Programme Constellation
Pour les articles homonymes, voir CXP.
| Pays | Etats-Unis |
|---|---|
| Agence | NASA |
| Statut | Abandonne |
| Nombre de missions | 0 |
| Capsules | Orion |
|---|---|
| Lanceurs | Ares I et Ares V |
| Bases de lancement | Complexe de lancement 39 |
| Debut | 2004 |
|---|---|
| Fin | 2010 (annulation) |
| Nombre de lancements | 0 |
|---|
Le programme Constellation (en anglais : Constellation Program, souvent abrege en CxP) est un programme d'exploration spatiale de la NASA annule en 2010, dont le principal objectif est l'envoi d'astronautes sur la Lune vers 2020 pour des missions de longue duree. Ce programme concretise la strategie spatiale americaine a long terme definie par le president George W. Bush en intitule Vision for Space Exploration visant a relancer l'exploration du Systeme solaire par des missions habitees. Le programme Constellation prevoit le developpement de deux nouveaux lanceurs -- Ares I et Ares V -- ainsi que de deux vehicules spatiaux : Orion et le module lunaire Altair.
Le programme, en 2009, prend beaucoup de retard sur son calendrier et son objectif est conteste par ceux qui considerent que la planete Mars doit etre des a present la prochaine etape de l'exploration spatiale. Le premier vol du lanceur Ares I, la mission Ares I-X, a lieu avec succes le . Fin 2009, le programme Constellation et le lanceur Ares I en particulier sont remis en cause par la commission Augustine chargee d'examiner le programme spatial habite americain. La commission exprime ses doutes sur la capacite de la NASA a tenir le calendrier adopte compte tenu du budget disponible et des choix d'architecture retenus. Plusieurs alternatives sont proposees, dont un lanceur derive de la navette spatiale, un lanceur habitable Delta IV ou Atlas V et un lanceur habitable prive.
Le president Barack Obama annonce le qu'il propose l'annulation du programme Constellation. Cette annulation est confirmee par le president le . Toutefois, le developpement du vaisseau Orion est poursuivi pour des missions au-dela de l'orbite basse qui sont programmees au debut des annees 2020. Le programme Artemis, qui reprend les objectifs du precedent, est lance en 2019.
Definition des objectifs (2004)
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Le , le president des Etats-Unis George W. Bush rend publics les objectifs a long terme assignes au programme spatial americain dans le domaine de l'exploration du systeme solaire et des missions habitees, formalises a travers le plan Vision for Space Exploration. La definition de cette strategie est dictee par deux motivations :
- il est necessaire de remplacer la flotte des navettes spatiales, vieilles de pres de trois decennies, qui ont, a deux reprises, explose en vol lors du lancement et lors de la rentree dans l'atmosphere terrestre, tuant leur equipage, et qui sont tres couteuses a lancer. Or, la Station spatiale internationale doit etre desservie en hommes et en materiel dans la phase actuelle de construction et lorsqu'elle sera pleinement operationnelle ;
- le president veut renouer avec le succes du programme Apollo en fixant des objectifs ambitieux a long terme et en engageant immediatement les moyens de les atteindre. Il souhaite remettre l'exploration spatiale par l'homme au premier plan.
Reprenant la demarche du president Kennedy, le president demande a la NASA d'elaborer un programme qui permette de realiser des sejours de longue duree sur la Lune d'ici 2020. L'experience acquise sur la Lune doit ensuite etre utilisee pour concevoir et lancer une mission habitee vers la planete Mars.
Par ailleurs, les vols des navettes spatiales doivent s'arreter en 2010, date a laquelle la station spatiale internationale doit etre achevee. Un nouveau vehicule spatial doit etre developpe pour desservir la Station spatiale internationale.
Programme Constellation
[modifier | modifier le code]Pour repondre a ces objectifs, la NASA reprend en grande partie le scenario du programme Apollo : un vehicule spatial (Orion) est charge de transporter l'equipage jusqu'en orbite lunaire (et de l'en ramener) tandis qu'un deuxieme vehicule, Altair, est destine a l'atterrissage sur la Lune et au retour vers Orion. Toutefois, la ou le programme Apollo utilisait le lanceur Saturn V pour envoyer les deux vehicules vers la Lune, le programme Constellation prevoit deux lanceurs dont l'un (Ares I) est destine au lancement de la capsule habitee tandis que l'autre (Ares V) place en orbite terrestre le module lunaire et le dernier etage du lanceur charge d'accelerer l'ensemble vers la Lune. En effet :
- la masse des vehicules spatiaux a envoyer vers la Lune s'est considerablement accrue pour repondre aux objectifs plus ambitieux du programme Constellation. L'envoi par un lanceur unique necessiterait de developper un lanceur nettement plus puissant que le lanceur Saturn V ;
- la technique des rendez-vous en orbite est parfaitement maitrisee par la NASA, ce qui permet d'envisager un assemblage en orbite des vehicules a destination de la Lune, scenario qui avait ete ecarte parce que considere comme trop risque a l'epoque du programme Apollo ;
- Orion doit etre utilise pour des missions non lunaires en particulier la desserte de la station spatiale internationale, ce qui necessite de disposer d'un lanceur de classe intermediaire.
