Moon-Direct : un pis aller pour ensuite aller sur Mars

Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society et président de l’association américaine, a écrit un article* encourageant le gouvernement américain à décider la création d’une base lunaire, en lui recommandant une marche à suivre qui s’apparente beaucoup à « Mars-Direct », l’architecture de mission géniale qu’il a imaginée avec son collègue de Martin-Marietta, David Baker, au début des années 1990 (voir son livre « The case for Mars » publié pour la première fois en 1996).

*article publié le 26 mars dans Space News Magazine; traduction en Français après mon propre article, ci-dessous.

La démarche peut surprendre venant de quelqu’un qui était très critique des projets d’établissements sur la Lune, considérant que cet astre était un piège où la volonté de sortir véritablement du berceau terrestre, se perdrait. Il avait notamment comparé la Lune à une « sirène »  dont il convenait de se protéger.

La Lune est en effet un monde beaucoup plus hostile que Mars avec sa gravité de 0,16 g très handicapante, la longueur de ses jours et de ses nuits (14+14), son absence totale d’atmosphère, son aridité extrême (les volumes de glace d’eau sur la Lune sont « anecdotiques »), la dangerosité de ses particules de poussière acérées. Ces défauts sont en creux les avantages de Mars même si la planète reste beaucoup moins hospitalière que la Terre. Les deux seuls avantages que l’on puisse donner à la Lune, c’est (1) qu’elle est accessible à tout moment de l’année alors que nos fusées ne peuvent partir de la Terre pour Mars que tous les 26 mois en raison de vitesses différentes sur orbite (en gros 30 km/s pour la Terre et 20 km/s pour Mars) ; (2) que le voyage est beaucoup moins long (environ 3 jours pour la Lune et de 4 à 9 mois pour Mars selon que l’on consomme plus ou moins d’énergie) ce qui implique une exposition plus longue aux radiations et la nécessité d’un support vie plus « musclé ». Mais il n’y a aucun avantage énergétique à aller sur la Lune, l’essentiel de l’effort étant dû à la sortie du puits de gravité terrestre et ensuite, dans une moindre mesure, au freinage pour descendre sur l’astre visé.

Alors, est-ce un renoncement ?

Je ne le pense pas. Robert Zubrin est réaliste et il fait de la politique. Il sait que tant que Donald Trump détiendra le pouvoir exécutif aux Etats-Unis, le projet Mars Direct n’a aucune chance. Alors il s’adapte comme un judoka s’adapte à la poussée de son adversaire. Ce faisant, il sert son ami Elon Musk qui est absolument déterminé à aller sur Mars, avec ou sans l’aide de l’Etat (mais mieux avec cette dernière), et qui devrait obtenir des contrats avec la NASA pour mener quelque mission habitée que ce soit dans l’espace profond puisque le Falcon Heavy est le seul lanceur mi-lourd qui existe aujourd’hui (le SLS est toujours dans les limbes et ne semble pas devoir en sortir). Quelle que soit l’utilisation qui en sera faite, elle confirmera la technologie de SpaceX, elle abaissera les coûts de lancement unitaires et elle apportera des fonds dans les caisses d’Elon Musk. Par ailleurs l’article de Robert Zubrin remet en avant la stratégie « Direct ». En gros, pour aller sur un astre, il faut décider d’y aller vraiment, sans prendre de voie détournée, et il faut y aller aussi « léger » que possible en utilisant les ressources locales, notamment pour le retour sur Terre. Ce qui est valable pour la Lune est valable pour Mars et on suivra la même stratégie sur Mars après avoir démontré que c’était la meilleure pour la Lune.

Espérons que Donald Trump entre dans le jeu ; c’est-à-dire qu’à défaut de Mars, il lance les Etats-Unis vers la Lune pour s’y poser et laisse tomber le stupide et coûteux projet de Lunar-Orbital-Platform-Gateway qui ne propose que de tourner autour. C’est encore possible. Cependant je persiste à craindre que la Lune ne soit le tombeau des rêves martiens, que l’on risque de s’y investir longuement et coûteusement comme on a fait dans la Station Spatiale Internationale, pour presque aucune retombée valable, que la vie sur la Lune s’avère vraiment difficile en raison des problèmes exposés ci-dessus, que les retombées scientifiques soient médiocres, la Lune n’étant qu’un fragment de la Terre desséché, morte presque depuis son origine, et qu’en fin de compte cela « dégoûte » le public (c’est lui, in fine, qui paye) de l’aventure spatiale. La stratégie du judoka est donc très dangereuse, mais nous verrons bien, nous n’avons, jusqu’à la fin de la présidence Trump, pas le choix!

