USA, La lune, c'est plus tout à fait pour demain
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Quel que soit le résultat des élections de cette année, les États-Unis auront un nouveau président dans quelques mois. Bien qu’il existe une myriade de questions plus importantes que les vols spatiaux pour la plupart des Américains, un nouveau dirigeant du pays portera inévitablement un nouveau regard sur la politique spatiale de son pays.
L’une des plus grandes priorités de la prochaine administration devrait être le renforcement du plan Artemis de la NASA visant à ramener des humains sur la Lune. Ce programme ambitieux et important a maintenant cinq ans et, même si ses objectifs généraux restent bien soutenus par le Congrès et la communauté spatiale, ses fondations présentent des fissures inquiétantes.
Ces problèmes comprennent :
- Le premier vol en équipage du vaisseau spatial Orion, un véhicule en développement depuis deux décennies, reste incertain en raison de problèmes liés au bouclier thermique.
- La première mission d’alunissage n’a pas de date fiable. Officiellement, la NASA prévoit d’envoyer cette mission Artemis III sur la Lune en septembre 2026. Officieusement ? Soyez réaliste. Non seulement le problème du bouclier thermique d’Orion doit être résolu, mais il est peu probable qu’un atterrisseur lunaire (le véhicule Starship de SpaceX) et des combinaisons spatiales (construites par Axiom Space) soient prêts à ce moment-là. L’année 2028 est probablement une date réaliste, au plus tôt.
- Les projets de l’agence spatiale après Artemis III sont encore plus complexes. La mission Artemis IV impliquera théoriquement le lancement d’une version plus grande de la fusée Space Launch System (SLS) de la NASA, une nouvelle tour de lancement et une escale dans une nouvelle station spatiale près de la Lune, la Lunar Gateway.
- Il est de plus en plus évident que la Chine investit des ressources dans un programme lunaire crédible visant à faire atterrir deux astronautes sur la Lune d’ici 2030, cherchant une « victoire » géopolitique en battant l’Amérique lors de son retour sur la Lune.
Un budget stable, voire réduit, de la NASA aggrave tous ces problèmes, et il est peu probable que l’agence spatiale reçoive des augmentations significatives à court terme. Le problème fondamental d’Artemis est donc que la NASA essaie d’en faire trop avec son programme d’espace lointain avec trop peu de ressources. Nous avons déjà vu des preuves de la cannibalisation par la NASA de ses programmes scientifiques – notamment des coupes significatives dans le télescope spatial Chandra et l’annulation de la mission VIPER – pour soutenir les coûts croissants d’Artemis.
Si l’agence continue sur cette voie, comme une grenouille dans l’eau bouillante, le programme Artemis risque de se terminer par un échec.
Un plan simple
Heureusement, j’ai une solution. Ce n’est peut-être pas politiquement populaire, et il y a des perdants. Parmi les plus grands figurent Boeing, SpaceX et deux centres de terrain de la NASA, le Marshall Space Flight Center et le Johnson Space Center. Cependant, si Artemis veut réussir, des choix difficiles doivent être faits.
Pour les décideurs politiques, deux objectifs stratégiques sont ici menacés. La première est de perdre la course géopolitiquement importante contre la Chine, la Russie et leurs partenaires vers la Lune au 21e siècle. La seconde consiste à sacrifier un programme lunaire durable pour un programme inabordable à long terme.
Dans ce contexte, voici les principaux choix politiques qui, selon moi, devraient être faits pour renforcer le programme Artemis à court et à long terme :
- Annuler le gateway lunaire
- Annuler la mise à niveau du bloc 1B de la fusée SLS
- Choisir Centaur V comme nouvel étage supérieur de la fusée SLS.
Oublier le Gateway lunaire
Le concept de Lunar Gateway existe désormais depuis plus de dix ans. Initialement, il a été conçu parce que la fusée SLS et le vaisseau spatial Orion n’avaient pas de « destination ». La fusée Orion et son module de service n’avaient pas suffisamment de performances pour placer le vaisseau spatial sur une orbite lunaire basse, puis revenir vers la Terre.
La solution consistait à construire une petite station spatiale, la Gateway, sur une orbite plus élevée autour de la Lune – une orbite en halo presque rectiligne – qu’Orion pourrait atteindre et partir.
