« Tout a changé depuis Apollo » : pourquoi atterrir sur la Lune est encore incroyablement difficile en 2024


Jeudi 22 février, un vaisseau spatial de la taille d'une cabine téléphonique nommé Odysseus est entré dans l'histoire. Atterrissage au pôle sud de la Lune à 18 h 23 HE, Odysseus – construit par la société Intuitive Machines, basée à Houston – est devenu le premier atterrisseur américain à se poser sur la Lune depuis plus de 50 ans, et le premier atterrisseur privé à atteindre la surface lunaire.

Ce succès constitue une pause bienvenue dans une série d’échecs sur la Lune, cinq des neuf tentatives précédentes d’alunissage s’étant mal terminées pour diverses nations et entreprises privées.

Quelques semaines plus tôt, le 19 janvier, le vaisseau spatial japonais Smart Lander for Investigating the Moon (SLIM) a achevé avec succès la mission du pays. premier alunissage – même si cela finit à l'envers sur la surface lunaire en raison d'un dysfonctionnement du moteur lors de la descente. Les cellules solaires de l'atterrisseur déséquilibré étaient orientées dans la mauvaise direction et ne parvenaient pas à alimenter ses instruments et ses communications, obligeant les ingénieurs à l'éteindre par crainte d'une décharge de la batterie. (Les ingénieurs ont brièvement rétabli l'alimentation de l'atterrisseur 10 jours plus tard, mais la nuit lunaire imminente a raccourci les observations scientifiques de SLIM à juste quelques heures avant qu'il ne se déconnecte à nouveau.)

À peine 10 jours avant l'atterrissage de SLIM, un atterrisseur privé américain nommé Peregrine a rencontré de nombreuses anomalies après le lancement, notamment une fuite de propulseur qui a empêché le vaisseau spatial d'atterrir sur la lune. Ce fut finalement dérouté pour s'écraser dans l'atmosphère terrestre. Autres tentatives d'alunissage faites par Japon et Russie en 2023, l’accident s’est également soldé par des accidents catastrophiques, cette fois sur la Lune elle-même.

Les agences spatiales financées par le gouvernement de cinq pays seulement ont réussi à se poser sur la Lune: les États-Unis, l'ex-Union soviétique, la Chine, Inde et le Japon. Une seule entreprise privée (Intuitive Machines) a réussi jusqu'à présent, et plusieurs missions de grande envergure ont échoué en raison de problèmes techniques qui ont conduit à des jugements fatals sur la vitesse, l'altitude et l'orientation – un rappel brutal que même après un demi-siècle depuis l'arrivée des astronautes d'Apollo marché sur la lune, notre plus proche voisin céleste reste une destination difficile et dangereuse.

Alors, qu'est-ce que ça donne ? L'humanité s'est-elle aggravée lors des alunissages ? Ou sommes-nous simplement aux prises avec une nouvelle ère de progrès technologiques, tout comme l’ont fait les équipes à l’origine des missions Apollo ?

« Nous ne sommes pas devenus plus bêtes depuis les atterrissages d'Apollo », Csaba Palotai, professeur de physique et de sciences spatiales au Florida Institute of Technology de Melbourne, a déclaré à Drumpe. La technologie est nettement meilleure aujourd’hui ; votre téléphone portable a plus de puissance de calcul que les ordinateurs des années 1970. « Mais depuis les années 70, il n'y a eu aucun astronaute ni pilote sur les atterrisseurs pour corriger ce que les ordinateurs ne peuvent pas ou ne veulent pas », a ajouté Palotai.

L'atterrisseur japonais SLIM a effectué l'atterrissage le plus précis de l'histoire lunaire. Cependant, il s'est posé à l'envers, réduisant ainsi la durée de vie de sa batterie à quelques heures seulement.

Acquérir la technologie (encore)

Ne vous y trompez pas : atterrir sur la Lune est difficile, avec ou sans pilotes humains.

Un obstacle majeur est le manque d’atmosphère de la Lune. L'atmosphère lunaire est très fine et varie avec le temps, ce qui empêche les ingénieurs d'inclure des parachutes pour ralentir les engins spatiaux, a déclaré Palotai. Au lieu de cela, les missions utilisent des systèmes de propulsion alimentés au carburant pour descendre sur la surface de la Lune, ce qui rend difficile le ralentissement du vaisseau spatial de quelques kilomètres par seconde jusqu'à un arrêt parfait.

Pourtant, ce défi et d’autres défis liés à l’exploration lunaire ne sont pas nouveaux.

Même si le programme Apollo a finalement réussi à faire atterrir des humains sur la Lune, il a été le point culminant d’un vaste programme qui a échoué à plusieurs reprises avant de réussir. Les premières tentatives des États-Unis et de l’Union soviétique visant à envoyer un vaisseau spatial vers la Lune ont été semées d’échecs, notamment des explosions après le lancement, des dysfonctionnements des systèmes de guidage et des erreurs fatales lors du déploiement des panneaux solaires. Même la mission historique Apollo 11, qui a fait atterrir les astronautes Neil Armstrong et Buzz Aldrin sur la Lune, manquait de carburant de manière inquiétante et faisait face à plusieurs alarmes inattendues juste avant d'atterrir sur la lune.

