La passerelle lunaire : construire le premier pas vers les étoiles

La prochaine station spatiale

Dans l'histoire de l'exploration spatiale, les stations spatiales ont constitué une étape importante, car elles ont permis aux agences spatiales de développer et de tester d'innombrables systèmes nécessaires à une présence à long terme dans l'espace. Elles nous ont également permis de comprendre l'effet de l'apesanteur sur le corps humain et ont fourni une structure sûre à partir de laquelle réaliser de nombreuses expériences scientifiques.

Alors que l'ISS devrait commencer à se désorbiter dans quelques années, il pourrait sembler que la station spatiale chinoise plus récente Tiangong, désormais ouvert aux astronautes non chinois, probablement la première à être construite par des astronautes russes, sera la plus grande structure habitée dans l'espace dans un avenir prévisible.

Les plans de la Chine doubler la station de 3 à 6 modules dans les années à venirCela porterait sa masse à 180 tonnes, soit seulement 40 % des 450 tonnes de l'ISS.

Source: Wikipédia

Mais c’est faux, car un projet bien plus ambitieux que l’ISS est en cours de construction : la Lunar Gateway.

Lunar Gateway est une pierre angulaire du programme Artemis, une série de missions dans l'espace lointain visant à ramener des astronautes occidentaux sur la Lune. Vous pouvez lire un aperçu des missions Artemis et de leur raison d'être dans «La mission Artemis : emmène-moi sur la Lune (encore une fois) ».

La Lunar Gateway deviendra à terme un point d'ancrage pour les futurs atterrissages d'Artemis sur la Lune et les missions associées. Elle sera également la première station spatiale lointaine, en orbite autour d'un autre corps céleste que la Terre, située à environ 350,000 210,000 km de la Terre (400 250 miles), alors que l'ISS orbitait à seulement XNUMX km au-dessus de nous (XNUMX miles).

Pourquoi construire la passerelle lunaire ?

Intégration dans la conception d'Artemis

Les missions Artemis visent des séjours de longue durée sur la Lune, pouvant durer plusieurs jours ou plusieurs semaines, et, à terme, une colonisation permanente du lieu.

Tu peux lire un compte rendu détaillé du programme Artemis dans le rapport dédié que nous avons publié récemment.

Cela signifie que beaucoup de matériel, de pièces détachées, de ravitaillement, de personnel et d'aide potentielle doivent être localisés à proximité immédiate des missions lunaires, et pas au moins à plusieurs jours de distance, même en supposant qu'une fusée soit prête à être lancée immédiatement. C'est pourquoi la mission Artemis IV sera, en grande partie, consacrée à la construction de la Lunar Gateway, une station spatiale en orbite autour de la Lune.

Source: Explorez l'espace profond

La date exacte du lancement d'Artemis IV n'est pas connue, le programme ayant subi des retards répétés. Actuellement, Artemis II est prévu pour avril 2026, Artemis III étant le premier atterrissage humain sur la Lune.

Le calendrier « pas avant 2027 » le site de la NASA dédié à Gateway devrait probablement être compris de manière plus réaliste comme une date 2028-2030.

La passerelle lunaire comme refuge

Lutter contre la poussière

Globalement, la NASA et les agences spatiales sont beaucoup plus à l'aise avec les séjours de longue durée dans les stations spatiales qu'à la surface de la Lune. Cela s'explique par leur grande expérience de réussite avec l'ISS.

En revanche, la Lune présentera une série de défis uniques.

Le premier facteur sera la présence de poussière lunaire. Contrairement à la poussière terrestre, l'absence d'atmosphère et d'érosion fait que la poussière lunaire est constituée de microparticules extrêmement coupantes et abrasives.

Source: Institut national de normalisation et de technologie

Cela risque d’endommager rapidement les combinaisons spatiales, les joints et l’équipement à la surface. Ainsi, disposer d’un espace sûr et exempt de poussière lorsqu’ils n’explorent pas la Lune pourrait être une bouée de sauvetage pour les astronautes d’Artemis.

« Les particules sont dentelées à cause de millions d’années d’impacts de micrométéoroïdes, collantes en raison des forces chimiques et électriques, et extrêmement petites. Même de petites quantités de poussière lunaire peuvent avoir un impact important sur les équipements et les systèmes. »

Josh Litofsky – Chef de projet menant une campagne de tests d'adhérence de la poussière lunaire Gateway

Les voyages réguliers vers la Lune pourraient également affecter la passerelle lunaire, si trop de poussière lunaire s'accumule après le retour des astronautes à la station, entraînant une accumulation de poussière à l'extérieur de la station (et, espérons-le, aucune à l'intérieur).