Depuis lors, la NASA a modifié son programme dans l’espace lointain pour inclure des atterrissages sur la surface de la Lune. La Lune est donc désormais la véritable destination. Au sein du gouvernement, cependant, plus un programme dure longtemps, plus il est difficile de le tuer. En conséquence, la NASA a proposé une autre justification pour le gateway.
Cet été, avant une interview avec l’administrateur de la NASA, Bill Nelson, j’ai proposé plusieurs sujets dont je souhaitais discuter. L’une d’elles était simplement la raison pour laquelle il pensait que le gateway lunaire était nécessaire aux ambitions lunaires de la NASA. Il a eu le temps de se préparer. Pourtant, voici la réponse complète de Nelson :
Vous n’aurez pas seulement une station de passage pour les astronautes, vous aurez également la possibilité de faire de la science tout au long de l’année, même lorsque les astronautes ne sont pas sur lgateway. Et si vous souhaitez une réponse plus détaillée, nous vous trouverons les scientifiques et parlerons de la science.
C’est l’administrateur de la NASA, avec préavis, qui explique la raison d’être du gateway. Tout d’abord, les astronautes n’ont pas besoin de station intermédiaire. Dans la mission Artemis III, Orion s’amarrera directement à Starship. Lgateway n’est donc tout simplement pas nécessaire pour atteindre la Lune.
Deuxièmement, si l’objectif de la NASA est d’améliorer les résultats scientifiques en orbite autour de la Lune, elle pourrait construire quelques orbiteurs robotisés pour un coût de quelques centaines de millions de dollars. Dépenser 20 fois plus pour mettre quatre humains en orbite autour de la Lune pendant quelques semaines tous les ans ou deux est bien moins bénéfique.
Au-delà de la réponse de Nelson, la NASA a cité d’autres raisons pour le gateway. La première est qu’il pourrait s’agir d’un « point de départ » pour des missions humaines vers Mars ou ailleurs dans le système solaire. Cependant, le gateway ne devrait avoir une durée de vie que de 15 ans et vieillira donc probablement avant que la NASA n’en ait besoin pour les missions sur Mars. Ce point a été souligné dans un récent rapport du Government Accountability Office.
Comment se déroulera (probablement) la mission Artemis IV“Le programme Gateway travaille actuellement au lancement de sa capacité initiale en 2027 ; ainsi, le Gateway aurait pu dépasser sa durée de vie en orbite prévue de 15 ans dès 2042, alors que les missions avec équipage vers Mars ne font que commencer”, indique le rapport.
(Tous les discours joyeux selon lesquels Gateway servirait de point d’étape pour les missions sur Mars sont stupides, quoi qu’il en soit. Le seul véhicule conçu ou construit aujourd’hui qui pourrait atteindre Mars de notre vivant, avec des humains à son bord, est le vaisseau spatial Starship de SpaceX ou ses successeurs. Et ceux-ci sont conçus pour être ravitaillés en orbite terrestre basse, pas sur la Lune.)
Certains partisans de Gateway ont également noté qu’une telle station prolonge les partenariats fructueux établis dans le cadre du programme de la Station spatiale internationale. C’est probablement la justification la plus solide en faveur de Gateway. Des partenaires clés en Europe et ailleurs prévoient de construire à terme des modules à connecter à la passerelle. Cependant, la NASA pourrait améliorer cette situation en s’engageant dans une installation semi-permanente sur la surface lunaire. Les partenaires internationaux pourraient remplacer les modules Gateway par les voyages vers la Lune et la possibilité d’y construire des habitats.
Je veux dire quelque chose clairement ici. Je ne suis pas opposé à une station spatiale autour de la Lune, et je n’ai certainement aucune mauvaise volonté envers ceux qui travaillent sur le programme Gateway. C’est juste que le Gateway introduit des coûts et de la complexité dans le programme Artemis à un moment où la NASA est déjà aux prises avec un superflu des deux.
Si Gateway devait être annulé, les plus grands perdants seraient SpaceX et le Johnson Space Center de Houston. SpaceX a un contrat, potentiellement d’une valeur de plusieurs milliards de dollars , pour fournir la Lunar Gateway sur une période de 15 ans. SpaceX a beaucoup à faire, donc perdre un contrat logistique comme celui-ci est récupérable. Quant au Johnson Space Center, les équipes dirigeant le projet Gateway pourraient passer à travailler sur des activités de surface plus robustes.
