômes fermés ressemblant à un écosystème. Illuminée par de longues périodes de rayonnement solaire et arrosée d’eau recyclée, l’agriculture lunaire pourrait être étendue pour nourrir des milliers de personnes. De nombreuses recherches suggèrent déjà que faire pousser des cultures dans l’espace fonctionnera.