C'est pourquoi la NASA travaille sur le programme Gateway On-orbit Lunar Dust Modeling and Analysis (CARTE D'OR), qui devrait prédire comment la poussière peut se déplacer et se déposer sur les surfaces externes de Gateway.

Les premières simulations GOLDMAP ont montré que la poussière lunaire peut former des nuages ​​autour de Gateway, avec des particules plus grosses collant aux surfaces.

Offrir un camp à domicile

Un autre avantage de Gateway est qu'il offrira une importante capacité de stockage et d'espace habitable, sans nécessiter d'atterrissage sur la Lune. Cela permettra d'économiser de l'argent et des capacités techniques, grâce à une masse et un volume plus importants installés en orbite lunaire.

Enfin, en tant que station indépendante à proximité, elle offrira aux astronautes un emplacement de secours en cas de problème à la surface lunaire pendant l'exploration. Des micrométéorites ou des défaillances techniques pourraient rendre les habitats lunaires impropres à la vie, et les astronautes ne peuvent pas se contenter d'une capsule d'évacuation d'urgence comme sur l'ISS si cela se produit. Ils auraient besoin d'un camp de base le plus proche possible.

Outre ces missions critiques, la passerelle lunaire fournira également des services à la mission d'exploration de la Lune, tels que des télécommunications à haut débit, le stockage et le relais vers la Terre des échantillons de roche lunaire collectés, la numérisation de la surface de la Lune à la recherche de ressources comme l'eau, etc.

Présentation de l'architecture de la passerelle

Gateway sera constitué de 7 modules principaux, auxquels s'attachera Orion, la capsule transportant les astronautes de la Terre vers l'orbite lunaire :

• Le sas Crew & Science, fourni par les Émirats arabes unis, pour effectuer des sorties dans l'espace.
• Le Lunar-I-Hab, avec des locaux d'habitation et des moyens de survie, fournis par l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA).
• HALO, fourni par Northrop Grumman et la NASA, un logement pour l'équipage.
• Lunar View, également de l'ESA, avec espace de chargement et grandes fenêtres.
• Les systèmes d'alimentation et de propulsion, dont 60 kW d'énergie électrique provenant de panneaux solaires, la plus grande puissance jamais produite dans un vaisseau spatial.
• Le module logistique, destiné à la livraison de fret et aux futures expériences scientifiques, à l'intérieur et à l'extérieur de la station spatiale, sera basé sur le Dragon XL de SpaceX et optimisé pour transporter plus de cinq tonnes de fret vers Gateway en orbite lunaire.
• Le Canada fournira également le bras robotisé Canadarm3, qui pourra se déplacer vers différentes parties de la station.

Source: NASA

(Vous pouvez également voir un modèle 3D entièrement animé de la passerelle lunaire à ce lien.)

Construction de la passerelle lunaire

L'élément de puissance et de propulsion (PPE) sera construit par Maxes, et l'avant-poste d'habitation et de logistique (HALO) construit par Northrop Grumman (NOC ) et les deux seront d'abord lancés par la fusée Falcon Heavy de SpaceX.

HALO sera équipé d'une grande antenne, le système de communication lunaire HALO, développé par l'ESA. Le débit de communication sera de quelques Kb/s jusqu'à 25 Mb/s selon la distance, et la consommation sera de 600 W.

Le panneau solaire PPE sera fourni par la JAXA, qui l'équipera également de batteries pour les moments où la station spatiale ne sera pas exposée au soleil.

Source: NASA

HALO et PPE passeront environ un an à voyager vers l'orbite lunaire, en utilisant la propulsion solaire-électrique à haut rendement et la gravité de la Terre, de la Lune et du Soleil pour atteindre leur destination.

Ensuite, Artemis 4 amènera en orbite lunaire le vaisseau spatial habité Orion et la passerelle lunaire I-Hab, qui s'arrimera au module HALO.

Source: NASA

Le reste des modules sera apporté ultérieurement.

Artemis V transportera le module Lunar View et un vaisseau spatial du système d'atterrissage humain s'amarrera à Gateway.

