Le Cygne noir 2017-2018

Le Cygne noir 2017-2018

Journal des élèves de l'IPSA Paris

« Deep Space Gateway », la passerelle vers l’espace lointain

Mis en ligne en Décembre 2017

Depuis la fin de la course à l’espace entre l’ex URSS et les Etats-Unis, les grandes aspirations de conquêtes spatiales se sont rapidement dissipées. Elles se sont vues remplacées par des missions quasi ‘’routinières’’ aux yeux du public, se résumant à des mises en orbites de satellites et à la construction de la Station Spatiale Internationale. Cependant, cela ne signifiait pas pour autant que les agences spatiales du monde s’étaient complétement détachées de cet esprit de conquête. Il est vrai qu’avant de pouvoir partir à la conquête des étoiles, il est indispensable d’acquérir un certain nombre de connaissances technologiques et scientifiques en la matière. Pour ce faire, ces agences spatiales ont commencé par l’envoi de sondes (type orbiteur, atterrisseur et rover) vers la Lune, Mars et autre corps célestes afin de préparer le terrain pour de futures missions potentiellement habitées. Mais aujourd’hui les agences du monde entier ont pour but de créer une station spatiale en orbite lunaire, le ‘’Deep Space Gateway’’.

Vue d’artiste du Deep Space Gateway en espace cislunaire.
Source : NASA

Les origines du Deep Space Gateway

La flamme que beaucoup pensaient à jamais éteinte, s’est donc depuis peu rallumée. Tandis que l’ensemble des agences spatiales ont de nouveau les yeux rivés vers notre satellite naturel, la NASA est quant à elle bien déterminée à faire revivre au monde le premier alunissage de 1969, en posant un homme sur Mars et en le ramenant sur Terre sain et sauf et à pousser l’exploration dans l’espace lointain. Cependant, cette dernière doit faire face à de nouveaux défis technologiques paraissant aussi insurmontables que ceux rencontrés dans les années 69-72 avant de pouvoir se lancer dans la conquête de l’espace lointain.
En effet, les missions habitées vers l’espace lointain sont plus ardues à réaliser que les missions habitées vers la Lune. Afin de limiter les risques, la NASA a donc décidé de prendre son temps afin de faire les choses méthodiquement. Dans un premier temps, il va falloir mettre au point un nouveau lanceur capable de mettre en orbite basse un module de commande et de service et son équipage de mission. Afin de répondre à cette demande le développement du SLS (Space Launch System) a débuté en 2011 et devrait effectuer son premier vol d’ici fin 2018. Comme pour l’ancien lanceur Saturn V de la NASA qui avait joué un rôle crucial dans le programme Apollo, le renouvèlement du lanceur va engendrer un renouvèlement du module de commande et de service. D’où la mise au point du module Orion dont le développement débuta en 2006 et dont le premier vol est prévu pour 2020.

Module Orion en développement au Johnson Space Center à Houston en 2014.
Source : NASA

Vue d’artiste du module Orion en orbite basse.
Source : NASA

Lorsque ces véhicules seront prêts à prendre du service, la NASA prévoit de faire un détour vers notre satellite naturel afin de se préparer au mieux pour les missions à destination de l’espace lointain (ce qui comprend Mars).

 

L’utilité du Deep Space Gateway

Mais pourquoi envoyer des astronautes vers la Lune ? A vrai dire ce ‘’détour lunaire’’ va permettre à la NASA de préparer ce genre de missions extrêmes. Les astronautes envoyés vers la Lune devront mettre les systèmes et véhicules supposés les emmener vers Mars à l’épreuve, dans le but de faciliter la tâche et par la suite assurer l’accès à l’espace lointain. La NASA s’est donc lancée avec l’aide de Boeing dans le projet du ‘’Deep Space Gateway’’ ce qui se traduit littéralement par ‘’La passerelle vers l’espace profond’’. Cette station, dont la construction devrait débuter d’ici 2020 va en effet servir de point d’ancrage pour le voyage vers l’espace lointain et à l’envoi de robots et d’hommes vers la surface lunaire. Cependant, la NASA ne s’engagera pas seule dans ce projet. En effet les agences spatiales européennes, japonaises et canadiennes ont d’ores et déjà unis leurs forces et rejoint l’effort américain, afin de mener à bien ce projet. De plus, malgré les tensions politiques les russes ont annoncé leur participation au projet lors du 68ème Congrès International d’Astronautique en Australie, ce qui renforce sérieusement le projet. Sans oublier que la Chine et l’Inde pourraient-être les prochaines à rejoindre le projet comme le suggère Roscosmos. Cette collaboration internationale va, comme pour le développement de la Station Spatiale Internationale, permettre de baisser drastiquement le coût du projet. Bien que le coût officiel de la station n’aie pas encore été divulgué, on peut s’attendre à ce que le prix pour un tel projet soit relativement élevé. De plus les russes et les américains seront capables de lancer leur propre vaisseau habité ce qui aura pour effet de simplifier la coopération technique. Néanmoins la NASA a prévu de collaborer avec des partenaires privés pour diminuer les coûts de construction de la station. En effet en plus d’utiliser Boeing pour la conception de la station, la NASA pourrait se tourner vers SpaceX pour effectuer plusieurs lancements, bien que Boeing affirme que la station devrait être opérationnelle après seulement 4 lancements.

