La NASA a récemment annoncé les astronautes qui composeront le Artémis II équipage. Cette mission verra l’équipage de quatre personnes effectuer un vol circumlunaire, similaire à ce que l’équipage sans équipage Artémis I mission accomplie, et retour sur Terre. Cette mission ouvrira la voie au retour tant attendu sur la Lune en 2025, où quatre astronautes s’envoleront vers la Lune, et deux (“la première femme et la première personne de couleur”) se poseront à la surface à l’aide du Vaisseau spatial HLS. Ces missions font partie du plan de la NASA visant à établir un programme “d’exploration et de développement lunaires soutenus”.
Comme la NASA le souligne depuis plus d’une décennie, le programme Artemis fait partie de leur architecture de mission “Moon to Mars”. Le mardi 18 avril, la NASA a publié les résultats de son premier examen du concept d’architecture (ARC 2022), une analyse robuste conçue pour s’aligner sur sa stratégie globale de mission et définir l’architecture de support. Cela comprenait un document d’architecture et un résumé fournissant une image détaillée de l’architecture et du processus de conception de la mission, ainsi que six livres blancs à l’appui qui traitaient de certaines des plus grandes questions concernant l’exploration et l’architecture.
L’architecture de mission à long terme de l’agence comprend le matériel nécessaire aux missions humaines sur la Lune et Mars, notamment des fusées, des engins spatiaux, des rovers, des combinaisons spatiales, des relais de communication, etc. Il désigne également les types d’opérations nécessaires pour tester ces éléments et développer l’expertise nécessaire pour que tout fonctionne ensemble comme un système unique. L’ARC 2022 précise également comment les éléments de la mission seront progressivement développés et livrés à la Lune et à Mars pour des missions à long terme, classées par l’homme, dans l’espace lointain.
L’ARC 2022 a été menée par la Direction des missions de développement des systèmes d’exploration (ESDMD) de la NASA en janvier 2023 pour examiner les objectifs révisés Lune vers Mars. Ce document, publié en septembre 2022, a établi des balises pour l’allocation des investissements par la NASA et ses partenaires commerciaux et internationaux des agences spatiales. L’agence a commencé à développer son ARC fin 2022 pour examiner comment ces objectifs peuvent être distillés en éléments architecturaux spécifiques qui peuvent fonctionner ensemble pour accomplir des missions humaines.
Le processus a commencé avec le vice-président Harris, président du Conseil national de l’espace (NSC), demandant à la NASA d’élaborer un plan pour une architecture de surface lunaire initiale comprenant des partenariats commerciaux et internationaux. Comme l’a déclaré Pam Melroy, administratrice adjointe de la NASA, dans un récent communiqué de presse de la NASA :
“Notre premier examen du concept d’architecture est une étape importante qui aidera notre stratégie Moon to Mars à se déployer à travers les objectifs des missions à court et à long terme. Nous sommes alignés avec des partenaires vers un avenir d’opportunités économiques élargies, de découvertes scientifiques et d’une plus grande activité sur et autour de la Lune, et avec des possibilités illimitées plus profondément dans le système solaire.
Objectifs
Conformément aux objectifs révisés de Moon to Mars, la NASA a établi quatre grandes catégories pour atteindre ses objectifs d’exploration. Ceux-ci inclus Science, Infrastructure, Transport & Logementet Opérations, dans lequel 63 objectifs ont été divisés en dix buts. Celles-ci comprenaient :
- Sciences lunaires et planétaires
- Héliophysique
- Sciences humaines et biologiques
- Physique et sciences physiques
- Habilitation scientifique
- Sciences appliquées
- Infrastructure lunaire
- Infrastructures martiennes
- Transport et Habitation
- Opérations
Pour décomposer ces objectifs, la NASA a souligné la nécessité de systèmes d’exploration spatiale capables d’assurer la sécurité des astronautes lors des transits vers la Lune, Mars et l’espace lointain ; le besoin de systèmes de support de vie biorégénératifs (BRLSS), la production alimentaire, la production et la distribution d’énergie (faisant écho au programme Kilopower de la NASA) et des études sur les effets physiologiques à long terme de la microgravité, des radiations et de l’environnement de l’espace, de la Lune et de Mars sur la physiologie humaine.
“Architecture de la droite”
Une fois les objectifs de l’architecture Moon to Mars de la NASA établis, l’ARC 2022 aborde les éléments de mission spécifiques et le processus de développement évolutif pour les atteindre. Ce processus est appelé « architecturer à partir de la droite », ce qui implique de commencer par les objectifs les plus larges et à long terme et de travailler en arrière pour s’assurer que chaque objectif est lié aux éléments nécessaires (voir le schéma ci-dessous). À partir de ces objectifs et buts, l’étape suivante (caractéristiques et besoins) consiste à identifier les caractéristiques, les activités et les capacités nécessaires à la mission pour satisfaire les buts et objectifs de la mission.
Ensuite, il y a les étapes interdépendantes connues sous le nom de Les fonctions et Cas d’utilisation, qui définissent les actions qu’une architecture de mission effectuerait pour compléter le cas d’utilisation souhaité, et les opérations qui doivent être exécutées pour produire la caractéristique et/ou le besoin souhaités (respectivement). À partir de là, la NASA en tire des éléments spécifiques, tels que des fusées, des rovers, des atterrisseurs, des engins spatiaux, des habitats et d’autres véhicules et technologies liés à la mission. Pour l’ARC 2022, ces éléments ont été divisés en quatre segments qui couvrent le programme Artemis et comment il conduira aux premières missions vers Mars.
