Samedi 11 août sur ARTE

Le samedi 11 août, ARTE consacre sa journée de télédiffusion au cosmos, à l’occasion de la « nuit des étoiles ». Plusieurs reportages sont consacrés à Mars, et notamment le documentaire en seconde partie de soirée, Thomas Pesquet : objectif Mars, à 22h45.

Ce 90-minutes retrace la mission de Thomas Pesquet dans l’ISS, en mettant l’accent sur les expériences médicales qui préparent le terrain pour les vols martiens. Le reste du reportage est tourné à Lanzarote dans les Canaries, où je participe au débat pour expliquer les obstacles à surmonter afin de poser des équipages sur la planète rouge.

Un « géologue » en route pour Mars

La NASA a lancé avec succès, le 5 mai dernier depuis la base de Vandenberg en Californie (belle photo de Andy Fortson), la sonde Insight qui a pris la route de Mars pour s’y poser le 26 novembre, dans la région volcanique d’Elysium Planitia.

Le site d’atterrissage d’Insight, près du massif Elysium.

Son objectif est de déployer au sol, grâce à un bras robotique, un sismomètre pour mesurer les séismes martiens et une sonde thermique qui devrait s’enfoncer plusieurs mètres dans le sol (avec deux mètres, on serait déjà satisfait) pour mesurer le flux de chaleur qui monte du sous-sol—un flux non pas géothermique, car on est sur Mars, mais « aréothermique », « aréo » étant l’adjectif consacré à Mars en grec, comme « geo » l’est pour la Terre. Ondes sismiques et flux de chaleur devraient permettre d’affiner notre modèle de l’intérieur de Mars, une planète qui devrait révéler un gros noyau de fer, enrobé d’un manteau pierreux et d’une croûte de laves assez épaisse.

La sonde Insight, son sismomètre sous cloche et sa « taupe » foreuse pour l’emplacement du thermomètre.

On se souvient que le lancement de la sonde devait avoir lieu en 2016 et avait été reporté en raison d’un problème avec l’un des deux instruments : le sismomètre construit par les laboratoires français avait développé un problème d’étanchéité. Ce problème résolu et la phase critique du lancement ayant réussi, il faut maintenant espérer que l’atterrissage sur Mars, toujours critique, se passera sans encombre…

Philippe Lognonné de Paris VII Diderot, et son « bébé » : le sismomètre français.

La NASA patine, Musk affine

Depuis l’élection de Donald Trump, la NASA fait du surplace. Le candidat de l’administration à la présidence de la NASA, le républicain Jim Bridenstine, a été rejeté par les démocrates, et c’est ainsi un président par intérim, Robert Lightfoot, qui est en poste depuis plus de 400 jours… et qui part à la retraite. On s’avance vers un nouveau président par intérim. Et pendant ce temps-là, la NASA continue à plancher sur son projet de nouvelle station spatiale quelque part autour de la Lune, qui ne sert à rien.

Robert Zubrin propose toujours des solutions pratiques à moindre coût (© J. Lee/Staff)

De leur côté, les critiques se font entendre. Robert Zubrin, président de la Mars Society, souligne l’absurdité de ce Lunar Orbital Platform qui sert à justifier, entre autres, la poursuite du coûteux programme de fusée géante SLS de la NASA. Or, Zubrin précise qu’une fusée bien moins coûteuse est aujourd’hui opérationnelle : la Heavy Falcon de SpaceX (Elon Musk). Elle pourrait d’ores et déjà poser 12 tonnes de charge utile sur la Lune (pour rappel, le LEM Apollo transportait l’équivalent de 5 tonnes : son étage de remontée). Un premier Heavy Falcon poserait sur la Lune du cargo (panneaux solaires, automobiles, système de télécom) ; le second un habitat avec vivres et outils ; et le troisième poserait l’équipage avec son étage de retour sur Terre. Le tout pour moins d’un milliard d’euros par an, contre l’équivalent de 100 milliards (sur dix ans) pour le programme Apollo.