Vue du réservoir externe du SLS au centre d’assemblement vertical de la NASA au ‘’Michoud Assembly Facility’’ en 2017.
Source : NASA

Le DSG pourra, une fois en service, être utilisé par n’importe quelle agence spatiale, que ce soit pour envoyer des rovers sur la surface lunaire, poser des hommes sur la Lune ou tout simplement créer une ‘’base scientifique lunaire’’. En effet toute ces agences spatiales cherchent aussi à s’établir sur la Lune. Cela leur permettrait de mieux se préparer à la vie sur Mars, de plus en cas d’incident, l’aide ne serait qu’à quelques jours de là, contrairement aux quelques mois nécessaires pour envoyer des secours vers Mars. Le DSG sera placé sur une orbite quasi rectiligne autour de la Lune aussi appelée trajectoire de retour libre, facilitant ainsi le retour sur Terre en cas d’incident.

Trajectoire de retour libre suivi par l’équipage d’Apollo 13. Une trajectoire de retour libre facilite le retour sur Terre en cas d’incident ou de quelconque situation d’urgence, d’où son application pour le DSG.
Source : Les sarto’s

Les caractéristiques techniques de la station

Les divers composants du DSG seront placés en orbite par l’intermédiaire de lanceurs spatiaux lourds tels que le futur SLS de la NASA, le Proton-M de Roscosmos ou le futur Falcon Heavy de SpaceX. Les lanceurs américains décolleront du mythique Pad 39A, la plateforme de lancement dont les missions Apollo décolèrent lors de la course à l’espace dans les années 60-70. La structure du DSG sera composée de 4 éléments. Le Gateway Power/Propulsion Module servira à produire de l’électricité à la station spatiale. Ce dernier devrait être mis en orbite lors de la mission EM-2 ou ‘’Exploration Mission 2’’ qui sera non seulement le deuxième vol du module Orion de la NASA, mais aussi le premier à être habité. Le Cislunar Habitation Module sera quant à lui utilisé pour l’habitation de longue durée sur la station spatiale et sera envoyé lors de la mission EM-3. Le Gateway Logistics Module sera lui utilisé à des fins scientifiques, il sera utilisé pour des expériences et la logistique à bord de la station. Il sera mis en orbite lors de la mission EM-3. Le dernier module quant à lui sera bien évidemment le Gateway Airlock Module, il sera utilisé pour effectuer les sorties extra-véhiculaires (dites EVA). Il sera envoyé avec la mission EM-4. Les systèmes d’énergies et de propulsions du DSG devraient être capables de fournir 40kW d’énergie électrique solaire pour une masse de 8 à 9 tonnes avec la technologie actuelle, cependant la NASA estime pouvoir pousser cette puissance à 150kW voir 300kW d’ici la mise en service de la station. La manœuvrabilité du DSG sera assurée par des propulseurs ioniques d’une puissance de 12Kw et seront soutenus par la propulsion chimique. Le DSG devrait pouvoir accueillir 4 astronautes, cependant ce chiffre pourrait augmenter d’ici la mise en service de la station. Parmi les différents enjeux de la station, on retrouve les enjeux scientifiques. En effet tout comme pour la station spatiale internationale, le DSG va permettre d’étudier en profondeur de nombreux domaines scientifiques aussi variés les uns que les autres. La recherche sur la station portera sur des observations astronomiques, l’hélio-physique, la collecte d’échantillons interplanétaires, l’atmosphère terrestre, la physique fondamentale et bien d’autres domaines. Le DSG permettra aussi aux scientifiques de récupérer des échantillons lunaires, d’étudier l’impact physiologique de l’environnement lunaire sur le corps humain ce qui contribuera au progrès médical et scientifique sur Terre.

Concrètement, la station servira de banc d’essai pour les systèmes supposés conduire les futurs astronautes vers Mars et l’espace lointain. Cette station va aussi permettre aux hommes d’envoyer des missions sur la Lune, des robots pour y explorer ses vastes paysages désolés, et peut-être même établir des bases scientifiques dont le village lunaire de l’ESA et Roscosmos. Le projet va nécessiter l’implication de nombreuses ressources, cependant le projet étant international, cela ne devrait poser problèmes aux pays concernés. Après de longues années durant lesquelles, les agences spatiales du monde entier étaient qualifiées d’inutiles et ‘’stagnantes’’ aux yeux du public, l’humanité s’apprête à entrer dans une nouvelle ère d’exploration qui s’annonce aussi palpitante que son prédécesseur.

Luke Vanhaelen

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