Retourner sur la Lune (pour rester !)
D’abord, il y a le Segment de retour lunaire humain, qui traite des capacités, systèmes et opérations initiaux qui établiront une présence humaine sur et autour de la Lune. Cela comprend le système de lancement spatial (SLS), le vaisseau spatial Orion, les éléments centraux de la passerelle lunaire, le système d’atterrissage humain (HLS), les combinaisons spatiales du système d’activité extravéhiculaire d’exploration (xEVA) et les nombreuses communications et autres systèmes qui les relient. . Ces éléments entrent tous en jeu pour le retour proposé de la NASA sur la Lune, aboutissant au Artémis III missions en 2025.
Deuxièmement, il y a Exploration fondamentale, qui continuera à utiliser les capacités établies dans le premier segment et initie de nouveaux systèmes pour étendre la durée des missions et les types d’opérations de surface que les astronautes peuvent effectuer. Cela comprendra l’ajout de modules supplémentaires à la passerelle et la livraison d’éléments d’habitation et de mobilité en surface (le Camp de base d’Artemis). Ceux-ci permettront également des simulations de mission sur Mars et valideront les technologies utilisées pour explorer la surface martienne et mener des recherches scientifiques.
Troisièmement, il y a le Exploration lunaire soutenue segment, où la NASA vise à créer une «future opportunité économique, une découverte scientifique élargie et une plus grande participation sur et autour de la Lune» avec ses partenaires internationaux. Les objectifs spécifiques de ce segment comprennent l’amélioration de la production et du stockage d’électricité, la production locale de propulseur, de consommables (nourriture et eau), de matériaux de construction, la production à grande échelle de biens et de services et le développement de systèmes d’habitation et de soutien pour soutenir des populations plus importantes.
Missions vers Mars
Dans la quatrième tranche, Des humains vers Mars, les choses deviennent un peu plus floues. Les auteurs de la revue reconnaissent que les éléments spécifiques pour envoyer des équipages sur Mars ne sont pas entièrement distillés et que plusieurs options sont explorées. Le développement futur de ces éléments dépend en fin de compte du profil de mission sélectionné par la NASA, qu’il s’agisse d’une option “orbite uniquement” ou d’une mission impliquant des astronautes se rendant à la surface et effectuant des opérations scientifiques. Néanmoins, l’examen souligne que certaines hypothèses et exigences minimales doivent être respectées.
Celles-ci comprennent une mission initiale avec un équipage de quatre personnes voyageant vers Mars, deux membres d’équipage descendant à la surface et des opérations de surface pendant 30 jours martiens (sols); envoyer des atterrisseurs pour pré-déployer la cargaison avant le débarquement de l’équipage ; créer une infrastructure de surface minimale (électricité et communications), mais pas d’habitat de surface ; et une mission où l’équipage transporte tout le propulseur dont il aura besoin pour un voyage aller-retour, ce qui signifie qu’il n’y aura pas de production de propulseur sur Mars. L’examen établit que d’autres questions concernant les profils de mission seront abordées dans les cycles d’analyse ultérieurs.
Selon Cathy Koerner, administratrice associée adjointe de la direction des missions de développement des systèmes d’exploration au siège de la NASA à Washington, « la NASA dispose désormais d’une base basée sur des objectifs sur laquelle construire nos plans d’exploration actuels et futurs. Notre approche est conçue pour garantir que l’exploration de la Lune et de Mars reste durable.
Il y a de nombreux points à retenir de cet examen, dont le moindre n’est pas le manque de définition des éléments nécessaires au-delà de 2025 et 2028. À ce stade, la NASA a préparé et planifié tout ce qui a précédé la première mission en équipage sur la Lune depuis le L’ère d’Apollon. Que suit le Artémis III La mission est quelque peu générale, mais les éléments essentiels (comme l’achèvement de la passerelle et le déploiement du camp de base Artemis) sont sur la planche à dessin et sur la bonne voie pour le développement.
Cependant, les éléments nécessaires aux opérations entre 2028 et 2033 (lorsque la première mission vers Mars est prévue) sont en attente depuis 2018-2019. Ceux-ci incluent le transport spatial profond, le système de propulsion électrique solaire (SEP) qu’il utiliserait, le camp de base de Mars et d’autres concepts qui ont été proposés depuis la loi d’autorisation de la NASA de 2010. Il y a aussi la question non résolue de savoir si oui ou non le nucléaire la propulsion est une option viable, car des recherches indiquent qu’elle ne sera pas prête d’ici 2033.
Comme le montrent les hypothèses et les exigences minimales, une mission “en orbite uniquement” est toujours possible, bien qu’aucun consensus n’ait été atteint sur cette question – comme l’indique le rapport Achieve Mars (AM) IX. Et, bien sûr, il y a la question de l’environnement budgétaire. Selon un éditorial de 2015 de deux anciens membres du personnel de la NASA, le financement de l’agence devrait être triplé pour réaliser l’architecture de la mission Moon to Mars d’ici 2033 (augmenté de 0,5% actuel du budget fédéral annuel américain à 1,5%).
En bref, il y a beaucoup de travail à faire si la NASA espère atteindre les objectifs de sa mission Moon to Mars. Mais avec l’achèvement du SLS, le succès de Artémis I, et l’annonce de l’équipage pour la mission Artemis II, il y a beaucoup d’excitation dans l’air. À mesure que nous nous rapprochons de 2033, les choses continueront à se mettre en place, les technologies mûriront et une image plus complète de l’architecture de la mission de la NASA émergera.
Lectures complémentaires: Nasa, ARC 2022