Une deuxieme caracteristique du programme est le recours generalise a des composants existants afin de limiter le cout du programme. La NASA utilise, en les adaptant, des moteurs-fusees developpes pour le lanceur Saturn V, les propulseurs a poudre de la navette ainsi que de nombreuses installations au sol existantes. Enfin, il est prevu que plusieurs des composants du programme puissent etre reutilises apres remise en condition.
Les vehicules developpes sont les suivants.
Orion
[modifier | modifier le code]Orion est un vaisseau spatial habite qui devait etre utilise a la fois pour desservir la station spatiale internationale et pour les missions vers la Lune. Il est compose d'un module de commande pressurise qui peut transporter de quatre (Lune) a sept (station spatiale) astronautes et d'un module de service non pressurise qui assure la propulsion principale et les fonctions de support. Le module de commande reprend la forme conique du module de commande Apollo mais offre un volume de 15 m3 soit 2,5 fois celui du module Apollo. Au decollage, Orion est surmonte d'une tour de sauvetage chargee de mettre en securite le vehicule en cas d'echec du lancement. L'ensemble Orion a une masse de 20,5 tonnes, dont 8,5 tonnes pour le module de commande, 3,7 pour le module de service et 8,3 pour le carburant. Par ailleurs, Orion est le seul rescape du programme Constellation puisqu'il est reutilise dans son successeur, le programme Artemis.
Altair
[modifier | modifier le code]Altair est le module qui doit permettre aux astronautes de se poser sur la Lune puis d'en decoller, jouant un role analogue au module lunaire Apollo. Il est compose d'un etage de descente qui assure l'atterrissage sur la Lune d'une masse de 35 tonnes et d'un etage de remontee de 11 tonnes. La propulsion serait assuree par des moteurs utilisant un melange hydrogene liquide/oxygene liquide. Par rapport a son ancetre, le module lunaire Apollo, Altair dispose d'un espace habitable de 32 m3 (contre 6,5 m3 pour Apollo) et comprend un sas ne necessitant pas de depressuriser l'habitacle pour les sorties extravehiculaires. Altair doit assurer l'hebergement de quatre astronautes.
Ares I
[modifier | modifier le code]Ares I est le lanceur destine a placer en orbite terrestre le vehicule spatial habite Orion. Il permet de mettre 25 tonnes en orbite basse. Son premier etage est un propulseur a poudre de la navette spatiale americaine allonge (cinq segments au lieu de quatre), ce qui lui donne une forme plus elancee (94 metres de haut). Le deuxieme etage est un nouveau developpement utilisant un moteur-fusee J-2 du programme Apollo a la conception simplifiee et consommant un melange oxygene liquide/hydrogene liquide.
Ares V
[modifier | modifier le code]Ares V est un lanceur lourd, de la classe de l'ancien lanceur Saturn V. Culminant a 116 metres, sa capacite de lancement a ete calculee pour permettre le lancement des missions lunaires. Il peut placer 71 tonnes sur une trajectoire de transfert vers la Lune ou deposer 14 tonnes de fret sur le sol lunaire. Il est constitue de :
- un premier etage propulse par six moteurs-fusees RS-68 d'environ 300 tonnes de poussee consommant un melange hydrogene liquide/oxygene liquide herites du lanceur Delta IV ;
- deux propulseurs a carburant solide de la navette spatiale portes de quatre a cinq segments et demi. Ces boosters flanquent le premier etage et sont allumes au decollage ;
- un deuxieme etage utilisant le meme moteur J-2 que le lanceur Ares I. Baptise Earth Departure Stage (EDS), cet etage capable de redemarrer est charge des manoeuvres en orbite ainsi que de l'injection sur la trajectoire lunaire de l'ensemble Orion et Altair. Ares V sera egalement charge de lancer les modules d'habitation, vehicules et autres equipements necessaires aux missions de longue duree sur la Lune. La capacite d'emport exceptionnelle d'Ares V (188 tonnes en orbite basse) devrait egalement etre mise a contribution pour de nombreuses missions que les limitations des lanceurs actuels (25 tonnes et diametre de la coiffe) ne permettent pas de realiser : envoi de sondes spatiales lourdes dans le systeme solaire, mise en orbite des telescopes dotes d'une optique de 8 metres ou plus a des fins civiles ou militaires...