La stratégie lunaire de Robert Zubrin, basée sur les fusées Heavy Falcon de SpaceX


Quant à Elon Musk lui-même, il consacre désormais toute son énergie, son argent et son staff au développement de sa nouvelle fusée BFR de 4400 tonnes (106 m de haut, 9 m de diamètre, 31 moteurs-fusées à la base), pouvant satelliser jusqu’à 100 astronautes d’un coup, dans un habitacle plus grand qu’un Airbus A380. Une fois ce vaisseau en orbite, d’autres tirs de fusées identiques, en mode « tanker », viendraient faire le plein de ses réservoirs pour un élancement soit vers la Lune, soit vers Mars (150 tonnes de charge utile, astronautes compris). C’est cette versatilité, y compris la desserte de la Station Spatiale Internationale et le convoiement de gros satellites, qui financerait l’engin.

Le BFR s’auto-financerait en lançant des satellites

Les agences nationales veulent-elles reconquérir la Lune ? La fusée BFR s’y prêtera de bonne grâce. Mais c’est l’exploration de Mars qu’Elon Musk a en ligne de mire, et il confirme 2022 comme première date pour un atterrissage sur la planète rouge de deux vaisseaux-cargos, sans équipages dans un premier temps ; et 2024 pour deux nouveaux vaisseaux-cargos ET deux vaisseaux avec équipages !

L’entrepreneur annonce des progrès en ce sens, notamment la mise au point de son nouveau moteur Raptor à méthane et oxygène liquide, déjà tiré au banc d’essai pour des périodes dépassant 100 secondes. Musk précise que 40 secondes de combustion suffiront pour un atterrissage sur Mars : pour ce faire, un seul moteur serait nécessaire, alors que l’astronef du concept BFR en possèdera six.

Fusée BFR sur Mars. Un équipage dès 2024 ?

Pour le retour depuis Mars, il faut fabriquer le propergol sur place—tous les scénarios martiens y font appel, depuis le révolutionnaire Mars Direct de Robert Zubrin—et la charge utile que le BFR pourra rapporter sur Terre sera comprise entre 20 et 50 tonnes.

De beaux projets ? Les machines-outils ont déjà été commandées et la construction du BFR commence cette année…

La Tesla de Musk en route pour Mars !

Lancement de la Heavy Falcon de SpaceX, le 6 février 2018

Elon Musk a tenu son pari. Mardi 6 février à 15h45 heure de Cap Canaveral, sa nouvelle fusée Heavy Falcon a fait rugir le feu par ses 27 moteurs et effectué avec brio son vol de qualification, devenant le plus puissant lanceur américain depuis la regrettée Saturn V des missions Apollo. Comme une horloge, le lanceur—constitué de trois fusées Falcon accolées—a gagné une altitude de 50 kilomètres et Mach 7, avant que ne se détachent les deux boosters latéraux, et 90 kilomètres avant la séparation du dernier bloc propulseur du premier étage et l’allumage du second étage. Ce dernier, propulsé par un seul moteur, a continué la mise en orbite, avec éjection de la coiffe à 115 kilomètres d’altitude et 4 minutes de vol : la décapotable Tesla d’Elon Musk, avec un mannequin d’astronaute (Starman) casqué au volant, est alors apparu sur l’écran du centre de contrôle avec la Terre en arrière-plan, sa radio de bord jouant Space Oddity, le tube de David Bowie, sous les acclamations de la foule au centre de contrôle.

À 115 km d’altitude, la coiffe de la fusée se détache, exposant la décapotable Tesla d’Elon Musk et  son mannequin au vide du cosmos.

Au bout de 7 minutes, la phase de propulsion était achevée, le second étage et son insolite charge utile ayant atteint 170 kilomètres d’altitude et la vitesse de mise en orbite.
Entre temps, les trois corps cylindriques du premier étage retombaient vers la Terre : les deux boosters latéraux vers le point de départ à Cap Canaveral, et le corps central vers une péniche dans l’océan Atlantique. Les deux premiers mettaient à feu trois de leurs moteurs pour freiner leur descente et de façon synchronisée, tel un ballet de l’espace, se posaient comme des fleurs sur le pas de tir 14, huit minutes après leur décollage. Seul le corps principal qui devait se poser sur la barge a raté son approche (un seul moteur sur trois s’est allumé) et s’est écrasé en mer.

Le retour triomphal des deux boosters sur le pas de tir de Cap Canaveral.