« Les gens ont tendance à oublier que ces échecs de mission font partie du processus d'apprentissage », a déclaré Jack Brûle, directeur du Réseau pour l'exploration et les sciences spatiales financé par la NASA à l'Université du Colorado à Boulder. C’est sur ce perchoir d’apprentissage expérientiel que se déroulent actuellement les missions lunaires, en particulier un nombre croissant de missions financées par le secteur privé. « Il est encore difficile d'atterrir sur la Lune, mais c'est loin d'être impossible », a-t-il déclaré.

Burns et d'autres experts conviennent que presque tout a changé depuis le programme Apollo, y compris la technologie désormais désuète qui a emmené les humains sur la Lune et y revenir dans les années 60 et 70. Les ingénieurs du programme Apollo avaient construit les premiers ordinateurs de leur époque, y compris des capteurs qui ont depuis été rendus plus puissants dans une fraction de leur taille d'origine. Une grande partie des logiciels et de l’architecture personnalisés pour le programme Apollo sont aujourd’hui inutiles pour les missions spatiales.

De plus, « cette génération entière est actuellement exclue de l'industrie et une grande partie de ces connaissances a été perdue », a déclaré John Thornton, PDG d'Astrobotic Technology, basée à Pittsburgh, qui a construit et exploité Peregrine. « Nous réapprenons comment procéder, mais nous l'apprenons également avec une technologie nouvelle et différente. »

Un demi-siècle après que les humains ont marché pour la dernière fois sur la Lune, des organisations plus petites que la NASA – animées par une nouvelle génération d’ingénieurs – ont relevé le même défi que seuls les gouvernements ont relevé dans le passé. Palotai, Thornton et Burns considèrent les récents échecs des missions lunaires comme la progression naturelle d’une nouvelle industrie.

« Personnellement, je ne suis pas inquiet », a déclaré Burns. « Cela fait simplement partie des douleurs de croissance. »

Lorsque la sonde russe Luna 25 s'est écrasée sur la lune le 19 août 2023, elle a laissé un cratère d'impact de 10 mètres de large vu ici par le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA.

Ouvrir la voie à des missions lunaires abordables

Même si les problèmes technologiques influencent le résultat d'une mission, le financement détermine l'étendue des tests logiciels et matériels effectués avant le lancement afin de réduire les risques.

« Si nous avions un milliard de dollars pour accomplir cette mission, nos chances de succès augmenteraient considérablement », a déclaré Thornton à propos de Peregrine, dont l'enquête sur l'échec de la mission devrait prendre un mois ou deux. « Mais nous essayons de le faire à un coût beaucoup plus faible, ce qui signifie que vous devez essayer plusieurs fois avant d'arriver à ce moment décisif où vous vous dites 'OK, maintenant nous savons exactement comment le faire à ce niveau de prix.' continuez à le faire encore et encore.' »

Dans les années 60 et 70, en pleine course à l'espace entre les États-Unis et l'Union soviétique, le programme Apollo était au cœur du travail de la NASA, et l'agence spatiale disposait de 10 fois son budget actuel pour faire la même chose. Entre 1960 et 1973, la NASA a dépensé 25,8 milliards de dollars (257 milliards de dollars lorsque ajusté à l'inflation) sur le programme Apollo et a été soutenu par près de 5 % du budget fédéral total des États-Unis.

En comparaison, la NASA reçoit désormais moins de 0,5 % des dépenses fédérales globales du pays, et ce budget finance également des missions vers des destinations au-delà de la Lune.

« Cela change tout », a déclaré Thornton. À l’époque, la NASA se contentait de développer quelque chose qui coûtait des dizaines de milliards de dollars. En comparaison, l'industrie essaie aujourd'hui de construire des vaisseaux spatiaux pour environ 100 millions de dollars, un prix abordable qui est essentiel pour les vols de routine. Ce problème est fondamentalement différent de ceux de l’ère Apollo. « Il faudra du temps pour apprendre à le faire à ce niveau de prix », a déclaré Thornton.

Réduire les coûts des missions augmente également le risque d’échec, du moins au début, Martin Barstow, professeur d'astrophysique et de sciences spatiales à l'Université de Leicester au Royaume-Uni, a déclaré à Drumpe. « Nous ne devrions donc pas être trop surpris si certaines de ces choses ne fonctionnent pas », a ajouté Barstow.

Une image fish-eye de la Terre prise par l'atterrisseur Odysseus alors qu'il se dirigeait vers la Lune en février 2024.

La première victoire commerciale

L'atterrissage réussi du vaisseau spatial Odysseus le 22 février a marqué une avancée bienvenue pour l'industrie des vols spatiaux commerciaux.

L'atterrisseur (surnommé « Odie ») a envoyé 12 charges utiles sur la Lune, dont six instruments scientifiques de la NASA. Pour ceux-ci, l'agence spatiale a versé 118 millions de dollars à Intuitive Machines par le biais de son programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS), conçu pour attribuer des contrats à des entreprises privées pour envoyer des expériences sur la Lune plutôt que la NASA ne le fasse elle-même. (Les missions lunaires de la NASA peuvent coûter jusqu'à 1 milliard de dollars chacune.)

Dans le cadre du même programme CLPS, Astrobotic prévoit de lancer son deuxième atterrisseur robotique sur la Lune, Griffin, ainsi qu'un rover de chasse à l'eau en novembre prochain.

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