Missions types
[modifier | modifier le code]Les premieres missions du programme Constellation devaient assurer la desserte de la Station spatiale internationale. Vers 2020, les missions auraient ete vers la Lune, d'abord pour des sejours courts, puis pour des sejours de longue duree. Enfin, a une date non fixee (on evoquait 2037), les vehicules et lanceurs du programme devaient participer aux premieres expeditions vers Mars.
Desserte de la station spatiale internationale
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Avec l'arret des navettes spatiales, l'une des missions du programme Constellation est d'assurer la rotation des equipages de l'ISS. Le premier amarrage avec la station spatiale aurait du avoir lieu lors de la mission Orion 2.
Missions lunaires
[modifier | modifier le code]La mission lunaire type comprend un sejour sur la Lune de sept jours, soit quatre de plus que pour le programme Apollo. Les astronautes, au nombre de quatre, descendent tous sur le sol lunaire. A une echeance non fixee, les plans de la NASA prevoient le developpement d'un ensemble de modules (habitation, rover, autres equipements) deposes sur la Lune grace a plusieurs lancements d'Ares V (celui-ci peut << livrer >> jusqu'a quinze tonnes de fret sur le sol lunaire). Ces equipements doivent permettre de prolonger le sejour des astronautes pour des missions qui peuvent ainsi durer 210 jours. On envisage d'installer des avant-postes lunaires pres du pole Sud pour beneficier a la fois d'un ensoleillement plus important, donc de nuits plus courtes et de temperatures moins extremes. Les sondes lunaires Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) et Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) doivent par ailleurs confirmer la presence d'eau dans des zones situees a l'interieur de crateres qui sont plongees en permanence dans l'obscurite.
Missions vers Mars
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Deroulement du programme
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Le coeur du projet est le developpement du vehicule spatial Orion (en anglais CEV : Crew Exploration Vehicle) et du lanceur Ares I qui doivent tous deux permettre de remplacer la navette spatiale durant la phase d'exploitation de la station spatiale internationale. En effet, le recours aux lanceurs utilises par l'armee americaine (Delta IV et Atlas V) a ete definitivement abandonne.
Selon la planification etabli en 2008, la mission Orion 15 doit deposer le module Altair 2 sur la Lune en (la derniere presence humaine sur le sol lunaire date de lors de la derniere mission du programme Apollo : Apollo 17). Vers 2024, une base avancee habitee doit etre creee sur les flancs du cratere Shackleton, au pole Sud lunaire[1].
Avancement
[modifier | modifier le code]Vaisseau Orion
[modifier | modifier le code]En 2006, la NASA a fige l'architecture du vaisseau spatial Orion. Les propositions de deux societes sont etudiees : Lockheed Martin et Northrop Grumman. C'est Lockheed Martin qui remporte le contrat d'une valeur de cinq milliards de dollars. Les ingenieurs de la NASA travaillent avec des ergonomes pour construire le module de commande le plus fonctionnel possible.
Combinaisons spatiales
[modifier | modifier le code]Le , un contrat est passe pour la conception et la production des nouvelles combinaisons spatiales destinees a ce programme[2].
Lanceur Ares I
[modifier | modifier le code]Le premier vol d'un composant du programme est celui du lanceur Ares I-X. Cette version test du lanceur Ares I dont le deuxieme etage est inerte doit lancer des maquettes du module de commande Orion et de la tour de sauvetage. Il comporte un premier etage limite a quatre segments contre cinq pour le lanceur finalise. Ares-I-X doit neanmoins permettre de valider un grand nombre de choix techniques effectues (pilotage, separation des etages, comportement dynamique de la fusee, etc.) ainsi que les installations au sol et les procedures de lancement et la recuperation du premier etage. Le premier et seul lancement a eu lieu le .
