Objectif Lune : le temps de la reconquête ?

Florian Vidal, Associate Fellow, Université de Paris and José Halloy, Professeur de physique, Université de Paris
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<span class="caption">Eugene Cernan sur la Lune, le 13 décembre 1972, dans le cadre de la mission Apollo 17, dernier vol habité vers le satellite naturel de la Terre.</span> <span class="attribution"><span class="source">Nasa</span></span>
Eugene Cernan sur la Lune, le 13 décembre 1972, dans le cadre de la mission Apollo 17, dernier vol habité vers le satellite naturel de la Terre. Nasa

Dans un exercice d’uchronie, la série produite par Apple For All Mankind (2019) imagine un monde où l’Union soviétique aurait été, pendant la guerre froide, la première puissance au monde à envoyer un homme sur la Lune. S’ensuit l’installation de deux bases lunaires par les deux superpuissances rivales, dans une compétition effrénée. Cette production intervient au moment où plusieurs puissances se sont engagées dans une nouvelle course pour la conquête de la Lune.

En 2019, cinquante ans après la mission Apollo 11 qui vit les premiers hommes se poser sur la Lune, les États-Unis en effet ont annoncé leur intention d’y retourner en 2024. À l’ère du New Space, cette nouvelle ambition spatiale reflète non seulement une compétition géostratégique plus intense, marquée notamment par la montée en puissance de la Chine, mais aussi l’avènement d’une dimension plus économique de la conquête spatiale.

Artemis, tête de proue d’une compétition globale

Emblème de ce renouveau, le programme Artemis constitue un consortium international autour des États-Unis et inclut sept autres pays (l’Italie, le Japon, le Royaume-Uni, l’Australie, le Canada, le Luxembourg et les Émirats arabes unis). Chaque participant devrait contribuer à cette mission en apportant un élément au « puzzle » élaboré par la NASA.

Les États sollicitent largement le secteur privé pour réaliser leurs projets. Pour la conception d’un atterrisseur lunaire humain (Human Landing System, HLS), l’agence spatiale américaine a notamment attribué un contrat de 967 millions de dollars à trois entreprises concurrentes : Blue Origin (579 millions de dollars) ; Dynetics (253 millions de dollars) ; et SpaceX (135 millions de dollars). Au Japon, le groupe Toyota s’est associé à l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA) pour proposer un prototype de véhicule lunaire, habité et pressurisé, afin de participer aux futures missions du programme international.

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Le programme doit se dérouler en trois phases. Tout d’abord, la NASA programme pour novembre 2021 le vol inhabité Artemis I. Ensuite, la NASA envisage un vol habité, Artemis II, avec pour objectif de positionner le véhicule spatial en orbite autour de la Lune en 2023. Enfin, Artemis III devrait alunir le module lunaire HLS avec deux astronautes à son bord en 2024.

Si Artemis fait grand bruit au sein de la communauté spatiale, la Chine propose également, de son côté, un programme très ambitieux. L’alunissage de l’atterrisseur chinois Chang’e-4 sur la face cachée de la Lune en janvier 2019, première mondiale, démontre les progrès spectaculaires de la République populaire dans ce domaine. Durant l’été 2020, l’Administration spatiale nationale chinoise (CNSA) a rappelé l’intention du pays d’établir à partir de 2036 une station scientifique internationale sur la Lune (ILRS). Avant même le déploiement de celle-ci, la Chine entend effectuer des missions humaines sur la Lune au début de la prochaine décennie. Elle souhaite également attirer des partenaires internationaux sur cette station dont l’installation est programmée au pôle Sud. L’agence spatiale russe Roscosmos, qui a finalement décliné toute coopération au sein du programme Artemis, s’est récemment dite prête à s’associer au projet de base lunaire chinois.

Enfin, l’Inde apparaît comme un autre candidat sérieux pour accomplir une mission lunaire. Si le programme spatial indien n’envisage pas, pour l’heure, la construction d’une base lunaire, il prépare ses astronautes à une mission sur la Lune. Cependant, d’importants échecs, comme la mission Chandrayaan-2 où la sonde s’est détruite au moment de son alunissage, freinent son développement. Dans le prolongement de son programme Gaganyaan, l’organisation indienne pour la recherche spatiale (Isro) a prévu de développer des fusées suffisamment puissantes pour permettre un voyage vers la Lune. Cependant, celui-ci n’interviendra pas avant la prochaine décennie.

S’installer sur la Lune, pour quoi faire ?

Quels facteurs expliquent cet enthousiasme renouvelé pour la conquête lunaire ?

Tout d’abord, le satellite naturel de la Terre apparaît comme un passage nécessaire dans la perspective d’une future mission habitée pour Mars. Autrement dit, il représente une rampe de lancement permettant de consommer moins de carburant à partir d’un point de départ lunaire ou en orbite. Il faciliterait ainsi des missions habitées vers d’autres points du système solaire. En outre, certains estiment que la Lune pourrait servir de terrain d’entraînement pour les astronautes afin d’établir une présence humaine permanente sur la longue durée, comme en Antarctique avec des hivernages de neuf mois. De même, des missions lunaires conduiraient à effectuer des tests de nombreux équipements, comme des véhicules habités ou ceux liés à une base permanente. Cependant, les différences qui existent entre les environnements planétaires limitent la validité de cette hypothèse. Mars, contrairement à la Lune, possède une atmosphère qui change les conditions d’accès. Pour l’heure, ces projets restent de l’ordre de la science-fiction.

