La course à la Lune

L’exploration de la Lune commence avec le lancement des premiers programmes spatiaux dans les années 1950. Les programmes soviétique Luna et américain Ranger inaugurent une série de missions d’exploration au moyen de sondes spatiales dont l’objectif principal est de cartographier et d’identifier les principales caractéristiques de l’environnement lunaire. Cette phase culmine avec le premier pas de l’homme sur la Lune par l’Américain Neil Armstrong le 21 juillet 1969, dans le cadre de la mission Apollo 11. Les données recueillies confirment l’image qui s’était progressivement dessinée au xxe siècle d’un monde froid et mort.

• Apollo 1 (initialement AS-204) devait être la quatrième mission du programme Apollo et la première emportant un équipage. Elle n’eut jamais lieu car un incendie se déclencha dans le module de commande du vaisseau lors d’une répétition au sol en conditions réelles le 27 janvier 1967, provoquant la mort de son équipage constitué des astronautes Virgil Grissom, Edward White et Roger Chaffee.
• Apollo 4 (9 novembre 1967), mission non habitée, premier essai du lanceur Saturn V. La mission Apollo 4 est le premier vol du lanceur géant Saturn V. À cette occasion, un vaisseau Apollo effectue pour la première fois une rentrée atmosphérique qui restera la rentrée terrestre la plus rapide jusqu’à Stardust. Afin de recueillir un maximum d’informations sur le comportement de la fusée, 4 098 capteurs sont installés. Le premier lancement des Saturn V est un succès complet.
• Apollo 5 (22 janvier 1968 – 23 janvier 1968), mission non habitée, essai du lanceur Saturn IB et du module lunaire. La mission Apollo 5 doit permettre de tester le module lunaire dans des conditions de vol réelles, c’est-à-dire dans le vide spatial. Il s’agit en particulier de vérifier le fonctionnement de ses moteurs d’ascension et de descente, ainsi que sa capacité à effectuer les manœuvres de séparation prévues. La mission est également destinée à tester une manœuvre d’urgence consistant à mettre à feu les moteurs d’ascension sans avoir largué l’étage de descente (manœuvre d’interruption de la phase d’atterrissage). Malgré quelques caprices de l’électronique du module lunaire, le fonctionnement de celui-ci peut être validé par ce vol.

