Pour mener à bien une mission spatiale, un certain nombre d’installations au sol sont nécessaires. Dans le cadre du programme américain Artemis de (re)conquête de la Lune, les investissements pour ces installations sur Terre ont déjà représenté 4,8 milliards de dollars d’investissements pour la Nasa depuis 2012, une somme qui atteindra les 7 milliards en 2025. Ce montant servira notamment à adapter et mettre à niveau le complexe de lancement 39 du centre spatial Kennedy (Floride), d’où doit décoller le super-lanceur lourd Space Launch System (SLS) de la mission. Le bon décollage de cette fusée est crucial, car c’est elle qui va envoyer le vaisseau Orion et son équipage vers la Lune.

Par ailleurs, l’audit réalisé par le Bureau de l’inspection générale de la Nasa fin novembre souligne la nécessité de tester de nouvelles combinaisons spatiales. Entre 2012 et 2021, 174 millions de dollars ont été alloués à leur conception. Les futures combinaisons d'Artemis seront fabriquées dans des matériaux plus modernes que ceux de la mission Apollo, notamment pour pouvoir s’adapter à différents types de morphologies d’hommes... et de femmes, puisque la première femme devrait poser le pied sur la Lune en 2025. Deux vêtements sont en cours de développement. Une première combinaison baptisée Exploration Extravehicular Mobility Unit (xEMU), optimisée pour marcher sur la surface lunaire, est en cours de tests dans la Station spatiale internationale (ISS) et en milieu aquatique sur Terre. Elle pourra dans le futur être aussi utilisée pour les astronautes de l’ISS.

Le deuxième attirail est une mise à jour de l'emblématique combinaison orange "citrouille" que les astronautes de la Nasa ont portée de 1981 à 2011. Appelée Orion Crew Survival System, elle servira lors du lancement dans l'espace et du retour sur Terre.

Dans le programme américain Artemis de (re)-conquête de la Lune, l’alunisseur est un élément très important puisqu’il doit permettre de transporter les astronautes depuis la station orbitale lunaire jusqu’à la surface de la Lune. Au mois d’avril 2021, le développement de ce Human Landing System (HLS) a été confié à la société SpaceX. Son dirigeant Elon Musk a proposé une version adaptée de son véhicule Starship, et l’entreprise s'est vue attribuer un budget de près de 3 milliards de dollars pour construire, tester et faire atterrir sur la Lune son prototype, dont les premiers essais auront lieu en 2022. Dans les exigences de la Nasa, SpaceX doit notamment réussir un alunissage sans équipage. Une opération périlleuse dont la date n’est pas encore fixée.

Si tous les résultats sont concluants, le HLS Starship emmènera un équipage de deux astronautes, dont la première femme, depuis la station Lunar Gateway jusqu’à la surface de notre satellite naturel pour un séjour de six jours et demi. D’après un rapport du Bureau de l’inspection générale de la Nasa paru en novembre, l’élaboration du HLS aura coûté à la Nasa 7,5 milliards de dollars au total en 2025.

A noter que le décalage du premier vol habité de 2024 à 2025, annoncé il y a quelques semaines, est notamment dû au choix de SpaceX pour le développement de l’alunisseur. En effet, Blue Origin était également dans la course. Et son patron Jeff Bezos a porté plainte contre l’agence spatiale américaine pour avoir sélectionné “de façon inéquitable” le Starship, à la place de sa proposition inspirée de son module lunaire Blue Moon et de l'architecture à deux étages d'Apollo. Bien que la plainte ait été rejetée, “nous avons perdu près de sept mois en contentieux et cela a probablement repoussé le premier alunissage à 2025 au plus tôt”, a déclaré l’administrateur de la Nasa Bill Nelson, lors d’une conférence de presse en novembre. En outre, pour M. Nelson, la date de 2024 n’était pas “techniquement faisable”.

Le patron de la Nasa a par ailleurs annoncé que la mission Artemis II, la première du programme à embarquer des astronautes pour un tour de la Lune, pourrait décoller dès mai 2024 : “Artemis II ira plus loin que n’importe quel humain ne s’est jamais rendu, probablement près de 65 000 km au-delà de la Lune avant de revenir sur Terre”.