Pierre Brisson

Image à la Une: Falcon Heavy sur son aire de lancement, Crédit Space-X

Lien vers l’article de Robert Zubrin dans Space News, traduit ci-dessus :

http://spacenews.com/op-ed-moon-direct-how-to-build-a-moonbase-in-four-years/

Traduction de l’article:

La Lune en direct : comment construire une base lunaire en quatre ans

Robert Zubrin ; article publié dans Space News Magazine le 26 mars 2018

Le récent et spectaculaire succès du lancement de Falcon Heavy offre à l’Amérique une opportunité sans précédent pour mettre fin à la stagnation qui a affecté son programme de vols spatiaux habités pendant des décennies. En bref, la Lune est maintenant à notre portée.

Voici comment le plan de mission pourrait être développé. Le Falcon Heavy peut emporter 60 tonnes en orbite basse terrestre (LEO). À partir de là, un atterrisseur-cargo propulsé par fusée à hydrogène / oxygène pourrait déposer 12 tonnes de charge utile à la surface de la Lune.

Nous pourrions donc envoyer deux atterrisseurs à l’emplacement prévu pour la base. La meilleur région serait l’un des pôles car il y a des endroits sur ces pôles où la lumière du soleil est accessible tout le temps et, en proximité immédiate, des cratères en permanence dans l’obscurité absolue où la glace s’est accumulée. Cette glace pourrait être électrolysée pour produire des ergols d’hydrogène et d’oxygène pour approvisionner à la fois des véhicules de retour sur Terre (« ERV ») et des fusées qui fourniraient au personnel de la base lunaire un accès pour exploration à la plus grande partie du reste de la Lune.

Le premier atterrisseur-cargo transporterait des équipements comprenant un dispositif de panneaux solaires, un équipement de communications à haut débit, un faisceau micro-ondes de transmission d’énergie avec une portée de 100 km, une unité d’électrolyse / réfrigération, deux véhicules pour l’équipage, une remorque, et un groupe de rovers-robots télécommandés. Après l’atterrissage, certains des rovers seraient utilisés pour installer le système de panneaux solaires et de communications, tandis que d’autres seraient utilisés pour explorer la zone d’atterrissage en détail et pour poser des radio-émetteurs pour signaler les emplacements précis des atterrissages futurs.

Le second atterrisseur-cargo déchargerait un module d’habitation de 12 tonnes, empli de nourriture, de combinaisons spatiales de rechange, d’équipements scientifiques, d’outils et autres fournitures. Il servirait de logement aux astronautes, de laboratoire et d’atelier. Une fois qu’il aurait atterri, les robots le brancheraient à l’alimentation électrique et tous les systèmes seraient vérifiés. Ceci fait, les rovers seraient déployés pour prendre des photographies détaillées de la zone de la base et de ses environs. Toutes ces données seraient envoyées sur Terre pour aider les planificateurs de mission et les équipes de soutien scientifique et technique et pour finalement établir la structure d’un programme de réalité virtuelle qui permettrait à des millions de personnes de participer aux missions.

La base étant opérationnelle, il serait temps d’envoyer le premier équipage. Un Falcon Heavy serait utilisé pour placer un autre atterrisseur-cargo en orbite dont la charge utile serait constituée d’un Véhicule d’Excursion Lunaire (LEV) dont on aurait fait le plein en carburant/comburant. Ce véhicule serait constitué d’une cabine de deux tonnes comme celle utilisée par le module d’excursion lunaire d’Apollo, monté sur un système de propulsion hydrogène / oxygène d’une tonne chargé de neuf tonnes de propergol et capable de le transporter de la surface lunaire à l’orbite terrestre. Une fusée Falcon 9 certifiée vol habitable emporterait ensuite l’équipage dans une capsule Dragon jusqu’à LEO où il passerait dans le LEV. Ensuite l’atterrisseur-cargo emporterait le LEV avec l’équipage à bord, jusqu’à la Lune tandis que le Dragon resterait en arrière sur LEO.