Au cours de la mission Artemis VI, le sas pour l'équipage et les sciences de la passerelle fourni par les Émirats arabes unis Centre spatial Mohammed Bin Rashid, qui permettra les transferts d'équipage et de science vers et depuis le vide spatial.

La principale contribution du Canada sera le Canadarm3, un bras robotisé installé à l'extérieur de la passerelle lunaire. Il s'agit d'une mise à niveau par rapport à Canadarm1, qui a été installé sur chaque navette spatiale, et Canadarm2, qui a été installé sur l'ISS.

Il contribuera à entretenir, réparer et inspecter Gateway, à capturer les véhicules en visite, à aider les astronautes lors des sorties dans l'espace et à permettre la science sur l'orbite lunaire de Gateway.

Source: NASA

La forme ovale de la passerelle orbite permettra d'accéder aux zones des pôles Nord et Sud de la Lune pour des observations orbitales.

Expériences sur la passerelle lunaire

Bien que le rôle principal de Gateway soit de soutenir les missions d’exploration habitée de la Lune, il réalisera également ses propres expériences scientifiques.

Une grande partie des recherches scientifiques initiales menées à bord de la station spatiale Gateway se concentreront sur le rayonnement du Soleil et de l’espace lointain.

L'ESA fournira le réseau de dosimètres internes (IDA), avec des instruments fournis par la JAXA, pour étudier les radiations potentielles à l'intérieur de Gateway.

Pendant ce temps, la suite expérimentale de mesure du rayonnement environnemental héliophysique (HERMES) et le réseau européen de capteurs de rayonnement (ERSA) montera à bord de l'extérieur de HALO pour mesurer les radiations autour de la station spatiale.

Il s'agit d'un ensemble de données important à collecter, car la passerelle lunaire sera le tout premier habitat spatial à sortir de la magnétosphère protectrice de la Terre. Par conséquent, les niveaux de radiation seront plus élevés, et encore plus élevés lors des tempêtes solaires.

Source: NASA

Les instruments de rayonnement seront également actifs lorsque les composants de Gateway seront déplacés vers leur orbite lunaire, en passant par les ceintures de rayonnement de Van Allen, une zone autour de la Terre où les particules de haute énergie sont piégées par le champ magnétique de notre planète.

Ces mesures permettront aux scientifiques d’approfondir leurs connaissances sur la météo spatiale et de comprendre les risques posés par les radiations sur les personnes et les matériaux.

Ces informations seront cruciales pour toute future mission spatiale vers Mars, qui nécessitera plusieurs mois, voire plusieurs années de voyage dans l’espace lointain et une exposition similaire aux radiations.

Futur de la passerelle lunaire

Avec une durée de vie initialement prévue de 15 ans, il est probable que la mission principale du Lunar Gateway sera principalement l'exploration de la Lune.

Il se pourrait cependant que ce soit une étape pour la première expédition habitée vers Mars. La raison en est qu'à ce moment-là, l'ISS ne serait plus en service. Mais il serait tout à fait logique que les astronautes suivent une période de quarantaine et de formation en orbite avant le départ pour un voyage de plusieurs années. Ils pourraient ainsi d'abord être acheminés vers la passerelle lunaire, puis à bord du vaisseau spatial (ou peut-être du vaisseau spatial SpaceX ?) qui se rendra sur Mars.

D’ailleurs, la présence dans l’espace lointain d’un habitat entièrement fonctionnel équipé d’air, de nourriture, d’équipage, d’énergie et d’équipement pourrait faire de Lunar Gateway une bonne base d’opération pour tout travail d’assemblage humain potentiellement requis dans la préparation d’un futur vaisseau spatial martien.

Les habitats spatiaux du futur

Habitats hexagonaux

Avant d’entrer dans le domaine (toujours de la science-fiction) des habitats spatiaux massifs capables d’accueillir des centaines, voire des millions de personnes, la fabrication spatiale devra faire de sérieux progrès.

La première étape la plus probable est d’abandonner le système modulaire éprouvé utilisé pour l’ISS et la passerelle lunaire.

Au lieu de cela, l’assemblage des composants requis dans l’espace sera probablement beaucoup plus efficace.

Une option est celle proposée par l'Institut Aurelia :

« À mesure que l’humanité se rapproche de son statut d’espèce spatiale, nous dépasserons rapidement les petits tubes cylindriques qui ont caractérisé le premier siècle des vols spatiaux.