L'architecture du programme américain Artemis de (re)conquête de la Lune repose globalement sur la future station spatiale Lunar Gateway, dont certains modules sont fabriqués en Europe, avec même une participation belge. Placée en orbite autour de notre satellite naturel, la station orbitale servira d'intermédiaire entre la Terre et la surface de la Lune, en accueillant des équipages pour une durée allant jusqu’à 42 jours. Viendront s’y amarrer le vaisseau Orion qui aura amené les astronautes depuis la Terre, ainsi que l’alunisseur de SpaceX qui servira à faire descendre les explorateurs depuis la station orbitale jusqu’au sol lunaire. Jusqu’à présent, le développement de la station Lunar Gateway a demandé 1,4 milliards de dollars à la Nasa, et ce montant devrait être gonflé de 3 milliards supplémentaires.

Le vaisseau Orion est un élément fondamental du programme américain Artemis de (re)conquête de la Lune, puisqu’une fois lancé par le super-lanceur lourd SLS, il doit transporter les futurs explorateurs lunaires jusque dans l’environnement de notre satellite naturel. Financé par la Nasa et inspiré de l’architecture du vaisseau de la mission Apollo, Orion est conçu pour transporter quatre astronautes au-delà de l'orbite terrestre basse pendant trois semaines (à noter que trois jours environ sont nécessaires pour atteindre la Lune). Les astronautes seront installés dans un module de commande en forme de cône. Un module de service, financé à hauteur de 450 millions d’euros par l’Agence spatiale européenne (Esa) et dans lequel sera rassemblé tout ce qui n'est pas nécessaire au retour sur Terre, viendra compléter l’ensemble. Le développement d'Orion a nécessité plus de 11 milliards de dollars depuis 2012, et cette somme sera portée à près de 18 milliards de frais en 2025. D’après le dernier rapport du Bureau de l’inspection générale de la Nasa paru en novembre, “le coût de production actuel d’un seul système SLS/Orion est désormais estimé à 4,1 milliards de dollars par lancement”.

La fusée Space Launch System (SLS) est un élément fondamental du programme américain de (re)conquête de la Lune Artemis. Le SLS doit en effet placer sur une trajectoire à destination de la Lune le vaisseau Orion qui transportera l’équipage. Avec ses 98 mètres de hauteur et 2 875 tonnes, la fusée va décoller pour la première fois en février 2022. Construite par Boeing, elle effectuera alors un test inédit et crucial dans le cadre de la mission Artemis I, première du programme éponyme, dont le troisième volet Artemis III prévoit le retour de l’homme sur la Lune en 2025. Dans un premier temps, la mission Artemis I consistera donc en un vol de ce "Mega-Moon rocket" autour de la Lune, et sans passager.

Le développement du super-lanceur a démarré en 2011 à la demande du Congrès américain, alors que la Nasa n’avait même pas encore de plan d’action défini pour la (re)conquête de la Lune. C’est l’ex-président des Etats-Unis Donald Trump qui en 2019 a donné l’impulsion au projet, en planifiant un alunissage en 2024, aujourd’hui décalé d’un an. Ainsi, le SLS est à l’étude depuis dix ans pour un coût pour l’agence spatiale américaine évalué à presque 20 milliards de dollars, d’après le dernier rapport du Bureau de l’inspection générale de la Nasa. Et en 2025, le poste de dépenses SLS devrait représenter pas moins de 30 milliards. C’est le plus important du programme.

Le débat a donc été vif ces dernières années concernant le maintien du super-lanceur, dont le coût unitaire atteint... un milliard de dollars ! Sachant qu’un lanceur commercial Falcon Heavy de SpaceX aurait aussi la capacité d’envoyer la capsule Orion dans l’espace, mais pour des coûts de construction par fusée dix fois moins élevés...

Thales Alenia Space (TAS) Belgium est le seul industriel belge à être impliqué dans le programme américain de (re)conquête de la Lune Artemis. “L’exploration planétaire est plutôt une activité de niche pour TAS Belgium, mais nous avons le savoir-faire, la force de frappe et la volonté pour développer ce segment, contextualise d’emblée Ina Maller, CEO de TAS Belgium. Nous espérons que des décisions seront prises en ce sens à la conférence ministérielle de l’Esa fin 2022”.

Aujourd’hui, la filiale belge de Thales Alenia Space – environ 750 personnes à Charleroi, Louvain et Hasselt – est impliquée dans plusieurs projets de la Nasa comme PACE (surveillance des océans et de l’atmosphère) ou WFIRST (étude de l’énergie noire), et des missions conjointes avec l’Esa telle que HERA (toute première démonstration à grande échelle de la déviation d’un astéroïde). Côté Lune, TAS Belgium fournit divers équipements dans le cadre du programme américain Artemis.