Et ce n’était pas fini : après six heures en orbite terrestre, le second étage s’est rallumé, envoyant la décapotable et son mannequin en direction de la planète Mars. Le propulseur en a même fait de trop, et il est fort à parier que l’engin passera Mars en trombe pour s’enfoncer dans la ceinture des astéroïdes et y diffuser le tube de David Bowie.
Nous reviendrons dans un prochain blog sur le sens et la portée de ce premier test réussi, avec sa pointe d’humour et de poésie, de la nouvelle fusée Heavy Falcon…

Elon Musk vise Mars !

La nouvelle fusée Falcon Heavy de SpaceX—société spatiale dirigée par le fantasque et génial Elon Musk—est sur son pas de tir de Cap Canaveral, prêt à partir dans une semaine… pour Mars !
Pour ce test inaugural de la plus puissante fusée jamais construite depuis la légendaire Saturn V des vols Apollo et la Navette, le milliardaire vise en effet la planète rouge. Il en a les moyens, puisque le lanceur développe une poussée de 2.300 tonnes (pour une masse au décollage de 1.400 tonnes) soit 3/4 de la poussée de la Saturn V ou de la Navette Spatiale. Le Falcon Heavy peut donc mettre 64 tonnes en orbite basse, ou lancer 17 tonnes vers Mars (ou poser environ 3 tonnes à la surface de la planète rouge).

Test sur le pas de tir, le 24 janvier, des 27 moteurs du Falcon Heavy.

Pour ce vol inaugural, rien n’est dit que ce complexe assemblage de 27 moteurs Merlin (3 fusées Falcon liées ensemble, avec 9 moteurs chacun) fonctionnera. Le 24 janvier, l’impressionnante grappe de moteurs fut mise à feu sur le pas de tir durant 10 secondes, le temps de voir si tout fonctionnait, et le Falcon Heavy passa ce premier test avec succès. Désormais, le lancement est officiellement sur les tablettes pour le mardi 6 février.

Elon Musk lui-même a averti journalistes et public que c’est un premier vol d’essai et qu’il y a un fort risque qu’il échoue: c’est la règle du jeu. En tout cas il espère que le décollage se passera bien, et a mis sur pied plusieurs événements pour observer le lancement: 195 $ par personne (buffet et champagne inclus) pour assister au lancement depuis l’ancien centre de contrôle des vols Apollo, à cinq kilomètres du pas de tir, ou bien 115 $ depuis le centre des visiteurs avec DJ et jeux de plage. Comptez sur Elon Musk pour mettre l’ambiance.

La décapotable privée d’Elon Musk (une Tesla) en cours de montage sur le second étage de la fusée.

Mais le véritable clou du spectacle, si tout le vol se déroule à la perfection, consistera en un second allumage du second étage qui mettra alors le cap sur Mars, avec pour charge utile… la propre voiture décapotable d’Elon Musk, diffusant par radio, tout au long du chemin, le tube de David Bowie, Space Oddity. Comme quoi on ne s’ennuie pas avec l’excentrique milliardaire…

Regardez cette image et passez en même temps la chanson Space Oddity de David Bowie…

 

Quitter enfin l’orbite terrestre !

Robert Lightfoot, président par interim de la NASA, vient d’annoncer la fin programmée de l’ISS (photo CNN)

La nouvelle est tombée en cette fin janvier : la NASA est décidée à mettre fin à la longue aventure de la Station Spatiale Internationale (ISS) en 2025. Cela laisse encore sept ans aux ingénieurs et aux scientifiques pour faire fructifier la Station, mais met un terme aux rallonges à répétition du programme. La motivation principale, c’est de transférer le gros du budget des vols pilotés vers le nouvel objectif américain : une petite station d’exploration à proximité de la Lune (Deep Space Gateway) dont l’assemblage pourrait commencer dès 2022, avec le retour d’astronautes américains autour de l’astre des nuits. Pour les supporters d’une exploration interplanétaire, humaine, c’est un bon signal, quoique la planète Mars n’est pas encore officiellement sur les tablettes. Mais il fallait d’abord prendre la courageuse décision d’arrêter l’ISS. C’est désormais chose faite.

