Retour sur la Lune : l'article à lire pour tout savoir de la mission Artemis

"On va remarcher sur la Lune." Ce n'est pas le titre d'un nouvel album de Tintin. C'est l'objectif affiché par la Nasa, l'agence spatiale américaine, qui voit son nouveau programme lunaire entrer dans une nouvelle phase avec le lancement d'Artemis, mercredi 16 novembre.

Franceinfo revient en détail sur le début de cette mission, qui doit enfin entrer dans le vif sujet et compte marquer l'histoire de la conquête spatiale.

Qui va partir ?

Des femmes et des hommes autour de la Lune ou sur son sol, c'est pour bientôt, mais pas pour tout de suite. La mission Artemis se déploie en trois volets. Pour Artemis I, qui doit partir mercredi, le vol sera inhabité. Une capsule, Orion, va être envoyée à plus de 450 000 km de la Terre et environ 64 000 km au-delà de la Lune, soit plus loin que tout autre vaisseau spatial habitable. La capsule se déplacera vers la face cachée de la Lune puis reviendra vers la Terre. Elle sera ensuite récupérée après son amerrissage. L'objectif est de s'assurer qu'Orion tient le choc et est opérationnelle.

Lors d'Artemis II, qui aura lieu dans quelques années, la capsule embarquera des astronautes mais ils resteront en orbite autour de la Lune avant de revenir sur Terre. Pour le troisième volet, Artemis III, prévu initialement en 2025 au plus tôt, des voyageurs spatiaux embarqueront et devraient se poser sur la Lune, au niveau de son pôle Sud. La Nasa souligne qu'il s'agira des premières femmes et des premières personnes non blanches à marcher sur le satellite naturel de la Terre. La dernière fois qu'un être humain a foulé le sol lunaire remonte à 1972, lors de la mission Apollo 17.

Pourquoi partir maintenant ?

Le programme de vols habités de la Nasa a connu un brusque coup d'accélérateur sous la présidence de Donald Trump. En 2017, le locataire de la Maison Blanche signe une directive demandant à l'agence spatiale américaine d'accentuer ses efforts sur les missions habitées vers l'espace lointain. En 2019, son vice-président Mike Pence annonce que les Etats-Unis vont déployer "tous les moyens nécessaires" pour renvoyer des astronautes sur la Lune d'ici 2024. Cette nouvelle échéance est aussitôt jugée ambitieuse : la précédente visait 2028. "Nous sommes aujourd'hui dans une course à l'espace comme nous l'étions dans les années 1960", avance Mike Pence pour justifier cet empressement.

Depuis, les équipes de la Nasa s'activent pour tenir les délais. Mais le retour d'humains sur la Lune aura en réalité lieu en 2026 "au plus tôt", a estimé le bureau de l'inspecteur général de la Nasa dans un rapport publié en novembre 2021.

Quelle fusée et quel vaisseau sont utilisés ?

Pour Artemis I, la Nasa fait appel à sa nouvelle fusée géante : Space Launch System (SLS). Avec ses 98,3 mètres de haut, elle est moins grande que la fusée Saturn 5 (111 mètres) utilisée pour les missions Apollo. Mais ses quatre moteurs RS-25 à hydrogène et oxygène liquides et ses deux accélérateurs à poudre délivrent une poussée au décollage 15% plus puissante que ceux de Saturn 5.

The launch team is on track to begin the wet dress rehearsal at @NASAKennedy and will be given a “call to station” later today. For live updates all weekend, head to @NASAGroundSys twitter and our Artemis blog: https://t.co/zoNDad2TKr pic.twitter.com/h0TNXfHMvv

— NASA_SLS (@NASA_SLS) April 1, 2022

La fusée SLS embarque la capsule Orion. Construite sur le modèle du vaisseau Apollo, qui a permis à l'être humain de se poser sur la Lune, elle fait 5 mètres de diamètre. C'est 30% de plus que son prédécesseur, mais l'espace reste plutôt confiné. De plus, Orion accueillera quatre astronautes, contre trois pour Apollo. Elle fournit un habitacle de 9 m3, tout un module pour la propulsion, l'air, l'eau, et le système permettant de maintenir la pression et la bonne température.

