L’Agence spatiale européenne, principale partenaire de la Nasa dans l’exploration humaine et robotique de la Lune, veut qu’un de ses astronautes marche sur la Lune. Afin de convaincre la Nasa d’en amener un avec elle lors d’une mission Artemis, l’ESA développe un atterrisseur lunaire polyvalent, autonome et de forte capacité (EL3) qui pourrait servir à la logistique des missions Artemis. Le fret et le matériel ainsi transportés le seraient en échange d’un Européen sur la Lune dès le début de la décennie 2030.
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L'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne qui a conclu des accords à long terme avec la Nasa pour construire une station spatialestation spatiale lunaire (GatewayGateway) et garantir sa participation à un prochain voyage sur la Lune a d'ores et déjà négocié et obtenu trois places pour ses astronautes à bord du Gateway.
Aujourd'hui, l'ESA réfléchit quelle contrepartie elle pourrait proposer à la Nasa pour faire atterrir sur la Lune un de ses astronautes d'ici 2030 ! Cette monnaie d'échange pourrait être l'atterrisseur lunaire polyvalent, baptisé European Large Logistics Lander (EL3). Bien que destiné à une diversité de missions pour la communauté scientifique, ce système de transport autonome pourra servir à la logistique de support des missions Artemis avec la capacité de transporter jusqu'à 1,7 tonne de fret vers n'importe quel endroit de la surface lunaire.
À la conquête de la Lune avec des programmes forts
L'Agence spatiale européenne a indiqué, lors de l'édition 2020 du Congrès international d'astronautique (IAC), avoir sélectionné Airbus Defense and Space et Thales Alenia Space pour deux études parallèles. Ce n'est seulement que lors de la prochaine réunion du Conseil des ministres de l'ESA, actuellement prévue fin 2022, que les États membres décideront de financer le développement de cet atterrisseur lunaire polyvalent, voire de le compléter avec le croiseur lunaire CLTV (Cis-Lunar Transfer Vehicle), dont deux études ont été confiées à Airbus et Thales Alenia Space. Ce Véhicule logistique polyvalent et autonome, s'appuyant sur l'héritage des modules de service d'OrionOrion et du véhicule de transfert automatique (ATV), pourrait ravitailler le Gateway dès 2027.
Dans le contexte d'un programme d'exploration lunaire accéléré au niveau international, l'ESA s'est engagée dans plusieurs projets pour permettre à l'Europe de jouer un rôle à court et à moyen terme. Pour l'ESA, ce retour sur la Lune offre non seulement des opportunités scientifiques fondamentalement importantes pour la compréhension du Système solaireSystème solaire, mais permet également de tester le matériel et les procédures opérationnelles pour l'exploration et l'utilisation de l'espace au-delà de l'orbiteorbite terrestre basse (LEOLEO), de façon à démontrer les technologies et les processus qui seront nécessaires à une mission future vers Mars.
Silvio Sandrone, directeur des nouveaux programmes chez Airbus, dont l'entreprise est engagée dans les études de l'EL3 et du CLTV (Commercial Lunar Payload Services), nous explique en quoi ces deux systèmes de transport « pourraient répondre aux besoins de la Nasa pour son programme Artemis ». Si avec l'EL3 le but de l'ESA est d'effectuer des missions autonomes européennes sur la surface de la Lune, au rythme de trois à cinq sur une période d'au moins dix ans à partir de la fin des années 2020, cet alunisseur peut servir de « véhicule de logistique lourd pour les missions Artemis avec équipage sur la Lune ». Avec 1,7 tonne de charge utile, une très grande variété de cargaisons et de fret peut être livrée à la surface de la Lune, comme « des expériences scientifiques, des fournitures d'équipage ou des roversrovers non pressurisés ».
Du fait de ces performances, EL3 se différencie nettement de la multitude de projets de sociétés privées américaines qui « développent des atterrisseurs lunaires de 150 à 200 kgkg de charges utiles, dans le cadre du programme Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la Nasa ».
L'EL3 en support des missions Artemis de la Nasa
Pour comprendre l'intérêt de la Nasa à utiliser EL3, « qui ne sera évidemment pas un landerlander lunaire de plus », il faut savoir que dans le schéma actuel des missions Artemis, le système d’atterrissage habité HLS (Human Landing System) de la Nasa est « un peu court en matièrematière de performance ». Qualifié pour le transport d'astronautes, le HLS, actuellement développé par le secteur privé, permettra aux astronautes d'atteindre la surface lunaire, de vivre et d'opérer au sol pendant quelques jours au maximum, avant de rejoindre l'orbite lunaire. Si l'Europe peut, par exemple, « prédisposer au sol carburant et ressources, les missions Artemis sur la Lune pourraient alors durer plusieurs semaines » ! Dans ce scénario, les astronautes de la Nasa arriveront sur le site à explorer avec le HLS, mais l'essentiel de la logistique sera apporté par l'EL3.