Encore sept ans de service, puis au-revoir l’ISS…

Encore de la glace sur Mars

De l’eau sur Mars : ce n’est un secret pour personne qu’il y en a à la pelle, sous forme de glace, aux deux pôles—suffisamment, si elle fondait, pour couvrir toute la planète rouge (si elle était une boule lisse sans relief) d’une mer profonde de plusieurs dizaines de mètres. En l’état, vue la topographie martienne, cet océan se rassemblerait dans le grand bassin de l’hémisphère nord.

Falaises de glace aux moyennes latitudes photographiées par le satellite martien MRO. (MRO, Colin M. Dundas et al.)

Ce qu’un nouveau travail de recherche, dirigé par Colin Dundas de la US Geological Survey et ses co-auteurs, vient de mettre en évidence, c’est qu’il y a énormément de glace également aux latitudes moyennes de la planète, centrée vers 55° nord et sud, c’est-à-dire aux latitudes correspondant sur Terre à l’Écosse et au Danemark. L’étude a été conduite sur des images à haute résolution, prises par le satellite martien MRO, sur huit sites où le terrain a été érodé en falaises qui montrent une vue en coupe du sous-sol. Or y apparaît, sous moins d’un mètre de sol, une couche de glace épaisse de plus de 100 mètres. Il s’agirait de neige compactée, à l’époque où le changement climatique martien, bien modélisé d’après les calculs des « cycles de Milanković » de la planète rouge, aurait favorisé les précipitations neigeuses sur les hautes à moyennes latitudes plutôt que directement aux pôles.

L’une des falaises de glace, dues au changement climatique, a été observée dans le cratère Milankovic—quel à propos!—à proximité du volcan Olympus Mons. Installer une base à mi-chemin serait une aubaine pour les futurs explorateurs…

C’est une aubaine pour l’exploration humaine de Mars. L’accès à des ressources en eau pour la base serait automatique et facile près des pôles, mais gâché par la nuit hivernale très longue à ces endroits. Que des ressources similaires existent par 55° de latitude rend la colonisation beaucoup plus facile, avec des heures d’insolation satisfaisantes en toutes saisons. Même pas besoin de moyens sophistiqués pour atteindre la glace : il n’y a qu’à creuser quelques décimètres seulement. Quant à l’intérêt scientifique, il est tout aussi important, car carotter cette centaine de mètres de glace donnera un aperçu du climat martien sur le dernier million d’années—l’âge à laquelle cette glace a dû se former…

Test de forage martien en Islande, conduite par la doctorante Ali Bramson (université de l’Arizona).

Objectif Lune… ou à peu près

Directive lunaire signée, avec l’astronaute Harrison Schmitt derrière le document, et Buzz Aldrin à droite.

Donald Trump vient de signer en ce 11 décembre 2017 une directive de son Conseil de l’Espace, enjoignant la NASA et les Etats-Unis à reprendre des vols habités vers la Lune, et éventuellement vers Mars. On connaît le projet concocté par la NASA qui consiste à assembler une mini-station orbitale entre la Terre et la Lune, censée desservir les projets—éventuels eux-aussi—de poser hommes ou robots à sa surface. Un projet aussi flou que le financement ou le calendrier du projet, que Trump et son Conseil se gardent bien de préciser. Autant dire : du vent.

Le « Deep Space Gateway », station orbitale proche de la Lune et sans but précis

La cérémonie de signature de la directive était d’autant plus pénible à voir qu’y était invité Harrison « Jack » Schmitt, dernier astronaute Apollo à avoir marché sur la Lune, il y a 45 ans jour pour jour. « Aujourd’hui, nous nous engageons qu’il ne sera pas le dernier » déclara Trump, avant d’ajouter que des astronautes pourraient aussi se poser ailleurs, et se tournant vers Schmitt : « Qu’en penses-tu, Jack, on va trouver d’autres endroits là-haut ? »
« Oui, on devrait » se hasarda à répondre Schmitt, avant de répéter le credo de l’administration : « Apprenons de la Lune. »
À en écouter leurs responsables gouvernementaux, on n’est pas près d’aller sur Mars.