La NASA bénéficierait de plusieurs avantages en annulant Gateway. Cela inclut une réduction de l’énergie, ou delta-v, nécessaire pour mener à bien les missions lunaires. L’élimination de Gateway simplifie également les atterrissages lunaires. Exiger qu’Orion et Starship s’amarrent et se détachent de la passerelle est inutilement complexe. Il y a aussi le problème embêtant : parce que Starship est beaucoup plus grand que Gateway, il pourrait déstabiliser la plus petite station .
Il y a aussi de l’argent à économiser. La construction initiale de la Lunar Gateway devrait coûter 5,3 milliards de dollars. L’entretien annuel sera probablement de l’ordre d’un milliard de dollars. Enfin, il y a une autre raison importante. Et c’est un problème important : l’annulation de Gateway donne à la NASA la possibilité d’annuler la coûteuse version Block 1B de la fusée SLS.
1B, to be, or not to be
La NASA et Boeing travaillent sur la mise à niveau du bloc 1B de la fusée SLS depuis maintenant une décennie. Cela implique essentiellement le développement d’un deuxième étage plus puissant, connu sous le nom d’étage supérieur d’exploration, qui sera placé au sommet de l’étage principal. Boeing développe ce nouvel étage supérieur. De plus, la NASA travaille avec Bechtel pour construire une tour de lancement plus grande pour ce nouveau véhicule.
L’étage supérieur et la tour de lancement sont tous deux en retard sur le calendrier et, parce que ces projets ont été proposés à prix coûtant plutôt qu’à prix fixe, ils dépassent considérablement le budget prévu. La NASA prévoit désormais que le développement de la fusée Block 1B coûtera 5,7 milliards de dollars d’ici son achèvement en 2028. (Au départ, la fusée devait être prête en 2021 pour un prix bien inférieur.) Quant à la tour de lancement, son coût a augmenté de près d’un facteur 10, pour un montant estimé à 2,7 milliards de dollars . Il devait être terminé à présent.
Le principal avantage d’un nouvel étage supérieur est qu’il augmente les performances de la fusée SLS de 27 tonnes à 38 tonnes vers la Lune. Cela permet à la fusée de lancer non seulement le vaisseau spatial Orion, mais aussi de « co-manifester » une charge utile en orbite lunaire. Cependant, la principale utilisation par la NASA de cette fonction de co-manifestation est de livrer des éléments de la passerelle lunaire là où l’équipage d’Orion peut les installer.
La version Block 1b de la fusée SLS de la NASA sera nettement plus grande que le Block 1.C’est exact. Essentiellement, le bloc 1B de la fusée existe uniquement pour construire la passerelle. Ce nouvel étage SLS n’est pas nécessaire pour les missions d’atterrissage habité. Il n’est pas non plus nécessaire de livrer du matériel sur la Lune. Les deux plus grands atterrisseurs lunaires sous contrat de la NASA, Starship de SpaceX et Blue Moon de Blue Origin, prévoient d’utiliser leurs propres grandes fusées. Loin d’avoir besoin de la fusée SLS remplaçable, la NASA disposera de deux moyens réutilisables pour livrer de grosses marchandises sur la Lune.
En annulant le bloc 1B, la NASA économiserait non seulement des milliards de dollars en coûts de développement encore à dépenser, mais réduirait également considérablement le coût par lancement de la fusée SLS. En effet, le coût d’un seul étage supérieur d’exploration est susceptible d’être d’environ 1 milliard de dollars, ce qui est ridicule pour le deuxième étage d’une fusée uniquement.
Surtout quand il existe une meilleure option.
Centaur V prend vie
Pour les trois premiers lancements de la fusée SLS, connue sous le nom de Block 1, la NASA a acheté un « étage de propulsion cryogénique intermédiaire » à United Launch Alliance. Il s’agit d’une version légèrement modifiée de l’étage supérieur anciennement utilisé par la fusée Delta IV de United Launch Alliance.
Bien que la société ait arrêté la production de cet étage, elle l’a remplacé par un étage supérieur Centaur V plus puissant, doté d’une technologie similaire. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un remplacement immédiat de l’étage de propulsion cryogénique provisoire, des modifications pourraient être apportées à l’étage central de la fusée SLS et à sa tour de lancement pour accueillir le Centaur V.