Pour se poser sur la Lune lors d'Artemis III, la Nasa a choisi Starship, gigantesque engin développé par SpaceX, la société du milliardaire Elon Musk. Starship devrait être placé en orbite autour de la Lune, permettant aux astronautes de faire la navette entre la proche banlieue de la Lune et sa surface.

Que veut faire la Nasa sur la Lune ?

L'agence spatiale américaine ne compte pas seulement se poser sur la Lune et revenir. Elle prévoit d'y installer une base orbitale, appelée Lunar Gateway (ou simplement Gateway), et d'en établir une autre à la surface de notre satellite naturel. C'est une différence fondamentale avec les missions Apollo : Artemis prévoit une installation durable et des allers-retours fréquents entre la Terre et la Lune.

"La Gateway, c'est un peu comme l'ISS mais au lieu d'être autour de la Terre, elle sera autour de la Lune", résume Athena Coustenis, astrophysicienne au CNRS et présidente du comité consultatif sur l'exploration humaine et robotique (Hesac) de l’Agence spatiale européenne (ESA). La Gateway sera près de quatre fois plus petite que l'ISS, avec environ 100 m3 pour la première contre 388 m3 pour la seconde.

La base lunaire, elle, s'organisera autour de structures qui n'ont pas encore été détaillées. Mettant en avant la formation en géologie prodiguée aux futurs explorateurs, la Nasa fait savoir que la présence d'humains permettra de mieux connaître la roche lunaire. "Nous allons vraiment étudier la Lune, il y aura de vraies avancées", anticipe auprès de franceinfo Jessica Flahaut, géologue lunaire au CNRS et à l’université de Lorraine.

Surtout, le retour sur la Lune n'est qu'une phase préparatoire pour des voyages plus lointains. "On retourne sur la Lune et on va jusqu'à Mars, et aujourd'hui nous accueillons dix nouveaux explorateurs", a d'ailleurs déclaré Bill Nelson, patron de la Nasa, en décembre 2021, en présentant les astronautes américains en formation.

A terme, la Lune pourrait devenir un point d'étape pour les missions vers la planète rouge, et devenir la "station-service" du début de longs périples. De l'eau sous forme de glace a été découverte aux pôles de la Lune. L'agence spatiale américaine espère en prélever, l'analyser. Surtout, elle souhaite en extraire de l'eau potable, de l'oxygène et de l'hydrogène… autant d'éléments qui pourront servir dans la fabrication de carburant. Cela permettrait de baisser le coût des missions martiennes car il est moins onéreux d'acheminer de l'eau de la Lune que de la Terre.

La Lune a-t-elle encore des secrets à révéler ?

"Il y a encore plein de choses que nous ne savons pas sur la Lune", répond sans détour Athena Coustenis.

"Le grand public ne s'en rend pas compte, mais nous n'avons pas exploré grand-chose de la Lune et, lors des missions Apollo, nous ne disposions pas des technologies que nous avons aujourd'hui."

Jessica Flahaut, géologue lunaire

à franceinfo

A l'époque d'Apollo, les astronautes américains s'étaient posés dans les "mers", ces zones de la Lune qui, à l'œil nu, apparaissent plus foncées. Ils avaient prélevé des échantillons de ces grandes plaines volcaniques. Mais 83% de la surface de la Lune est faite de "terres", ces parties qui apparaissent plus claires, souligne Jessica Flahaut.

Invitée à résumer trois grandes questions qu'elle se pose sur la Lune, la géologue mentionne la formation de l'astre. "Comment expliquer l'asymétrie entre la face visible et la face cachée ?" lance-t-elle, précisant que la face visible a une épaisseur moyenne de 30 km, deux fois moins importante que celle la face cachée. Jessica Flahaut évoque également la présence de glace sur la Lune. "Quelle est son origine ?" s'interroge-t-elle, évoquant les rôles à déterminer des météorites, des comètes, ou encore de volcans lunaires. Enfin, elle est intriguée par le degré d'activité de la Lune. "Les Chinois ont ramené des échantillons relativement jeunes pour l'histoire de la Lune, datés de 2 milliards d'années, détaille-t-elle. Nous pensions qu'il n'y avait plus d'activité sur la Lune depuis 3,5 voire 4 milliards d'années. Il a donc pu y avoir localement du volcanisme tardif."

Seuls les Etats-Unis ont un programme lunaire ?