Le but de l'ESA est de se rendre « incontournable auprès de la Nasa pour la logistique des futures missions habitées » et donc de négocier auprès de la Nasa cette capacité de transport par l'atterrissage d'un astronaute européen sur la Lune.
Le saviez-vous ?
Alors qu’EL3 permettra une diversité de missions pour la communauté scientifique, les missions les plus étudiées sont une exploration du pôle Sud de la Lune, à l’aide d’un laboratoire robotisé dérivé du rover collecteur d’échantillons (Sample Fetch Rover de la mission MSR) et un retour d’échantillons lunaires. Dans ce schéma, EL3 emportera avec lui sur la Lune un élément d’interface abritant un rover de 330 kilogrammes et un élément d'ascension lunaire (LAE) qui renverra les échantillons à la passerelle lunaire. Le rover sera conçu pour parcourir plus de 100 kilomètres à une vitesse relativement élevée et survivre à la nuit lunaire. Quelque 15 kilogrammes d’échantillons pourraient être rapportés sur Terre en transitant par le Gateway. Ils seraient chargés à bord d’une capsule Orion de la Nasa.
Une quinzaine de kilogrammes de roches, de pierres de toutes tailles et de régolithes, c’est bien. Mais, « une centaine de kilogrammes c’est bien mieux » ! Pour Airbus, le CLTV pourrait être utilisé pour une ambitieuse mission de retour d’échantillons lunaires. « Un rendez-vous en orbite lunaire avec le CLTV et EL3 permettrait de rapporter plus de cent kilogrammes de matière lunaire », toujours en transitant par le Gateway.
Mais, souligne Silvio Sandrone, l'Europe ne doit pas seulement se « contenter d'être un partenaire qui apporte des modules pour les engins spatiaux des autres ». L'apport européen comprend notamment des missions internationales vers Mars, des éléments importants pour les stations spatiales habitées (ISSISS et Gateway), ainsi que le module de service européen du véhicule Orion de la Nasa, dont six exemplaires ont d'ores et déjà été commandés, qui transportera les astronautes jusqu'au Gateway et sur la Lune.
L'Europe a aussi besoin de se « doter de capacités suffisantes pour mener ses propres missions en toute autonomieautonomie ». L'atterrisseur lunaire polyvalent EL3 est une première étape. La deuxième pourrait être le « croiseur lunaire de transfert cislunaire, s'appuyant sur l'héritage des modules de service d'Orion et de l'ATV », dont l'ESA a trouvé ce concept intéressant, « notamment parce qu'il permet une grande variété de missions pas seulement à destination de la Lune ». D'où ces deux études attribuées à Airbus et Thales Alenia Space.
Avec ce CLTV, l'Europe pourrait se doter d'un « véhicule spatial capable de faire la navette entre l'orbite terrestre et la Lune pour contribuer à la logistique du Gateway » avec une capacité d'emport non négligeable de plus de 4,5 tonnes jusqu'au Gateway. Cet ATV-Lunaire pourrait fournir, par exemple, « un soutien opportun et efficace à la Nasa et à l'ESA dans la mise en œuvre des futures missions lunaires Artemis », voire être une « alternative crédible au SLS et autres lanceurslanceurs commerciaux en particulier pour ce qui concerne toutes les missions de logistique, comme le transfert de fret, l'assemblage en orbite, le retour d'échantillons, de l'orbite terrestre basse à l'espace cislunaire ». Par ailleurs, la polyvalence de CLTV lui permettra également de soutenir des « missions d'infrastructure orbitaleorbitale post-ISS en orbite terrestre basse ainsi que des missions dans le domaine des services aux satellites géostationnairessatellites géostationnaires ».
Plutôt que de choisir entre EL3 ou le CLTV, l'ESA serait bien inspirée de financer à la fois l'alunisseur multirôle et le véhicule cislunaire lors du prochain Conseil ministériel en 2022. Avec des ambitions moins fortes, l'ESA pourrait néanmoins sélectionner seulement l'EL3 en vue d'une première mission scientifique, vraisemblablement une mission de retour d'échantillons lunaires du pôle Sud qui servira également de démonstration technologique. Dans ce schéma elle déciderait de consolider le projet de croiseur lunaire, sans l'annuler donc, ce qui permettrait aux équipes travaillant sur ce véhicule de poursuivre leur effort sans toutefois avoir la garantie qu'il volera un jour.