« L’avenir réside dans les structures auto-assemblables, adaptables et reconfigurables. »

L'idée serait d'utiliser des modules hexagonaux auto-assemblables pour construire des structures géodésiques massives, au lieu des modules cylindriques préfabriqués et assemblés sur Terre que nous connaissons mieux.

TESSERAE en est un exemple.

Source: Institut Aurélia

Cela permettrait d’exploiter la capacité de levage absolument énorme de fusées comme Starship (150 à 200 tonnes), à laquelle les concepteurs de stations spatiales n’avaient jamais eu accès auparavant.

Vous pouvez en savoir plus sur ce concept à partir de la publication scientifique initiale de 2016 écrit par un scientifique du MIT Ariel Ekblaw.

Un autre exemple est développé par Pensez orbital, cherchant à créer une structure semblable à un ballon de football dans l'espace, avec un diamètre de 4.5 à 20 m (15 à 65 pieds), créant un volume de 300 à 4000 3 mXNUMX.

Source: Pensez orbital

Habitats spatiaux gonflables

Pour l'instant, toutes les stations spatiales sont construites à partir de modules rigides, fabriqués et assemblés sur Terre. Un nouveau concept vient remettre en question cette conception, les habitats spatiaux gonflables.

Cette idée s'appuie sur les progrès réalisés dans la science des matériaux, comme Vectran, une fibre fabriquée à partir d'un polymère à cristaux liquides (LCP), un matériau 5 fois plus résistant que l'acier et 10 fois plus résistant que l'aluminium.

Lockheed Martin (LMT ) is je teste déjà ce concept, ainsi que ILC Dover, une filiale d'Ingersoll Rand (IR ) et Espace Sierra.

Cette idée de conception promet un espace habitable bien plus grand pour la même masse que les modules classiques. Elle peut également s'adapter au volume limité de la plupart des lanceurs, ce qui peut être une contrainte aussi critique que la masse totale pour les gros équipements.

Ces habitats gonflables pourraient être utilisés pour des stations spatiales, mais aussi pour des stations permanentes basées sur la Lune ou sur Mars.

Cycleur d'aldrine

Un descendant de la Porte Lunaire pourrait être un soi-disant Aldrin Cycler, ou Cycleur de Mars, qui serait en orbite permanente de telle manière qu'elle passerait régulièrement à proximité de la Terre et de Mars (en vert ci-dessous, le rouge étant l'orbite de Mars et le bleu celle de la Terre).

Source: Ethan MacDonald

De cette façon, vous pourriez construire une station spatiale permanente pour que les gens puissent transiter vers et depuis Mars avec des besoins en carburant minimes.

Il pourrait être doté d'un blindage anti-radiations plus solide et d'une production alimentaire locale, ainsi que de chambres et d'installations sportives plus confortables et plus spacieuses pour maintenir les gens en forme malgré l'absence de gravité.

Cela remplirait une fonction similaire à celle de la passerelle lunaire, en offrant un environnement plus sûr et plus spacieux aux astronautes qu'un vaisseau spatial, mais pour les missions d'exploration de Mars cette fois.

Une telle installation serait probablement indispensable pour tout développement de une économie martienne incluant tout transit de personnel ou tourisme spatial.

Utilisation des ressources in situ

Lever quoi que ce soit depuis l'orbite coûte toujours Des milliers de dollars au kiloCela est vrai pour la nourriture, l’eau et même l’air, et rend toute structure spatiale ou tout vaisseau spatial véritablement de grande taille extrêmement coûteux.

Et même si les lanceurs super-lourds comme le Starship optimisé deviennent monnaie courante et sont fabriqués en masse, ce coût restera probablement supérieur à 100-200 $/kilo.

Cela exclut certaines solutions qui seraient très efficaces mais nécessiteraient trop de matière, comme par exemple une couche d’eau d’un mètre d’épaisseur pour arrêter les radiations de l’espace lointain.

Cependant, si les ressources de la Lune ou d’un astéroïde pouvaient être utilisées, cela changerait complètement l’équation.

Par exemple, même une petite comète pourrait fournir des millions de tonnes d’eau, suffisamment pour construire des boucliers anti-radiations pour les habitats spatiaux et d’immenses fermes spatiales pour nourrir les astronautes sans avoir à extraire de la nourriture de la Terre.