Après atterrissage sur la base lunaire, l’équipage terminerait les opérations d’installation nécessaires et commencerait l’exploration. Un objectif clé serait d’aller dans un cratère abrité de la lumière solaire et, en utilisant l’énergie transmise depuis la base par rayon, d’utiliser des robots télécommandés pour extraire de la glace d’eau. Après avoir rapporté ce trésor à la base dans leur remorque, les astronautes introduiraient l’eau dans l’unité d’électrolyse / réfrigération qui la transformerait en hydrogène liquide et en oxygène. Ces produits seraient ensuite stockés dans les réservoirs vides des atterrisseurs-cargo pour une utilisation future – principalement pour propulser des fusées mais aussi pour fournir une source d’énergie aux piles à combustible et pour constituer une source abondante de consommables de support vie.

Après avoir passé quelques mois à lancer ce genre d’opérations et à engager d’autres formes de prospection de ressources ainsi que diverses explorations scientifiques, les astronautes prendraient place dans le LEV, décolleraient et retourneraient sur orbite terrestre. Là, ils seraient recueillis par un Dragon – soit celui qui les aurait placés en orbite en premier lieu, soit un autre qui viendrait d’être lancé pour transporter l’équipage assurant la relève sur la Lune – et qui servirait de capsule de rentrée pour la dernière partie du voyage de retour.

Ainsi, chaque mission suivante ne nécessiterait qu’un seul lancement de Falcon Heavy, de 100 millions de dollars, et un seul lancement de Falcon 9, de 60 millions de dollars. Une fois la base établie, il y aurait peu de raisons de ne pas prolonger les séjours de surface à six mois.

En supposant que le coût du matériel de la mission soit à peu près égal au coût de son lancement, nous devrions être en mesure de créer et de maintenir une base lunaire occupée en permanence, pour un coût annuel constant de moins de 700 millions de dollars. Cela représente moins de 4% du budget actuel de la NASA, soit environ le quart de ce qui est dépensé annuellement pour le programme du « SLS » (le lanceur spatial désormais obsolète de l’agence) qui traîne depuis plus d’une décennie sans avoir rien produit.

Les astronautes ne seraient pas limités à l’exploration de la région autour de la base. Ravitaillé avec de l’hydrogène et de l’oxygène, le même vaisseau spatial LEV, prévu pour rejoindre la surface lunaire et revenir sur Terre, pourrait être utilisé pour voler à partir de la base jusqu’à n’importe quel autre endroit de la Lune, atterrir, servir d’habitat sur place pour permettre à l’équipage de mener son exploration, puis revenir à la base. Nous n’obtiendrions pas seulement un poste avancé ; nous aurions un accès complet à un monde tout entier.

Actuellement, la NASA n’a pas de tel plan. Au lieu de cela elle propose de construire une station spatiale en orbite lunaire nommée Deep Space Gateway. Ce gâchis coûtera au moins plusieurs dizaines de milliards de dollars et ne servira à rien, sauf peut-être à fournir une publicité de lancement pour le SLS. Nous n’avons pas besoin d’une station en orbite lunaire pour aller sur la Lune. Nous n’avons pas besoin d’une telle station pour aller sur Mars. Nous n’en avons pas besoin pour aller sur les astéroïdes proches de la Terre. Nous n’en avons pas besoin pour aller où que ce soit. Si nous gaspillons notre temps et notre argent à le construire, nous n’irons nulle part.

Si on veut aller sur la Lune, on doit aller sur la Lune. Nous avons maintenant la capacité de le faire. Saisissons l’opportunité.

Image “à la Une”: Falcon Heavy sur son pas de tir. Photo SpaceX

image ci-dessous; architecture de mission Lune Direct (crédit Robert Zubrin et Space News graphic):

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

8 réponses à “Moon-Direct : un pis aller pour ensuite aller sur Mars

  1. Comme c’est le cas pour la plupart des projets ou activités humaines, qui sont en général imparfaits, on peut voir le verre à moitié plein ou le verre à moitié vide. Pour ma part, j’adopterais plutôt la première attitude. Premièrement, je doute qu’une quelconque administration prenne le risque de donner son feu vert pour l’envoi d’astronautes vers Mars tant que tous les systèmes n’auront pas fait la preuve de leur fiabilité dans des conditions permettant un “abort” de la mission en quelques jours au plus en cas de “pépins” (mais il faut alors, effectivement, aller SUR la Lune, et je dirais même sur sa face cachée pour une plus réaliste simulation d’une mission vers Mars, et pas se contenter de tourner AUTOUR!). Deuxièmement, le fait que les conditions sur la Lune soient plus exigeantes que sur Mars est, de ce point de vue “banc d’essai” plutôt une bonne chose. Troisièmement, il faut absolument redonner maintenant rapidement le goût de l’aventure spatiale aux jeunes générations, “anesthésiées” sur ce plan par des décennies de réalisations manquant totalement de “sex appeal”! Un retour sur la Lune pourrait réveiller l’intérêt pour le spatial, et cela dans des délais moins éloignés que directement pour une mission vers la planète rouge (tout en préparant quand même celle-ci). Ce sont autant de points positifs qui me semblent justifier de ne pas adopter une attitude de “rejet dogmatique” du “détour (stratégique) par la Lune”.
    De toute manière, avec Trump qui n’a pour seule ligne politique que de défaire ce que son prédécesseur a fait ou décidé, et celui-ci ayant (malheureusement en l’occurrence) assigné à la NASA Mars pour objectif, le choix n’existe pas.