• Apollo 6 (4 avril 1968) mission non habitée, deuxième vol des Saturn V. La mission Apollo 6 est une répétition plus complète d’Apollo 4. Le test est peu satisfaisant : deux des moteurs J-2 du 2^e étage cessent prématurément de fonctionner ce qui ne peut être compensé que par une durée de fonctionnement prolongée des autres moteurs de l’étage. Alors que la fusée est sur son orbite de parking, l’unique moteur J-2 du 3^e étage refuse de se rallumer pour simuler l’injection sur une trajectoire lunaire. En sollicitant le moteur du vaisseau Apollo, les équipes de la NASA parviennent malgré tout à effectuer les tests attendus. Malgré ces péripéties, la NASA estima que désormais la fusée Saturn V et les véhicules Apollo pouvaient embarquer des équipages en toute sécurité.
• Apollo 7 (11 octobre 1968 – 22 octobre 1968). Apollo 7 est la première mission habitée du programme Apollo. Son but est de valider les modifications effectuées sur le vaisseau spatial à la suite de l’incendie d’Apollo 1 (CSM version 2). Une fusée Saturn IB est utilisée car le module lunaire ne fait pas partie de l’expédition. Au cours de son séjour en orbite, l’équipage répète les manœuvres qui seront effectuées lors des missions lunaires. Après avoir quitté l’orbite terrestre et effectué leur rentrée dans l’atmosphère, la capsule et son équipage sont récupérés sans incident dans l’Atlantique. C’était la première mission américaine à envoyer une équipe de trois hommes dans l’espace et à diffuser des images pour la télévision. La fusée Saturn IB ne sera plus utilisée par la suite dans le cadre du programme d’exploration lunaire.
• Apollo 8 (21 décembre 1968 – 27 décembre 1968). La mission Apollo 8 est le premier vol habité à quitter l’orbite terrestre. À ce stade d’avancement du programme, il s’agit d’une mission risquée car une défaillance du moteur du vaisseau Apollo au moment de sa mise en orbite lunaire ou de son injection sur la trajectoire de retour aurait pu être fatale à l’équipage d’autant que le module lunaire a été remplacé par une maquette. Mais les dirigeants de la NASA redoutent un coup d’éclat des Soviétiques pour la fin de l’année et décident de courir le risque. Les astronautes font au total dix révolutions autour de la Lune. Durant ce vol, ils réalisent de nombreux clichés de la Lune dont le premier lever de Terre. Apollo 8 permet pour la première fois à un homme d’observer directement la « face cachée » de la Lune. L’une des tâches assignées à l’équipage consistait à effectuer une reconnaissance photographique de la surface lunaire, notamment de la mer de la Tranquillité où devait se poser Apollo 11.
• Apollo 9 (3 mars 1969 – 13 mars 1969), Apollo 9 constitue le premier essai en vol de l’ensemble des équipements prévus pour une mission lunaire : fusées Saturn V, module lunaire et vaisseau Apollo. Pour la première fois, on baptise le vaisseau Apollo (Gumdrop) et le LEM (Spider), une décision destinée à faciliter les communications avec le sol lorsque les deux vaisseaux ont un équipage. Les astronautes effectuent toutes les manœuvres de la mission lunaire tout en restant en orbite terrestre. Le module lunaire simule un atterrissage puis réalise le premier rendez-vous réel avec le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent également une sortie extravéhiculaire de 56 minutes pour simuler le transfert d’équipage du module lunaire au vaisseau Apollo en passant par l’extérieur (manœuvre de secours mise en œuvre en cas d’amarrage infructueux entre les deux vaisseaux). En outre, ils testent l’utilisation du module lunaire comme « canot de sauvetage » dans la perspective d’une défaillance du vaisseau Apollo ; c’est cette procédure qui sera utilisée avec succès par l’équipage d’Apollo 13.
• Apollo 10 (18 mai 1969 – 26 mai 1969), Les dirigeants de la NASA envisagèrent que cette mission soit celle du premier atterrissage sur le sol lunaire, car l’ensemble des véhicules et des manœuvres avait été testé sans qu’aucun problème majeur n’ait été détecté. Mais, dans la mesure où les Soviétiques ne semblaient pas préparer de mission d’éclat, ils préférèrent opter pour une dernière répétition au réalisme encore plus poussé. Peu après avoir quitté son orbite terrestre basse, le vaisseau Apollo, surnommé « Charlie Brown », exécuta la manœuvre d’amarrage au LEM. Après s’être séparé du troisième étage de Saturn V, il effectua une rotation à 180° puis amarra son nez au sommet du module lunaire avant de l’extraire de son carénage. Une fois le train spatial placé en orbite autour de la Lune, le module lunaire, surnommé « Snoopy », entama la descente vers le sol lunaire qui fut interrompue à 15,6 km de la surface. Après avoir largué l’étage de descente non sans quelques difficultés dues à une erreur de procédure, le LEM réalisa un rendez-vous avec le vaisseau Apollo. La mission reproduisit les principales étapes du vol final, à la fois dans l’espace et au sol. Young était aux commandes du vaisseau Apollo alors que Stafford et Cernan occupaient le module lunaire.
• Apollo 11 (16 juillet 1969 – 24 juillet 1969) Les missions lunaires
• Le 21 juillet 1969, les astronautes Neil Armstrong et Buzz Aldrin, après un atterrissage mouvementé dans la mer de la Tranquillité, font leurs premiers pas sur la Lune. Armstrong, qui est le premier à sortir du module lunaire, prononce sa phrase devenue depuis célèbre « C’est un petit pas pour [un] homme, [mais] un bond de géant pour l’Humanité » – « That’s one small step for [a]95 man; one giant leap for mankind ». L’objectif principal de la mission était de réussir l’atterrissage. L’équipage installe une version simplifiée de la station scientifique ALSEP et la sortie extravéhiculaire, au cours de laquelle 21,7 kilogrammes de roche et de sol lunaires sont collectées, ne dure que 2 heures 30. Après un séjour de 21 heures 38 sur le sol lunaire, le module lunaire décolle sans encombre. À leur arrivée sur Terre, l’équipage et les échantillons lunaires sont placés en quarantaine durant 21 jours pour éviter une éventuelle contamination terrestre par des virus extraterrestres, une procédure exigée par les scientifiques qui sera abandonnée à partir d’Apollo.
