18 Juillet 2019

[Lune] Gateway, la future station lunaire

50 ans après le 1er pas sur la Lune, la NASA accélère son programme d’exploration le plus concret depuis Apollo : Artemis. Objectif : ramener en 2024 des astronautes sur notre satellite naturel. Préalable : assembler une mini-station appelée LOP-G (Lunar Orbital Platform-Gateway) ou simplement Gateway, en orbite autour de la Lune. 
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Représentation d'artiste de la station Gateway et du vaisseau Orion en approche. Crédits : NASA.

Située à 2-3 jours de voyage de la Terre, la Lune est l’avant-poste idéal pour qui veut maitriser l’exploration de l’espace lointain.

« La station Gateway, associée ensuite à des installations ou une base lunaire, constitueraient des laboratoires grandeur nature pour tester les futurs équipements d’exploration mais aussi les conditions d’adaptation des astronautes à vivre loin de la Terre » explique Jean Blouvac, responsable du programme Exploration et Vol habité au CNES.

Gateway, support à Artemis

Gateway est un support indispensable au programme Artemis de la NASA qui vise de nombreux objectifs :  

  • objectif géopolitique : assurer une présence américaine autour, et sur, la Lune à partir de 2024 
  • objectif technologique : valider les moyens de propulsion, la navigation lointaine, l’atterrissage automatique, l’extraction de ressources (eau, oxygène, hydrogène du sol lunaire) et les habitats pour les futures missions martiennes
  • objectif économique : explorer et exploiter les ressources, envisager à long terme un tourisme spatial
  • objectif pédagogique et philosophique : inspirer les nouvelles générations et encourager les carrières en sciences et ingénierie
  • objectif scientifique : explorer à nouveau la Lune, notamment son pôle sud et sa face cachée.

ARTEMIS, SOEUR D'APOLLON

Dans la mythologie grecque, Artémis est la déesse de la nature et de la chasse, et une des déesses associée à la Lune avec Séléné et Hécate. Artemis est la soeur jumelle d'Apollon – Apollo en anglais.

Timing d'Artemis

  • Artemis 1 en 2020 : mission non habitée / vol autour de la Lune. Ce sera le 1er vol de la fusée  SLS et du vaisseau Orion 
  • Artemis 2 en 2022 : mission habitée avec 2 astronautes pour un vol autour de la Lune.
  • Artemis 3 en 2024 : mission habitée avec 2 astronautes (une femme et un homme) : amarrage à Gateway, séjour dans la station puis descente sur le pôle sud de la Lune.

GATEWAY EN 2 phases

Au départ, la station Gateway devait être conçue dans le cadre d'une coopération internationale. Mais l'accélération du programme Artemis par le président américain, Donald Trump, a conduit la NASA à définir 2 phases : 

Phase 1, principalement américaine

La phase 1 visera la construction d'une mini-Gateway avec 2 modules :

  • un module de propulsion/énergie
  • et un mini-module d'habitation (Mini-HAB).

Ces 2 modules seront lancés par des fusées commerciales en 2022 et 2023. En 2024, un système d'atterrissage sur la Lune viendra s'y greffer. Il sera constitué de 3 parties : un véhicule de transfert pour descendre jusqu'à une altitude de 80-100 km au-dessus de la Lune, un module d'atterrissage qui restera sur la Lune et un module de remontée qui assurera le retour des astronautes dans Gateway. L’Europe est présente dans cette 1ere phase en fournissant les modules de service des vaisseaux Orion dans lesquels les astronautes voyageront depuis la périphérie de la Terre jusqu'à la station mais aussi pour leur retour de Gateway vers notre planète.

Phase 2, internationale

La phase 2 verra l'agrandissement de la station avec notamment l'ajout d'un module d'habitation plus grand appelé I-HAB, pour International-Habitation module. L'Europe pourrait y participer grâce à son expérience sur le laboratoire Columbus de la Station spatiale internationale (ISS).

« L'Europe étudie d'autres fonctions qui pourraient venir s'ajouter à Gateway notamment pour la communication et le refuelling (faire le plein de carburant, NDLR). On réfléchit aussi à une participation sur le module de descente sur la Lune et à une sorte de véhicule ATV lunaire. Ces participations sont discutées en vue de décisions à prendre lors de la conférence ministérielle Space19+ qui se tiendra en novembre 2019 à Séville en Espagne. Les Etats-membres de l'ESA décideront alors s'ils s'engagent politiquement et financièrement sur ces projets pour la période 2020-2022 » indique Jean Blouvac. 

À la différence de l'ISS qu'elle ne vise pas à remplacer, la station Gateway ne sera pas occupée en permanence. Elle ne sera visitée (dans un 1er temps) qu’une fois par an par un équipage de 2 astronautes puis de 4 astronautes, pour des périodes d'1 à 3 mois environ. 


Représentation d'artiste du module de propulsion/énergie de Gateway. Crédits : NASA.

 

L’Agence spatiale européenne (ESA) fournit le module de service et de propulsion du vaisseau Orion qui emmènera les astronautes vers la Lune après avoir quitter l'attraction de la Terre avec le lanceur lourd américain SLS. Représentation d’artiste. Crédits : ESA/D. Ducros. 

L'orbite DE halo de gateway

La station Gateway ne sera pas sur une orbite circulaire autour de la Lune mais sur une orbite dite de halo. Elle survolera la Lune entre 1 500 km et 7 000 km au plus près et s'en éloignera jusqu'à 70 000 km, avec une périodicité d’une à 2 semaines. Une telle orbite permet :

  • des communications avec la Terre à tout moment car la station sera toujours en visibilité,
  • un maintien facile en orbite au contraire d’une orbite basse qui nécessiterait des rehaussements (et donc de l'énergie) pour contrer l’effet de la gravité lunaire,
  • un éclairage optimal pour les panneaux solaires de la station.

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