    1. Le choix n’existe pas, effectivement, tant que le Président Trump sera en fonction et c’est pour cela que Robert Zubrin se plie à la réalité et préconise Moon-Direct d’abord. Cependant on peut regretter cette perspective peu enthousiasmante et redouter que le « passage par la Lune » s’avère être une « destination finale Lune ». On a bien vu l’évolution du projet Constellation sous Georges W. Bush qui a commencé comme un « projet Lune pour aller ensuite sur Mars » et qui à la fin des années Bush s’était transformé en « projet Lune ». Le lobby Lune est puissant et ne s’intéresse pas à Mars.

  2. Avec 12 tonnes de charge utile pour la Lune, la Falcon fait moins bien que la Saturne V du programme Apollo , un peu tristounet après 50 ans d’expériences spatiales ! S’il faut 3 lancements pour se poser sur notre satellite naturel, combien en faudrait-il pour aller sur Mars ?
    De mon point de vue, la Lune n’est pas l’objectif principal , mais peut s’avérer utile pour tester les équipements en quelques jours en prévision d’un voyage sur plusieurs mois ou années.
    De toute manière, je pense qu’on brule une étape en négligeant de construire une station permanente en orbite , où pourrait être assemblées des navettes interplanétaires sans les contraintes de la gravité terrestre et son atmosphère, mais en prenant en compte les aspects dus aux longs séjours dans l’espace.
    Des fusées réutilisables telles que la Falcon permettraient de réduire les coûts de ravitaillement de cette plateforme.
    Ce qui est fait actuellement n’est qu’un “remake” du projet Apollo sans vraie vision du futur qui sera très long pourvu qu’on règle les problèmes sur Terre d’abord.

    1. La charge utile du Falcon Heavy est 16,8 tonnes pour Mars. C’est effectivement moins bien que ce que Saturn V aurait pu déposer sur Mars (une vingtaine de tonnes) mais le problème c’est qu’à cause de la Station Spatiale, on a laissé tomber les vols habités dans l’espace profond et le développement de Saturn V en fonction du changement des technologies. La Saturn V n’existe plus à cause de la Navette et elle ne pourrait plus exister compte tenu de changements divers en technologies de la propulsion. Mais ne vous inquiétez pas la BFR de SpaceX va arriver ou même le SLS Heavy de la NASA.
      Avec 16,8 tonnes on peut envisager déjà des missions humaines sur Mars et il n’est pas nécessaire de prévoir plus de lancements que pour aller sur la Lune. Pourquoi? Parce que, étant donné que plus de 95% de l’effort énergétique pour aller sur un astre ou l’autre est nécessité par la sortie de la sphère de gravité terrestre puis le freinage pour la descente.
      Construire une station spatiale pour y assembler des navettes interplanétaires est une fausse bonne idée puisqu’il faudrait apporter dans cette station tous les équipements nécessaires aux navettes (donc les extraire du puits de gravité terrestre) et qu’ensuite il faudrait effectuer le montage en conditions beaucoup plus difficiles que sur Terre (en scaphandre et en situation de microgravité), sans compter l’entretien nécessaire de la station et le stockage des ergols pour ensuite propulser les navettes. Non, le plus efficace et le plus économique est de construire sur Terre les vaisseaux spatiaux et d’envoyer l’ensemble de la masse directement vers sa destination, la surface d’un autre astre. C’est toute la philosophie de Mars-Direct (ou de Moon-Direct).