Pourquoi ne pas simplement annuler la fusée SLS maintenant ? Pour 4,1 milliards de dollars par lancement, c’est certes une option alléchante d’un point de vue budgétaire. Mais pour le moment, la route la plus directe pour amener les astronautes de la NASA sur la Lune se fait à l’intérieur d’Orion, au sommet d’une fusée SLS. La seule fonction essentielle que remplissent ces véhicules est d’amener l’équipage sur une orbite de halo presque rectiligne autour de la Lune et retour.
La bonne nouvelle est que les Centaur V devraient être relativement bon marché, certainement une infime fraction de ce que la NASA paiera pour l’étage supérieur d’exploration. En effet, United Launch Alliance prévoit déjà d’en construire deux douzaines par an pour sa fusée Vulcan. Ajouter un étage supplémentaire ne poserait aucun problème pour une entreprise qui a investi massivement dans une production plus rapide de boosters et d’étages supérieurs.
Le coût de l’annulation de l’étage supérieur d’exploration entraînerait une perte financière pour Boeing. Cependant, l’entreprise a donné de mauvais résultats dans le cadre du contrat, selon l’inspecteur général de la NASA . De plus, Boeing serait toujours responsable de l’étape principale, un contrat lucratif. Les ingénieurs de la NASA du Marshall Space Flight Center travaillant sur le programme de l’étage supérieur pourraient être recentrés sur la production de propulseur sur la Lune, le stockage du propulseur dans l’espace et le soutien aux travaux cruciaux sur les atterrisseurs lunaires.
Cela ne résout pas tous les problèmes, mais…
Ces solutions ne résolvent pas les problèmes immédiats de la NASA concernant Artemis, à savoir les inquiétudes concernant le bouclier thermique d’Orion et l’état de préparation de l’atterrisseur lunaire Starship et des combinaisons spatiales pour Artemis III. Cependant, l’annulation de Gateway libérerait des ressources pour soutenir ces programmes et se concentrer sur leur réussite.
De plus, il n’existe pas de bonnes alternatives à court terme à Orion et Starship qui nous permettraient d’atteindre la Lune plus rapidement. Orion est le seul véhicule humain disponible dans l’espace lointain pour les prochaines années. Et il n’existe pas d’autres bonnes options d’atterrissage sur la Lune. Alors que certains défenseurs du vieil espace ont déclaré que la NASA devrait abandonner Starship pour un atterrisseur plus simple, de type Apollo, cela augmenterait considérablement le budget de la NASA, et les entrepreneurs traditionnels ne fourniraient presque certainement pas de matériel prêt pour l’espace avant de nombreuses années.
À long terme, apporter les changements politiques décrits ci-dessus serait extrêmement sain pour le programme Artemis. Ils clarifieraient les objectifs de la NASA : se concentrer sur les activités à la surface de la Lune, établir des colonies près du pôle Sud et déterminer quelles ressources sont présentes et exploitables. Cela donnerait à la NASA une solide chance de surpasser la Chine sur la Lune. Ce pays ne s’amuse pas avec une station spatiale lunaire mais préfère se concentrer sur la surface.
Ces changements de politique permettraient d’économiser environ 2 milliards de dollars par an sur le budget de la NASA pour l’espace lointain. L’agence spatiale pourrait utiliser ces fonds à diverses fins, notamment pour garantir que son véhicule de transport lunaire, son rover pressurisé, ses habitats de surface, ses centrales nucléaires et d’autres programmes lunaires soient financés pour réussir plutôt que pour mourir de faim.
Après des décennies de confinement en orbite terrestre basse, la NASA dispose enfin d’un programme crédible pour renvoyer les humains dans l’espace lointain. Mais avec son approche actuelle, l’agence essaie de faire trop de choses pour trop de raisons. Il ne peut pas simultanément établir une présence solide sur la Lune et en orbite haute autour de la Lune. Une approche plus simple – se concentrer sur la surface lunaire – est la voie la plus susceptible de réussir.
Les partisans de la passerelle lunaire soutiennent qu’elle ajoute de la durabilité au programme Artemis en fournissant une station de passage. Le problème est que cette station, située sur une orbite éloignée de la surface lunaire, n’est en réalité en route vers nulle part.
Pour arriver quelque part, Artemis doit éviter de s’égarer en route.