Remise en question du programme
[modifier | modifier le code]A la suite de son investiture, le president americain Barack Obama demande a la commission Augustine, creee a cet effet le et composee de specialistes de l'astronautique issus de l'industrie de la recherche et de la NASA, d'examiner les consequences du retrait de la navette spatiale americaine sur le programme de la station spatiale internationale et d'effectuer une revue du programme Constellation confronte a la fois a des problemes budgetaires et de planification.
Le comite rend son rapport le . En ce qui concerne le programme Constellation, ses principales conclusions sont les suivantes :
- la NASA a besoin d'un complement budgetaire annuel de trois milliards de dollars pour pouvoir atteindre les objectifs fixes au programme Constellation[3] ;
- le lanceur Ares I rencontre des problemes techniques qui devraient pouvoir etre resolus mais sa mise au point tardive diminue fortement son interet. Le comite estime preoccupant le cout de production du vaisseau Orion par ailleurs soumis a de fortes contraintes (masse, cout de developpement)[4] ;
- le comite estime que la NASA doit s'appuyer de maniere plus importante sur les operateurs prives pour tout ce qui releve de l'orbite basse - lanceur, vaisseau cargo et capsule habitee - et se concentrer sur les objectifs situes au-dela de l'orbite basse ;
- le rapport confirme l'interet de l'exploration de Mars en tant que but du programme spatial habite, mais approuve la necessite d'une etape intermediaire qui pourrait etre l'exploration de la Lune ou certaines destinations intermediaires reconfigurables comme les points de Lagrange, les lunes de Mars, le survol d'un objet geocroiseur (flexible path)[5].
Abandon du programme
[modifier | modifier le code]Le president Barack Obama annonce le qu'il va proposer l'annulation du programme Constellation en avancant trois motifs : un budget en depassement, le retard pris sur les echeances et l'absence d'innovations integrees dans le projet. Le budget libere par l'arret du programme, complete par une enveloppe de six milliards de dollars, est ventile entre differentes activites de la NASA. Il s'agit principalement du developpement de nouvelles technologies spatiales, de l'extension de la duree de vie de la station spatiale internationale de 2015 a 2020 et de la realisation de nouvelles sondes automatiques d'exploration du systeme solaire. Ces fonds doivent egalement permettre de reconstruire le satellite Orbiting Carbon Observatory perdu le et de stimuler la prise en charge des programmes spatiaux par l'industrie privee comme SpaceX[6],[7]. Le , le president Obama approuve le << NASA Authorization Act 2010 >> qui confirme l'arret du programme Constellation[8].
Programme Artemis, successeur du programme Constellation
[modifier | modifier le code]Malgre l'abandon du programme Constellation, la NASA decide de poursuivre le developpement d'un nouveau lanceur lourd egalement derive de la navette spatiale, Space Launch System (SLS), et du vaisseau spatial interplanetaire Orion. Ces engins spatiaux doivent etre utilises pour realiser des missions interplanetaires d'une complexite croissante dans le but ultime de deposer des hommes sur Mars. La strategie ainsi definie, baptisee << Flexible Path >>, est beaucoup plus progressive que ce qui a ete envisage dans les projets martiens anterieurs. Avant de poser l'homme sur Mars, il est prevu de mener des missions autour de la Lune, sur des asteroides proches puis sur la lune martienne Phobos pour mettre au point les materiels et gagner en experience. Les premieres missions de SLS et Orion a destination de l'espace cis-lunaire sont progressivement definies au cours des annees suivantes. Toutefois la strategie d'exploration du systeme martien proprement dit reste vague[9].
A l'instigation du president americain Donald Trump, la date du retour de l'homme sur la Lune, que la NASA avait fixee a 2028 sans programmation clairement definie, est avancee de quatre ans en et ses objectifs sont precises, donnant naissance au programme Artemis. Celui-ci doit deboucher sur une exploration durable de notre satellite, c'est-a-dire l'organisation de missions regulieres dont l'aboutissement serait l'installation d'un poste permanent sur la Lune. Le programme doit egalement permettre de tester et mettre au point les equipements et procedures qui seront mises en oeuvre au cours des futures missions avec equipage a la surface de la planete Mars. La realisation des missions du programme Artemis necessite la mise au point ou le developpement de plusieurs engins spatiaux : le lanceur lourd Space Launch System (SLS) et le vaisseau spatial Orion dont la realisation a deja debute depuis plusieurs annees mais est marquee par des derapages budgetaires et calendaires reguliers, un vaisseau lunaire entierement nouveau Human Landing System (HLS) charge d'amener les hommes sur le sol lunaire et des missions robotiques chargees de realiser des reconnaissance et des etudes scientifiques complementaires. L'architecture des missions repose sur la future station spatiale Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) qui, placee en orbite autour de la Lune, servira de relais entre la Terre et la surface de la Lune. Pour remplir les objectifs ambitieux du programme Artemis dans le delai tres court qui lui est impose, la NASA sous-traite de maniere particulierement marquee la conception de composants importants (vaisseau lunaire HLS, modules de la station spatiale LOP-G, atterrisseurs des missions robotiques) ainsi que les prestations de lancement de ces engins et de ravitaillement de la station spatiale.