      1. Il est juste de dire qu’il n’est pas beaucoup plus coûteux sur le plan énergétique d’aller vers Mars plutôt que “simplement” vers la Lune, … à masse égale à injecter sur la trajectoire voulue. Mais pour une mission vers Mars, la masse nécessaire sera inévitablement assez nettement plus grande (entre autres pour subvenir aux besoins de l’équipage pendant un voyage beaucoup plus long) que pour aller sur la Lune. Le nombre de lancements requis risque donc effectivement d’être plus important, mais pas au point de poser un réel problème. Le concept Mars-Direct est envisageable pour les toutes premières missions, mais je pense que dans une phase “consolidée” on aura assez rapidement besoin de vaisseaux plus sophistiqués et de plus grande capacité qu’il faudra bien alors assembler dans l’espace. Mais nul besoin d’une lourde station spatiale permanente pour cela.

  3. Sincèrement, je ne crois pas qu’un retour sur la Lune dans les conditions proposées par Zubrin, soit une mauvaise chose. Comme le souligne Mr Haldi, c’est un banc d’essai très acceptable des technologies à développer pour survivre (puis vivre) sur Mars et de plus, cela relancerait certainement l’intérêt du public pour le spatial humain. Comme le souligne également Zubrin, le coût de la mission puis du maintien d’une présence humaine semi permanente sur la Lune serait de moins d’un Milliard de Dollars. Cela rentre sans problème dans l’enveloppe budgétaire de la NASA.
    Bref, dans les circonstances politiques actuelles, c’est la moins mauvaises des solutions.

    Pour ma part, j’y vois l’opportunité de financer le développement de SpaceX en lui commandant des lancement de Falcons Heavy, de démontrer la pertinence et la fiabilité des équipements de support vie en quasi autonomie et sur de longues durées et enfin de poursuivre le “New Space” en lançant des appels d’offre concurrentiels pour le développement des différent modules par le secteur privé.

    1. Comme je ne peux pas éditer mon commentaire, j’en ajoute un au précédent.

      Cela va bientôt faire 50 ans que l’homme n’a pas mis les pieds sur la Lune. Qui peu croire qu’un quelconque politique se lancera dans la l’exploration humaine de Mars alors qu’on ne se rappelle même plus comment on a pu réussir à aller sur la Lune.
      Dans ce contexte, la décision de Zubrin de retourner d’abord sur la Lune avec les moyens disponibles (i.e. Le Falcon Heavy) n’est pas un “pis-aller”, loin de là. C’est selon moi, la seule décision possible pour relancer la machine de l’exploration spatiale humaine, dans le climat de frilosité actuelle. La réussite du lancement du FH relance l’intérêt pour l’aventure spatiale. Il serait ridicule de ne pas en profiter au mieux.

      Ce qui m’inquiète le plus, c’est que cette décision de retourner sur la Lune aurait pu être prise il y a longtemps mais que les quelques avis donnés en ce sens n’ont soit pas été appuyés, soit purement ignorés, soit même combattus. Il faut que ce soit le chef de file de la “Mars Society” qui promeuve l’idée pour qu’enfin on daigne l’examiner et lui trouver un intérêt.
      Bref, ça fait un peu trop “mouton de Panurge” à mon goût.

      PS) Ce coup de gueule n’est en aucun cas une attaque personnelle.

      1. J’approuve votre commentaire à 100%. Comme vous le dites, l’important maintenant est de “relancer la machine”, en particulier auprès des jeunes générations. Et il y a de l’espoir; je donne régulièrement des conférences sur l’exploration martienne en particulier pour les jeunes gymnasiens (dans le cadre des TecDays de la SATW). D’abord, ces conférences sont chaque fois celles qui font le plus “le plein” (il y a une trentaine de propositions parmi lesquelles les élèves peuvent choisir) et deuxièmement je demande systématiquement combien de ces gymnasiens seraient “partant” pour un voyage vers Mars et il y en a toujours 20 à 25% qui disent être intéressés!
        Donc il faut absolument leur donner “du grain à moudre” et ce qui peut être fait le plus rapidement maintenant c’est de retourner sur la Lune (mais pas pour simplement refaire ce qui a été fait avec la programme Apollo; je préconise une mission de longue durée sur la face cachée, meilleure façon de simuler les conditions d’un voyage vers Mars).
        Il faut donc sortir de la stérile guerre de religion entre “Martiens” et “Lunatiques”. C’est complètement contre-productif, pour les uns comme pour les autres. Retournons sur la Lune le plus rapidement possible, testons-y les équipements et matériels qui seront nécessaires pour une mission martienne. Et ensuite, “l’appétit venant en mangeant” … !.

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