1 000 objets autour de la Lune en 2030 : ce scénario fou est-il possible ?

Cette fois-ci, il n'est pas question de seulement faire quelques pas puis revenir vivant sur Terre avec des échantillons lunaires comme c'était le cas du temps des missions ApolloApollo. Cette fois-ci, on vient pour rester. Il est question d'installer une base lunaire, d'y faire des missions longues, et de gagner une formidable expérience, indispensable pour permettre de se lancer dans la vraie course : Mars.

Pour permettre cela, la Nasa a dégainé son programme Artemis et toute une flopée de programmes annexes pour stimuler les industriels à soutenir cette course. Les États-Unis ont également dégainé les accords Artemis pour inviter les autres nations à rejoindre le programme. Plus d'une vingtaine de pays sont signataires, dont la France, et l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) est partenaire, nous laissant l'espoir de voir un jour un Européen ou une Européenne marcher sur la Lune.

Proposition de base lunaire, notamment dédiée à l'agriculture. Il faudra beaucoup de satellites en orbite lunaire pour soutenir les activités à la surface. © Interstellar Lab

Prélude à une économie lunaire

Les accords Artemis assurent d'une part la sécurité du programme : les États-Unis ne peuvent plus décider d'abandonner la Lune (comme Barack Obama l'avait fait en 2010) sans l'accord des autres pays, d'autre part, chaque nation s'investit dans le programme, proposant des missions, des technologies, incitant son industrie à se joindre à l'effort. De son côté, la Nasa a mis en place le programme CLPS (Commercial Lunar Payload Services), sollicitant l'industrie américaine, dont le New Space, à réaliser des missions lunaires pour l'agence.

C'est ainsi que la liste des missions lunaires automatiques complémentaires à Artemis s'allonge, en comptant de manière succincte :

• Capstone, sonde de la Nasa étudiant la future orbite de la station GatewayGateway ;
• Peregrine, atterrisseur lunaire d'Astrobotics : première mission test prévue cette année, d'autres missions le sont également les années suivantes ;
• NovaNova-C, landerlander lunaire d'Intuitive Machines : deux missions prévues cette année, d'autres à suivre ;
• XL, lander lunaire de la compagnie Masten Space Systems (rachetée par Astrobotics). L'avenir reste flou pour les missions prévues dans le programme CLPS ;
• Viper : roverrover lunaire de la Nasa ;
• Blue Ghost, lander lunaire de Firefly Aerospace.

Chaque mission à la surface emportera des instruments scientifiques de la Nasa mais aussi d'autres charges utiles privées, dédiées notamment à la démonstration de technologie. Parmi elles, on retrouve une pléthore de mini rovers et autres robotsrobots insectesinsectes.

On compte aussi les nombreuses missions des autres nations : Japon, Inde, Chine, Israël, Corée du Sud, Canada, Australie, Russie, etc. Seule, l'ESA ne répond pas à l'appel mais plusieurs pays membres prévoient rovers ou autres charges utiles. Toute cette demande à l'industrie crée une économie lunaire, à l'instar d'une nouvelle ruée vers l'or.

Projet de data center sur la Lune, afin de mieux gérer les données des missions sur place. C'est aussi une solution pour stocker des données terrestres avec un possible moindre coût carbone. © Lonestar

Future congestion de l’orbite lunaire ?

Il y a actuellement très peu de sondes en orbite : CapstoneCapstone, Lunar Reconnaissance OrbiterLunar Reconnaissance Orbiter (Nasa), Danuri (Corée du Sud), ChandrayaanChandrayaan 2 (Inde), ainsi que des cubesatscubesats américains et japonais, notamment déployés avec Artemis I. Mais de nombreuses missions orbitalesorbitales sont au programme, en particulier en soutien des missions habitées.

On y retrouve des projets de constellationsconstellations satellites pour fournir un service de positionnement (GPSGPS) à la surface de la Lune, ou pour fournir l’heure sur la Lune, pour faire de l'imagerie, pour assurer l’alimentation électrique des bases lunaires depuis l’orbite pendant les longues nuits sélènes (qui durent 14 jours sur Terre), pour servir de relais de communication, de gestion de la donnée, etc.

Projet d'observatoire couvrant tout le champ de vue avec des télescopes à champ large afin de capter les mouvements de satellites. Avec les images, on peut retrouver leurs paramètres orbitaux et prévenir les collisions. Ces infrastructures existent sur Terre. Bientôt nécessaires sur la Lune ? © Share My Space

Les missions habitées à la surface ou en orbite nécessiteront beaucoup d'infrastructures en orbite. Certaines constellations pourraient compter un grand nombre de satellites, comme celles de communication, nécessitant un déploiement de plusieurs unités sur différents plans orbitaux à la façon de StarlinkStarlink de SpaceXSpaceX. Pourrait-on alors voir croître un risque de surpopulation de l'orbite lunaire ?

Ce risque se pose aussi avec la croissance du nombre de débris spatiaux. Voyant les conséquences que cela engendre en orbite terrestre, la problématique pourrait venir plus tôt qu'on ne le croît en orbite lunaire. En effet, il y a moins de place du fait de la taille de la Lune. Le problème est que l'on n'est pas prêt pour affronter ça.

Premières expériences

Pour assurer la sécurité du trafic spatial en orbite terrestre, il existe plusieurs compagnies et institutions qui surveillent notre ciel en permanence, prêtes à alerter quand il y a risque de collision, notamment avec les stations spatialesstations spatiales. Partout sur la planète, on retrouve des capteurscapteurs et des observatoires dédiés à la surveillance du trafic. On est aussi en train de déployer des constellations satellites pour surveiller le trafic... satellite, ainsi que les débris.

Rien de tout ça n'existe sur la Lune. Comment garantir la sécurité des astronautesastronautes si l'on n'est pas en mesure de prévenir tout risque de collision en orbite lunaire ? Car il y a des débris en orbite lunaire, laissés par les précédentes missions, ainsi que des étages supérieurs de fuséesfusées. Le laboratoire de recherche de l'US AirAir Force (AFRL) a récemment financé un projet de l’Université de l’Arizona dont le but est de cataloguer les objets en orbite lunaire à l'aide de capteurs terrestres.

La topologie de la surface lunaire a souvent été malmenée par les impacts d'astéroïdes, provoquant certaines disparités dans le manteau. Par conséquent, le champ gravitationnel de la Lune peut montrer certaines déformations nécessitant un maintien à poste plus rigoureux (plus coûteux en carburant) pour le satellite en orbite basse. © Nasa 

Selon ce consultant, le nombre d'objets en orbite lunaire pourrait atteindre le millier d'ici 2030. Cela poserait alors un problème de congestion de l'orbite basse lunaire, dont l'altitude peut descendre à 20 ou 30 kilomètres au-dessus de la surface du fait que l'atmosphèreatmosphère lunaire est insignifiante. De plus, le maintien à poste de satellites à ces orbite est plus complexe que sur Terre du fait de certaines instabilités gravitationnelles, car la densité du manteaumanteau et de la surface sélènes n'est pas parfaitement uniforme à cause de la topologie résultant d'impacts de gros astéroïdesastéroïdes.