Autre argument invoqué : la présence de ressources sur la Lune justifierait l’établissement durable d’une présence humaine. Bien que personne ne connaisse réellement la possibilité et la rentabilité d’hypothétiques activités minières sur le sol lunaire, certains groupes d’intérêt comme Planetary Society avancent la présence significative de ressources qui favorisent une telle entreprise. Les ressources en question sont essentiellement l’eau et l’hélium-3.

D’une part, ces dernières années, des découvertes ont indiqué d’importants dépôts d’eau à l’état solide dans les grands cratères situés de manière permanente aux pôles de la Lune, à l’ombre du Soleil. Ainsi, dans une multitude de microcratères, 60 % des dépôts seraient localisés dans le pôle Sud comme de récentes études l’ont révélé. Bien que personne ne s’aventure à donner des estimations précises, certains avancent un volume d’eau compris entre 100 millions et un milliard de tonnes pour chacun des pôles. À ce titre, le choix de la NASA d’installer la future base lunaire dans cette région de la Lune accrédite l’hypothèse d’une extraction de cette ressource essentielle pour pérenniser une présence humaine. Pour l’heure, toutefois, au-delà de la confirmation de la présence de la glace d’eau, la détermination de sa morphologie, concentration, distribution et abondance demeure indispensable, car le coût énergétique de son extraction dépend de sa nature. Ces données déterminent la concrétisation d’une présence humaine durable et l’exécution d’un plan d’exploitation de la ressource.

D’autre part, le sol sélène recèlerait d’importantes réserves d’hélium-3 (3He), dont le volume représenterait près de 2,5 millions de tonnes selon des chercheurs russes. Cet isotope non radioactif, rare sur Terre, pourrait potentiellement servir comme combustible pour des réacteurs à fusion nucléaire. Mais de tels réacteurs n’existent pas encore, et peu de gens se risquent à faire des pronostics sur le moment de leur avènement. Très hypothétique à ce jour, l’utilisation de l’hélium-3 à très long terme nécessiterait de concevoir un mode d’extraction rentable avec une infrastructure adéquate, et de pouvoir effectuer le transport vers la Terre.

Par ailleurs, l’exploitation minière soulève des enjeux juridiques majeurs alors que les États-Unis n’ont pas signé, au même titre que la Chine et la Russie, le traité sur la Lune (1979). Le 6 avril 2020, le président Donald Trump a publié un Executive Order dans lequel les États-Unis ne considèrent pas l’espace extra-atmosphérique comme un « bien commun mondial ». Les États-Unis souhaitent utiliser les ressources présentes, dont celles de la Lune.

Enfin, la NASA a dévoilé dans son programme Artemis l’architecture LunaNet, qui vise à développer un réseau de transferts de données similaire à celui en place sur Terre. Ce dispositif faciliterait le transfert de données entre la Terre et la Lune, ce qui permettrait notamment d’alerter les astronautes en temps réel lors de la survenue d’éruptions solaires par le biais d’instruments de météorologie spatiale. Complétée par des services de positionnement, de navigation et de datation, cette architecture sécuriserait les activités humaines sur la Lune.

Les limites d’un projet pharaonique

Revenir sur la Lune implique des efforts budgétaires significatifs alors que les conséquences de la pandémie de Covid-19 pourraient durablement affaiblir les économies mondiales. Pour le secteur spatial, ses effets à moyen terme demeurent imprévisibles. Le budget 2021-2025 de la NASA pour le programme Artemis est assuré jusqu’en 2024, avec un montant de 28 milliards de dollars, dont 16 milliards exclusivement consacrés au module d’atterrissage lunaire.

Sur le plan politique, ce programme diffère de celui d’Apollo. Dans les années 1960, les États-Unis cherchaient à affirmer leur statut de superpuissance et le programme, dès son lancement, avait bénéficié d’un soutien politique bipartisan. Le programme actuel initié par la NASA, très coûteux, dépend du soutien du Congrès et des évolutions politiques américaines à long terme. Dès lors, ce programme nécessite pour sa réalisation un ancrage politique durable, ce que la Chine a réussi à établir depuis 2003 avec son programme d’exploration lunaire.

Aux incertitudes financières, s’ajoutent des verrous techniques et logistiques qui freinent la réalisation éventuelle des différents projets envisagés, à commencer par ceux liés à l’exploitation minière. Malgré les ambitions grandioses, l’absence d’infrastructures existantes complique la définition des plans d’action concrets réalisables.

Au début des années 2010, une bulle spéculative s’est formée concernant l’exploitation minière sur les astéroïdes. Cela permit, en 2016, à la société luxembourgeoise Planetary Resources d’obtenir auprès d’investisseurs privés une promesse de 50 millions de dollars après un tour de table pour cet ambitieux projet. Toutefois, l’argent de cette collecte de fonds n’est jamais arrivé, et le modèle économique de cette start-up n’a pas résisté. En 2018, ConsenSys, entreprise spécialisée dans la blockchain, rachète cette société et réduit progressivement les projets sensationnels. Pour la Lune, un appel d’air similaire existe à présent avec la société américaine Moon Express qui a levé 65,5 millions de dollars pour mener des vols commerciaux. La société japonaise Ispace a réuni 122,2 millions de dollars pour y exploiter des ressources.

Ces percées parmi les investisseurs privés représentent-elles une bulle spéculative ou s’inscrivent-elles dans une stratégie de très long terme où leurs contributions deviendraient indispensables pour les agences spatiales ?

La version originale de cet article a été publiée sur La Conversation, un site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées entre experts universitaires et grand public.

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José Halloy ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d&#39;une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n&#39;a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.