• Apollo 12 (14 novembre 1969 – 24 novembre 1969) 32 secondes après son décollage, la fusée Saturn V est frappée par la foudre, entraînant une perte temporaire de la puissance électrique et des instruments du module de commande, mais l’équipage réussit à redémarrer ce dernier et poursuivre la mission. Le module lunaire fait un atterrissage de précision dans l’Océan des Tempêtes à 180 m de la sonde spatiale Surveyor 3 dont certains éléments seront ramenés à Terre pour évaluer l’incidence de leur séjour prolongé sur le sol lunaire et dans le vide. Charles Conrad et Alan Bean installent une station scientifique automatisée ALSEP, mènent à bien des observations géologiques et prennent de nouvelles photographies de la Lune et de sa surface. Ils recueillent également 34,1 kg d’échantillons du sol lunaire. Durant ce séjour sur le sol lunaire de 31 heures 31 minutes, les deux astronautes réalisent deux excursions d’un total de 7 heures 45 minutes parcourant ainsi 2 km à pied et s’éloignent jusqu’à 470 m du module lunaire. De nombreuses améliorations ont été réalisées en particulier dans la précision de l’atterrissage par rapport à la mission Apollo 11. Les résultats sont si positifs qu’on projette d’envoyer Apollo 13 dans une zone plus accidentée.
• Apollo 13 (11 avril 1970 – 17 avril 1970) La mission est interrompue à la suite de l’explosion d’un réservoir d’oxygène liquide situé dans le module de service d’Odyssey durant le transit de la Terre à la Lune, 55 heures 54 minutes après son envol. Le CSM est pratiquement hors service sans oxygène ni puissance électrique. Les astronautes n’osent pas se servir de son moteur pour manœuvrer. Ils se réfugient dans le module lunaire Aquarius dont ils utilisent les ressources et le moteur pour les manœuvres de correction de trajectoire qui permettent d’optimiser la trajectoire de retour vers la Terre. Heureusement, la trajectoire de transit Terre-Lune a été calculée pour que, en l’absence de manœuvre, le train spatial puisse revenir vers la Terre après avoir fait le tour de la Lune. Les astronautes réintègrent le vaisseau Odyssey immédiatement avant l’arrivée à Terre, larguent le module lunaire qui a servi de radeau de sauvetage avant d’effectuer une rentrée dans l’atmosphère sans encombre. L’explication de l’accident est déterminée sans ambiguïté : durant une vidange du réservoir d’oxygène, quinze jours avant le décollage, la gaine des fils électriques qui le traversent a fondu et ceux-ci se sont retrouvés entièrement dénudés. Lorsque Jack Swigert a actionné le brassage prévu du réservoir, des étincelles ont jailli et déclenché son explosion.
• Apollo 14 (31 janvier 1971 – 9 février 1971). Le début du transit vers la Lune est marqué par un incident qui manque d’interrompre la mission : l’équipage doit s’y reprendre à cinq reprises pour parvenir à amarrer le module CSM au module lunaire. Apollo 14 atterrit dans la région accidentée de Fra Mauro qui était l’objectif initial d’Apollo 13. Un des moments marquants de la mission se produit lorsque Alan Shepard, qui est le premier (et le seul) des astronautes du programme Mercury à marcher sur la Lune, tire deux balles de golf à l’aide d’un club emmené clandestinement. Shepard et Edgar Mitchell passèrent plus de neuf heures au cours de deux sorties à explorer une zone où la NASA pensait trouver des roches figurant parmi les plus anciennes. Ils ramènent 42,9 kg d’échantillons rocheux.
• Apollo 15 (26 juillet 1971 – 7 août 1971) Apollo 15 est la première mission à emporter un module lunaire alourdi grâce, entre autres, à l’optimisation du lanceur Saturn V. Le poids supplémentaire est principalement constitué par le rover lunaire Apollo et des consommables (oxygène et puissance électrique) embarqués à bord du module lunaire Apollo qui permettent d’allonger le séjour sur la Lune de 35 heures à 67 heures. David Scott et James Irwin passent 2 jours et 18 heures sur le sol lunaire. Au cours de leurs trois sorties extravéhiculaires, qui durent en tout 18 heures 36 minutes, ils parcourent plus de 28,2 km à proximité du Mont Hadley grâce au rover lunaire Apollo. Parmi les 76 kg de roches prélevées, les astronautes trouvent ce qu’on pense être un cristallin de la croûte lunaire originelle vieille d’environ 4,6 milliards d’années. Un petit satellite emportant trois expériences scientifiques est largué alors que le CSM est en orbite autour de la Lune. Worden fait une sortie spatiale de seize minutes dans l’espace alors que le vaisseau Apollo se trouve encore à 315 000 km de la Terre. Au retour, durant la descente vers le sol terrestre, un des trois parachutes se met en torche sans dommage pour l’équipage.
• Apollo 16 (16 avril 1972 – 27 avril 1972) Apollo 16 est la première mission à se poser sur les hauts-plateaux lunaires. John Watts Young et Charles Duke passent 20 heures 14 minutes sur la Lune, installant plusieurs expériences, parcourant 26,7 km à l’aide du rover lunaire et recueillant 95,4 kg d’échantillons rocheux. L’équipage largue un mini-satellite destiné à étudier les particules et le champ magnétique solaire.
• Apollo 17 (7 décembre 1972 – 19 décembre 1972) Apollo 17 est la dernière mission sur la Lune. L’astronaute Eugene Cernan et son compagnon Harrison Schmitt, un géologue civil américain, le seul astronaute scientifique du programme Apollo à avoir volé, sont les derniers hommes à marcher sur la Lune : ils y passent 22 h 05 min, parcourant grâce au rover lunaire 36 km dans la région des monts Taurus, près du cratère de Littrow. C’est l’équipage qui ramène le plus de roches lunaires (111 kg) et effectue la plus longue sortie extra-véhiculaire.