Thales Alenia Space est en charge de plusieurs modules : l’ESM (European Service Module) du vaisseau Orion, et pour la station Lunar Gateway I-HAB (International Habitat qui comprend des espaces d’habitation pour les astronautes et des points d’ancrage), HALO (Habitation and Logistics Outpost) et ESPRIT (module de communication et de ravitaillement). C’est pour ce dernier module ESPRIT (qui sera connecté à HALO) que les équipes d’ingénierie des sites de Louvain et Charleroi travaillent. Elles conçoivent et fabriquent des Traveling Wave Tube Amplifiers, c’est-à-dire des équipements destinés à amplifier les signaux qui permettront la communication entre la station Lunar Gateway et la surface de notre satellite naturel. Enfin, TAS Belgium développe à Louvain et fabrique à Charleroi un équipement critique pour la communication de HALO et l’alimentation de moteurs pour les antennes sur ESPRIT : le RIDU (Remote Interface and Distribution Unit), un équipement d’interface et de gestion de puissance.

Parallèlement au programme américain de (re)conquête de la Lune, d’autres nations s’intéressent à notre satellite naturel. “Côté russe, beaucoup se dit, mais peut se fait”, commente d’emblée Christian Barbier, chef de projet au Centre spatial de Liège. En effet, Moscou a perdu cette année les revenus issus du transport des astronautes vers la Station spatiale internationale, au profit de SpaceX et peut-être bientôt Boeing. Les Russes ont un projet de remplaçant du vaisseau spatial Soyouz, et d’un nouveau lanceur Angara, mais le manque de moyen laisse ces deux idées quasiment au point mort. “La Russie s’est donc tournée vers la Chine pour un partenariat assez naturel, en raison notamment de leurs relations respectives avec les Etats-Unis. La nature de cette collaboration n’est toutefois pas encore fixée”, complète M. Barbier.

Au printemps dernier, les agences spatiales chinoise (CNSA) et russe (Roscosmos) ont ainsi lancé un projet de base lunaire (orbitale ou au sol), et invité tous les pays et organisations internationales à les rejoindre, comme ils l’avaient fait dans le cadre de leur station spatiale China Space Station (CSS). L’organisation de vols touristiques autour de notre satellite naturel serait également dans les cartons. Aucun budget déjà engagé ou prévisionnel n’a cependant été communiqué. La construction de la base lunaire sino-russe pourrait débuter entre 2026 et 2030, et être habitée de façon permanente d’ici 2040.

Pour sa part, la Chine est une puissance spatiale en croissance constante. Alors que le premier astronaute chinois atteignait à peine l’espace en 2005, l’Empire du milieu possède déjà une station spatiale autour de la Terre. Son premier module Tianhe est en orbite depuis le 29 avril 2021 et la CSS est déjà le siège de recherches scientifiques auxquelles participent une quinzaine de pays. A terme, la CSS devrait être une version chinoise de la station russe MIR. Pékin prévoit aussi un lanceur lourd pour la fin de la décennie, et développe déjà son équivalent du vaisseau Crew Dragon de SpaceX ou Orion du programme Artemis, pour desservir la CSS et être utilisé dans le cadre de missions habitées vers la Lune. “Tout se met donc en place pour les vols lunaires chinois, et c’est cette concurrence qui va inciter les Américains à maintenir voire accélérer sur le programme Artemis, analyse Christian Barbier. Par contre, je parierais plutôt sur un alunissage en 2028 au lieu de 2025, en raison du trop faible budget attribué à la Nasa qui finance tout ou presque. Ce sous-financement, et le fait qu’Artemis ne soit pas une priorité nationale comme ça a pu être le cas à l'époque d’Apollo, devraient entraîner un étalement du programme”.

A noter que l'Europe a quant à elle décidé de ne pas développer de système de vol habité, préférant miser sur la collaboration dans le cadre de l’exploration humaine, et se consacrer à d'ambitieuses missions scientifiques robotisées. Toutefois, paradoxalement, l'agence spatiale européenne réfléchit déjà à l'après-Artemis, et imagine en détails les installations lunaires d’après-demain.

Enfin, pour toutes ces nations, la (re)conquête de la Lune est étroitement liée à l’exploitation future de ses ressources. On citera l’hélium 3 - utile au procédé extrêmement énergétique de fusion nucléaire -, l’eau lunaire dont l’électrolyse permettrait de produire de l’hydrogène, de l’oxygène liquide et du peroxyde d’hydrogène - carburants utilisés pour les vaisseaux spatiaux - ou encore le régolithe - poussière que l’on trouve à la surface de notre satellite - qui pourrait servir de matière première à des imprimantes 3D pour fabriquer in situ les éléments de construction d'une future base lunaire.