On peut en dire autant des stations spatiales. À long terme, les panneaux et poutres en fer/acier/titane/aluminium produits en série constitueront probablement les éléments structurels des habitats spatiaux, les ressources brutes provenant de l’exploitation minière d’astéroïdes ou de fonderies basées sur la Lune. De même, Des bases lunaires pourraient être construites à partir de régolithe imprimé en 3D, au lieu de matériaux importés.

Conclusion

Lunar Gateway est un projet ambitieux, qui vise à réaliser de nombreuses premières : première station habitée dans l'espace lointain, première occupation permanente de l'orbite lunaire, première colonie hors de la Terre non en orbite basse terrestre (LEO).

En même temps, il s’agit d’un projet très similaire à l’ISS : il repose sur une collaboration multinationale, s’appuie sur la conception modulaire testée pour les stations spatiales précédentes et est conçu principalement à des fins d’expériences scientifiques et d’exploration spatiale.

Il se pourrait bien que ce soit également la dernière de ces stations spatiales, car des lanceurs plus grands ouvrent de nouvelles possibilités avec des philosophies de conception radicalement différentes.

Il pourrait s'agir de panneaux modulaires auto-assemblables, de stations gonflables, voire plus tard d'un envoi dans l'espace d'équipements miniers et de fonderies pour une fabrication in situ.

Mais aucun de ces projets ne se matérialisera sans la construction préalable de la Porte Lunaire, le moment où l'humanité sortira de la protection de la Terre et s'installera définitivement dans le vide, à des centaines de milliers de kilomètres de là.

Société liée à Artemis

Lockheed Martin

Lockheed Martin est l'une des plus grandes entreprises mondiales de l'aérospatiale et de la défense, que nous avons abordée en détail en novembre 2025 dans «Lockheed Martin (LMT) : un leader dans le domaine de la défense et de l'aérospatiale ».

En bref, c'est l'entreprise qui se cache derrière des avions comme le Hélicoptères Black Hawk ou la Le visa F-16, ainsi que des équipements de pointe comme le Le visa F-35, avions radar volants ou des avions logistiques comme le C-5 Galaxy & C-130J Super Hercules.

Source: Lockheed Martin

C'est également le producteur de certains des systèmes de missiles les plus importants de l'armée américaine, comme le JAASM, Javelot, ATACMS et HIMARS, en très forte demande suite à l’épuisement des stocks par le conflit en Ukraine.

C'est également un important fournisseur de systèmes de défense antimissile comme la marine ÉGIDE et de la THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) contre les missiles balistiques.

Source: Lockheed Martin

Mais l'entreprise ne se limite pas à la fabrication d'armes. Lockheed est le principal sous-traitant de la conception, du développement, des tests et de la production du vaisseau spatial Orion, qui est peut-être la partie la moins controversée de l'ensemble du programme Artemis.

Orion comprend Callisto, un système d'assistance IA à commande vocale, en partenariat avec Alexa d'Amazon (AMZN ), qui intègre également un test de support de chat vidéo depuis la Terre en collaboration avec Cisco (CSCO ).

Source: Lockheed Martin

Le programme pourrait-il être étendu grâce à des lancements moins coûteux et plus fréquents grâce à Starship ? Cela pourrait également stimuler la production d'Orion.

Également lié à Artémis, Lockheed a annoncé avoir terminé les tests critiques d'un prototype de panneau solaire lunaire qui peut fonctionner dans les pôles sud de la Lune. Cependant, perdu contre Leidos (LDOS ) le projet du programme de rover Artemis.

La société est active dans d’autres programmes spatiaux, comme le VA-R satellites météorologiques, la collecte d'échantillons d'astéroïdes par OSIRIS-REx, Sonde Jupiter Juin, un gilet de protection portable contre les radiations AstroRad,

Dans l’ensemble, des systèmes militaires clés aux véhicules et programmes spatiaux tout aussi importants, Lockheed Martin est à l’avant-garde de l’innovation américaine et semble avoir conservé une longueur d’avance bien plus grande que nombre de ses concurrents, les grands sous-traitants de la défense. L’entreprise devrait tirer profit des prochaines itérations du programme Artemis, ainsi que de nombreuses autres missions dans l’espace lointain et axées sur Mars à long terme.

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