Elon Musk et sa roadster Tesla dont il va devoir se séparer…

Par contraste, dans le secteur privé, Elon Musk et sa société SpaceX ne ratent pas une occasion d’y aller. Comme au mois de janvier ils vont finalement tester en vol pour la première fois leur nouvelle fusée poids-lourd Falcon Heavy (sans charge utile attitrée), et qu’il y assez de propergol dans le second étage pour propulser une lourde masse hors du champ de gravité terrestre, pourquoi ne pas envoyer quelque chose vers Mars ? Il est évidemment trop tard pour concevoir une sonde, sans budget de surcroît, de sorte que l’idée est venue au fantasque Elon Musk d’y envoyer sa propre voiture de sport—une roadster Tesla pimpant rouge—et cela uniquement pour le fun. Histoire de faire jaser. On peut imaginer la tête que ferait une intelligence extraterrestre, si elle découvrait l’improbable décapotable de Musk dérivant dans l’espace. Au moins y verrait-elle une manifestation de l’humour terrestre, alors qu’à la vue de la future station lunaire de l’administration Trump, ni sur la Lune, ni trop loin quand même, elle aurait sans doute du mal à décider si c’était une autre blague ou non…

Elon Musk revoit sa copie

Écorché du nouveau vaisseau « BFR » : le second étage de 1300 tonnes pouvant mettre 150 tonnes de charge utile en orbite. (© SpaceX)

Avec Elon Musk, il faut s’accrocher. Ses projets évoluent à la vitesse grand v, et un an après avoir présenté en octobre 2016 son vaisseau pharaonique ITS (International Transport System) de 10 000 tonnes, propulsé par 42 réacteurs au décollage (voir notre blog de l’époque), voilà que l’excentrique ingénieur revoit son projet à la baisse.

Dans sa nouvelle mouture baptisée BFR (Big Falcon Rocket ou Big Fucking Rocket pour les initiés), le premier étage passe de 6 700 tonnes, 78 m de longueur, 12 m de diamètre et donc 42 moteurs, à un « modeste » 3 000 tonnes, 58 m de longueur, 9 m de diamètre et 31 moteurs, dont la puissance unitaire a elle aussi été revue à la baisse, de 350 à 175 tonnes de poussée chacun. Le second étage ou « vaisseau » n’a plus que 7 moteurs « bridés » au lieu des 9 gros moteurs du projet initial, et ne pèse plus que 1 300 tonnes au lieu de 2 100 tonnes. Résultat des courses : ce sont 150 tonnes de charge utile plutôt que 300 tonnes qui peuvent être lancés en orbite basse. Cela reste tout de même comparable à la Saturne V des missions Apollo, c’est-à-dire que ce sera le plus gros lanceur du monde.

Le premier étage ou « booster » ne comprend plus que… 31 moteurs à méthane et oxygène liquide.

Le reste de l’architecture est inchangé : le premier étage est récupéré, se reposant à la verticale sur son pas de tir, tout comme le second étage —le vaisseau spatial en lui-même.

Les raisons du changement d’échelle : le réalisme technique d’abord, des moteurs moins puissants étant plus faciles à construire. Le réalisme économique ensuite : un engin du nouveau calibre proposé trouvera plus d’applications, en orbite terrestre basse et en banlieue lunaire, que la première version qui avait uniquement la colonisation de Mars comme objectif. Ainsi Elon Musk pense rendre sa fusée rentable dès sa mise en service, de par sa versatilité.

Le nouvel engin de SpaceX pourrait même desservir la Station Spatiale Internationale (gros engin à vitres panoramiques, à droite, avec une capsule Dragon au centre, pour comparaison).

Son calendrier reste des plus ambitieux, puisqu’il lancera la construction du premier exemplaire avant l’été 2018, accomplira les premiers tests atmosphériques de son engin dans la foulée, et—fidèle à ses ambitions martiennes—lancera un premier vol non-piloté vers Mars en 2022, et le premier vol avec passagers vers la planète rouge en 2024.

Pour se concentrer totalement sur son projet, Elon Musk et sa société SpaceX arrêtent tous travaux de développement de la capsule Dragon—le petit vaisseau intérimaire qui devait se poser sur Mars à l’horizon 2020—et annoncent même que leur ligne précédente de fusées à succès (les Falcon 9 et Falcon Heavy) sera elle aussi mise à la retraite pour faire place au nouveau-venu. Plus que jamais avec Elon Musk, c’est une affaire à suivre…

La science ? Après tout, qu’est-elle, sinon une longue et systématique curiosité ? André Maurois