Premiers pas sur la Lune de Buzz Aldrin lors de la mission Apollo 11, photographié par Neil Armstrong (visible sur le reflet de la visière du casque d’Aldrin).

Synthèse des missions Apollo ayant séjourné sur la Lune

Mission lunaire	Année	Date du lancement	Date de l’atterrissage sur la Lunes	Durée des sorties extra-véhiculaires	Date du départ de la Lune	Date du retour sur Terre
Apollo 11	1969	16 juillet	20 juillet	2,5 heures (1 sortie)	21 juillet	24 juillet
Apollo 12	1969	14 novembre	19 novembre	7,75 heures (2 sorties)	20 novembre	24 novembre
Apollo 14	1971	31 janvier	5 février	9,3 heures (2 sorties)	6 février	9 février
Apollo 15	1971	26 juillet	30 juillet	19,1 heures (3 sorties)	2 août	7 août
Apollo 16	1972	16 avril	21 avril	20,25 heures (3 sorties)	24 avril	27 avril
Apollo 17	1972	7 décembre	11 décembre	22,1 heures (3 sorties)	14 décembre	19 décembre

Futur exploration de notre Lune

Objectif Lune : Artemis décolle le 29 août 2022 (La National Aeronautics and Space Administration (en français : « Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace »), plus connue sous son acronyme NASA, est l’agence fédérale responsable de la majeure partie du programme spatial civil des États-Unis. La recherche aéronautique relève également du domaine de la NASA. Depuis sa création le 29 juillet 1958, la NASA joue mondialement un rôle dominant dans le domaine du vol spatial habité, de l’exploration du Système solaire et de la recherche spatiale. Parmi les réalisations les plus marquantes de l’agence figurent les programmes spatiaux habités Apollo, la navette spatiale américaine, la Station spatiale internationale (en coopération avec plusieurs pays), les télescopes spatiaux comme Hubble et Kepler, l’exploration de Mars par les sondes spatiales Viking, Mars Exploration Rover, Curiosity et Perseverance, ainsi que celle de Jupiter, Saturne et Pluton par les sondes Pioneer, Voyager, Galileo, Cassini-Huygens et New Horizons)

Séquence de lancement de la mission lunaire Artemis I

L’anatomie de base de l’engin Artemis I comprend la fusée SLS, un véhicule géant orné du logo emblématique de la NASA, et le vaisseau spatial Orion, qui contient des charges destinées à l’exploration scientifique. Le SLS est surmonté d’Orion, comme un crayon avec une pointe.

https://www.nasa.gov/specials/artemis/

Toyota va construire un rover lunaire autonome qui permettra aux astronautes de voyager à la surface de la Lune sans combinaison spatiale, le Japon soulevant les enjeux face au regain d’intérêt international pour l’exploration lunaire. Le constructeur automobile japonais et l’agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) espèrent que le véhicule fera partie d’une mission sur la Lune entre 2029 et 2034.

Le rover à six roues, qui en est encore au stade de la conception, sera alimenté par une pile à combustible et pourra accueillir deux personnes — ou quatre en cas d’urgence — plusieurs semaines d’affilée, déclare Toyota, ajoutant qu’il aurait une autonomie de croisière de plus de 10’000 km.