Artemis 1 est la première étape d’une série de missions de plus en plus complexes pour l’exploration humaine de l’espace lointain et l’établissement à long terme d’une présence humaine sur la Lune. Le 15 novembre 2022, après plusieurs incidents techniques et aléas climatiques, cinquante ans après le dernier vol d’Apollo, cette répétition générale sans équipage ouvrira la voie à un vol d’essai avec équipage vers la Lune avec Artemis 2 en 2024 et un véritable alunissage en 2025, avec Artemis 3.
Le lancement initialement prévu le 29 août depuis le Kennedy Space Center de la NASA en Floride (États-Unis), puis reporté au 3 septembre, s’est finalement déroulé le 15 novembre. La mégafusée, la plus puissante jamais construite, ne contient aucun équipage à bord du vaisseau spatial Orion qu’elle transporte. Ce dernier sera contrôlé par des équipes sur Terre. Cette mission vise à le mettre à l’épreuve, et également le module de service européen (ESM) de l’ESA, lors d’un voyage au-delà de la Lune et d’un retour sur Terre.
En effet, le vaisseau spatial Orion se compose de deux parties principales : le module d’équipage, qui est l’habitat pour quatre astronautes et leur cargaison, et le module de service, qui est installé sous le module d’équipage, fixé via l’adaptateur de module d’équipage, qui relie les systèmes entre les deux modules. Ensemble, ils forment le vaisseau spatial Orion. Le module assure la propulsion, l’alimentation électrique et la régulation thermique et approvisionnera les astronautes en eau et en oxygène lors des futures missions.
Le vaisseau spatial entrera en orbite lunaire en utilisant la gravité de la Lune pour gagner de la vitesse et se propulser à près d’un demi-million de kilomètres de la Terre. La deuxième mission Artemis verra quatre astronautes voyager autour de la Lune lors d’un voyage de survol.
Une fenêtre de lancement précise déterminant la durée de la mission
Lorsqu’Artemis I a été déclarée apte au vol le 14 novembre, l’équipe de lancement de Kennedy et les équipes de soutien à travers le pays ont pu commencer le compte à rebours du lancement, soit environ deux jours avant le décollage prévu le 16 novembre.
Il faut savoir que l’alignement de la Terre et de la Lune détermine le moment où la fusée lunaire du système de lancement spatial (SLS) avec le vaisseau spatial Orion sans équipage peut être lancée, ainsi que plusieurs critères de performance de la fusée et d’Orion, mais également des critères météorologiques. En effet, si une activité électrique liée à un orage est présente près du pas de tir, le lancement est annulé, même si les quatre tours présentes autour du pas de tir servent à capter la foudre et éviter à la fusée d’être foudroyée.
D’ailleurs, l’ouragan Ian en septembre et Nicole il y a quelques jours, ont obligé les équipes à décaler le lancement et à mettre, dans le premier cas, la fusée à l’abri. Malheureusement, avec l’ouragan Nicole, la fusée a été légèrement endommagée, mais rien qui ne compromette le lancement.
Pour atteindre tous les objectifs de la mission, le contrôle de mission doit tenir compte de la mécanique orbitale complexe impliquée dans le lancement sur une trajectoire précise vers la Lune, alors que la Terre tourne sur son axe et la Lune orbite autour de la Terre. Généralement, il y a deux semaines d’opportunités de lancement, suivies de deux semaines sans opportunités. Néanmoins, les futures configurations, plus puissantes, de la fusée permettront des opportunités de lancement quotidiennes ou quasi quotidiennes vers la Lune, en fonction de l’orbite souhaitée.
Troisième point, la trajectoire de lancement doit garantir qu’Orion ne soit pas dans l’obscurité pendant plus de 90 minutes d’affilée afin que ses ailes européennes de panneaux solaires puissent recevoir et convertir la lumière du Soleil en électricité et que le vaisseau spatial puisse maintenir une plage de température optimale.
Enfin, la durée de la mission dépend de la date de lancement et même de l’heure. Soit entre 20 et 40 jours, selon le nombre d’orbites de la mission lunaire décidées par les concepteurs. Cette flexibilité dans la durée de la mission est nécessaire pour permettre à la mission de se terminer comme prévu avec un amerrissage pendant la journée dans l’océan Pacifique, au large de la Californie. Pour ce troisième essai, la NASA a estimé que la mission durerait 25 jours et demi pour un amerrissage le 11 décembre.
Un plan de vol précis et une troisième tentative réussie
Ce mercredi 16 novembre, il n’y a eu que quelques incidents techniques mineurs, mais la météo était clémente. En effet, la NASA a dû envoyer des techniciens faisant partie de « l’équipage rouge » du personnel spécialement formé pour effectuer des opérations sur le pas de tir lors des opérations de chargement cryogénique, afin de resserrer les connexions d’une vanne à hydrogène utilisée pour reconstituer l’étage central (pour qu’elle reste étanche).
Les voyants sont ensuite passés au vert et le compte à rebours a repris ! La fusée Space Launch System et Orion ont alors enfin pu décoller de la rampe de lancement 39B du port spatial modernisé de la NASA à Kennedy. Propulsée par une paire de propulseurs à cinq segments et quatre moteurs RS-25, la fusée a atteint la période de plus grande force atmosphérique en 90 secondes. Les propulseurs à propergol solide ont brûlé leur carburant et se sont séparés après environ deux minutes ; a suivi l’étage central et les RS-25, qui ont épuisé le carburant après environ huit minutes.
Après avoir largué les propulseurs, les panneaux du module de service et le système d’abandon de lancement, les moteurs de l’étage central se sont arrêtés et ce dernier s’est séparé du vaisseau spatial, laissant Orion attaché à l’étage de propulsion cryogénique provisoire (ICPS), qui le propulse vers la Lune. À cette étape, le vaisseau a déployé ces quatre panneaux solaires.
Alors que le vaisseau spatial fait une orbite autour de la Terre et déploie ses panneaux solaires, l’ICPS donnera à Orion le gros coup de pouce dont il a besoin pour quitter l’orbite terrestre et se diriger vers la Lune. Cette manœuvre, connue sous le nom d’injection translunaire, cible précisément un point autour de la Lune qui guidera Orion suffisamment près pour être capturé par la gravité de la Lune.
Après le lancement
Il faut savoir que l’association de l’Europe avec la NASA pour ce retour de l’Homme sur la Lune est historique. L’ESA et la NASA ont déjà négocié 3 vols avec des astronautes européens vers 2027, en considérant le temps de sélection puis d’entrainement (deux ans). En effet, comme la Lune est bien plus éloignée de la Terre que l’ISS (1000 fois), la préparation est beaucoup plus intense. Thomas Pesquet, astronaute mondialement connu pour ses deux séjours sur l’ISS, déclare dans une interview donnée à France télévision : « La Lune reste une vraie conquête scientifique sur laquelle il reste beaucoup de choses à faire. Cette mission est donc une répétition générale, en attendant d’être prêts techniquement pour aller sur Mars. On sait que scientifiquement, Mars, c’est plus intéressant. Mais (…) il faut qu’on sache faire sur la Lune, qu’on répète un peu nos gammes. C’est en allant sur la Lune qu’on sera en position d’aller sur Mars ».
Le défi à présent pour l’ESA est de négocier la présence d’un astronaute dans les missions Artemis suivantes et à la surface de la Lune, par la livraison de l’atterrisseur lunaire polyvalent EL3. Ce dernier pourrait être un point clé dans la logistique des missions Artemis sur la Lune.