Comment fonctionne le programme Artémis de la NASA : De la Lune à Mars

Retour sur la Lune après un demi-siècle

Pour la première fois depuis Apollo 17 en 1972, des humains s'aventurent au-delà de l'orbite terrestre basse. Le programme Artémis de la NASA est un effort multi-missions conçu pour établir une présence humaine durable sur et autour de la Lune, et, à terme, l'utiliser comme terrain d'essai pour des missions habitées vers Mars.

Le programme implique de nouveaux vaisseaux spatiaux, de nouvelles fusées, de nouveaux partenariats internationaux et une approche fondamentalement différente de celle d'Apollo. Là où Apollo visait à atterrir, planter un drapeau et repartir, Artémis est conçu pour une exploration à long terme.

Le matériel : SLS et Orion

Deux éléments d'ingénierie rendent Artémis possible : la fusée Space Launch System (SLS) et le vaisseau spatial Orion.

SLS est la fusée la plus puissante que la NASA ait jamais construite. Son étage principal mesure 65 mètres de haut et est propulsé par quatre moteurs RS-25, des versions améliorées des moteurs qui volaient sur la navette spatiale. Ces moteurs brûlent de l'hydrogène liquide et de l'oxygène liquide, produisant plus de 900 tonnes de poussée en seulement quatre secondes. Deux propulseurs d'appoint à propergol solide à cinq segments, également dérivés du matériel de la navette, flanquent l'étage principal. Ensemble, SLS génère 4 000 tonnes de poussée au décollage, soit environ 15 % de plus que la Saturn V qui transportait les astronautes d'Apollo.

Au sommet de SLS se trouve Orion, construit par Lockheed Martin avec un module de service européen fourni par l'Agence spatiale européenne. Orion transporte jusqu'à quatre membres d'équipage et est équipé d'un système de contrôle environnemental et de maintien de la vie (ECLSS) qui maintient un air respirable, une température stable et de l'eau potable. Le dioxyde de carbone est éliminé à l'aide de lits oscillants d'amine régénératifs, tandis que la cabine reste à une température confortable de 21 à 24 °C, même pendant la chaleur extrême de la rentrée atmosphérique.

La trajectoire de retour libre

Les missions Artémis vers la Lune reposent sur un élément astucieux de mécanique orbitale appelé trajectoire de retour libre. Une fois que le vaisseau spatial est placé sur cette trajectoire en forme de huit entre la Terre et la Lune, la gravité fait l'essentiel du travail. L'attraction gravitationnelle de la Lune courbe la trajectoire du vaisseau spatial autour de sa face cachée et le renvoie vers la Terre, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des allumages de moteur supplémentaires.

Cette conception est fondamentalement axée sur la sécurité. Si un système critique tombe en panne en cours de route, l'équipage peut rentrer chez lui sans actionner un seul propulseur. Le concept a prouvé sa valeur lors d'Apollo 13 en 1970, lorsqu'une explosion de réservoir d'oxygène a forcé l'équipage à abandonner son orbite lunaire prévue et à s'appuyer sur une trajectoire de retour libre pour survivre. Artémis II, qui a volé en avril 2026, a utilisé le même principe, envoyant quatre astronautes autour de la Lune et retour sur une mission de dix jours couvrant plus d'un million de kilomètres.

La séquence de mission

Le programme Artémis est structuré comme une série de missions progressivement plus ambitieuses :

• Artémis I (2022) — Vol d'essai sans équipage. Orion a orbité autour de la Lune pendant 25 jours, testant les performances du bouclier thermique lors de la rentrée à plus de 40 000 km/h.
• Artémis II (2026) — Premier vol habité. Quatre astronautes ont effectué une trajectoire de retour libre autour de la Lune, testant les systèmes de survie, de navigation et de communication dans l'espace lointain.
• Artémis III (prévu en 2027) — Destiné à tester un système d'atterrissage humain (HLS) en orbite terrestre, développé par SpaceX en utilisant une variante de son véhicule Starship.
• Artémis IV (visé en 2028) — Le premier atterrissage lunaire habité prévu depuis 1972, transportant des astronautes vers le pôle sud de la Lune, où de la glace d'eau pourrait exister dans des cratères en permanence à l'ombre.

Pourquoi le pôle Sud ?

Contrairement à Apollo, qui a atterri près de l'équateur lunaire, Artémis cible la région polaire sud de la Lune. Les scientifiques pensent que les cratères en permanence à l'ombre y contiennent de la glace d'eau déposée par des comètes pendant des milliards d'années. Si elle est confirmée et extractible, cette glace pourrait être convertie en eau potable, en oxygène respirable et même en propergol de fusée, ce qui réduirait considérablement le coût et la complexité des futures missions.

Un tremplin international

Artémis n'est pas un effort américain solitaire. L'Agence spatiale européenne construit le module de service d'Orion, l'Agence spatiale canadienne a affecté l'astronaute Jeremy Hansen à l'équipage d'Artémis II, et la JAXA japonaise et d'autres partenaires sont impliqués dans la Lunar Gateway prévue, une petite station spatiale qui orbitera autour de la Lune et servira de point de départ pour les missions de surface.

La NASA encadre tout à travers le prisme de son architecture De la Lune à Mars. Les technologies testées sur la Lune (maintien de la vie, protection contre les radiations, utilisation des ressources in situ) sont les mêmes dont les équipages auront besoin pour le voyage de six à neuf mois vers Mars. La Lune, dans cette optique, n'est pas la destination. C'est la répétition générale.