Pékin et Moscou ont annoncé, en mars 2021, travailler ensemble à la construction d'une station lunaire. Elle sera placée à la surface de la Lune ou en orbite. "D'ici l'horizon 2030, cette base doit abriter un ensemble de missions robotisées pour explorer le pôle Sud", détaillait en mars 2021, auprès de franceinfo, Jessica Flahaut, qui fait partie de l'équipe française en discussion avec la Chine depuis quelques années sur ce projet.

La Chine "a depuis quelques années un programme très dense sur la Lune avec des missions tous les deux ou trois ans", rappelait la scientifique. En janvier 2019, la mission chinoise Chang'e 4 avait réalisé une première mondiale en se posant sur la face cachée de la Lune. En décembre 2020, la Chine est devenue le troisième pays, après les Etats-Unis et la Russie, à ramener des échantillons lunaires avec Chang'e 5. Elle prévoit également d'envoyer des astronautes sur la Lune d'ici à 2030. Si elle y parvenait, elle deviendrait le deuxième pays, après les Etats-Unis, à réussir cette prouesse.

Cette course à la Lune est-elle comparable à celle de la guerre froide ?

"C'est complètement différent", tranche Isabelle Sourbès-Verger, géopolitologue de l'espace et directrice de recherche au CNRS.

"Les Américains ont déjà une grande expérience et n'ont rien à démontrer mais ils veulent maintenir une compétence dans le vol habité, un leadership."

Isabelle Sourbès-Verger, géopolitologue de l'espace

à franceinfo

En face, les Chinois sont encore dans "l'acquisition de compétences". Selon elle, pour Pékin, l'enjeu est de "renforcer la présence internationale de la Chine" et faire en sorte qu'elle ne puisse "plus être écartée de tout domaine de haute technologie". "L'ISS arrive en fin de vie, et on ne va pas en faire une autre. Aller sur Mars, pour l'instant, c'est difficile. Pour faire du vol habité, il ne reste que la Lune", explique Isabelle Sourbès-Verger.

La France est-elle impliquée dans cette mission ?

L'implication de la France se fait via l'Agence spatiale européenne, dont elle est l'une des plus importantes contributrices avec l'Allemagne. L'ESA participe notamment au développement de la capsule Orion.

Le saviez-vous ?

L'Agence Spatiale Européenne @esa @ESA_fr fait partie intégrante de la construction de la capsule Orion qui devrait ramener des hommes et des femmes sur la Lune d'ici quelques années (projet Artemis).

Pour plus d'informations : https://t.co/XPLvwVIJcX pic.twitter.com/Z6ecDAymqr

— Astropierre (@astropierre) April 5, 2022

"La contribution européenne est fondamentale pour la mission Artemis", commente Athena Coustenis. Et de souligner : "Orion est basée sur l'ATV [Automated Transfer Vehicle], développé par Airbus Defence and Space. C'est un héritage français que l'on met au service de l'ESA."

J'ai la flemme de tout lire, vous pouvez me faire un résumé ?

L'humain repart pour décrocher la Lune. Le premier volet de la mission Artemis vient d'être lancé en direction du satellite naturel de la Terre. Cette première partie se caractérise par un vol inhabité. La capsule Orion, dont une grande partie est fournie par l'Agence spatiale européenne, va se mettre en orbite autour de la Lune et revenir sur Terre. Le but est de vérifier que la nouvelle fusée de la Nasa (SLS) et la capsule fonctionnent correctement.

Dans quelques années, lors de la deuxième partie (Artemis II), des humains embarqueront dans la capsule mais ne se poseront pas à la surface de la Lune. L'alunissage aura lieu lors de la troisième partie (Artemis III). Cela n'est pas prévu avant 2025, selon les prévisions les plus optimistes. Les échances de 2026 voire 2028 sont déjà évoquées.

Le but de la mission Artemis n'est pas seulement d'aller sur la Lune, de faire des observations et des prélèvements de roches, mais de s'installer durablement autour du satellite (avec une petite station orbitale) et d'y installer une base. Cette relance de l'exploration lunaire n'est qu'une étape dans le programme des vols habités de la Nasa, qui vise la planète Mars. A terme, la Lune pourrait devenir un premier arrêt, une station-service, pour les longs vols.