Selon le planning etabli en , Artemis 3, lancee en 2024, sera la premiere mission qui devrait amener un equipage mixte de deux astronautes sur la Lune pour un sejour d'une duree de six jours et demi. A compter de 2026 doivent etre menees des missions caracterisees par des sejours plus longs, un equipage au sol de quatre personnes au lieu de deux, plus d'equipements permettant d'etoffer le retour scientifique. Le vaisseau lunaire sera alors partiellement reutilisable. Les sites d'atterrissage retenus pour toutes ces missions se situent au pole sud de la Lune car les reserves de glace d'eau presentes dans les crateres perpetuellement a l'ombre presentent un interet strategique dans la perspective de missions de longue duree. Outre son delai tres serre, le projet rencontre un probleme budgetaire similaire a celui qui avait ete fatal en 2009 au programme Constellation qui poursuivait les memes objectifs. Courant 2019, une ligne budgetaire de 1,6 milliard de dollars a ete allouee a la NASA pour le projet alors qu'il va etre necessaire de disposer de six a huit milliards de dollars par an pour developper le programme. La tenue de cet objectif tres ambitieux dans un delai aussi reduit et sans qu'un budget lui ait ete clairement alloue, fait debat[10].
Notes et references
[modifier | modifier le code]- | << La base du cratere Shackleton >>, sur flashespace.com, (consulte le ).
- | (en) La NASA choisit de nouvelles combinaisons spatiales pour les astronautes de la capsule spatiale Orion, sur america.gov, 25 juin 2008.
- | (en) << Rapport final de la commission Augustine >> [PDF], NASA (consulte le ), p. 97.
- | (en) << Rapport final de la commission Augustine >> [PDF], NASA (consulte le ), p. 61.
- | (en) << Rapport final de la commission Augustine >> [PDF], NASA (consulte le ), p. 69.
- | (en) << Presentation du budget 2011 de la NASA par l'administrateur de la NASA Charlie Bolden >> [PDF], NASA, .
- | (en) << Synthese du budget 2011 de la NASA propose le 1 fevrier 2010 >> [PDF], NASA, .
- | (en) << Obama signs Nasa up to new future >>, BBC News, (lire en ligne).
- | (en) Chris Bergin, << Taking aim on Phobos - NASA outline Flexible Path precursor to man on Mars >>, sur nasaspaceflight.com, .
- | Remy Decourt, << Artemis : la Nasa est contrainte de reportee ses vols habites sur la Lune >>, sur Futura, .
Voir aussi
[modifier | modifier le code]Bibliographie
[modifier | modifier le code]- (en) Erik Seedhouse, Lunar Outpost : The Challenges of Establishing a Human Settlement on the Moon, Springer Science & Business Media, , 300 p. (ISBN 978-0-387-09747-3, lire en ligne).
- Robert Zubrin, Cap sur Mars: un plan pour l'exploration et la colonisation de Mars par l'Homme, Les Editions Henri Goursau, , 397 p. (ISBN 978-2-904105-09-8, presentation en ligne).
- Charles Frankel, L'Homme sur Mars : Science ou Fiction ?, Dunod, , 232 p. (ISBN 978-2-10-052982-7, presentation en ligne).
Articles connexes
[modifier | modifier le code]Liens externes
[modifier | modifier le code]Sur les autres projets Wikimedia :
- Programme Constellation, sur Wikimedia Commons
- (en) Site officiel du programme Constellation.
- (en) NASA - Preparatifs d'un retour sur la Lune, sur YouTube.
- << Historique actualise du programme Constellation annee par annee >>(Archive.org * Wikiwix * Google * Que faire ?) (consulte le ).
- Des colons sur la Lune en 2020, Le Figaro, 5 decembre 2006.
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| Aire de lancement | Centre spatial Kennedy, complexe de lancement 39 | |
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| La premiere date est celle du lancement du lancement (du premier lancement s'il y a plusieurs exemplaires). Lorsqu'elle existe la deuxieme date indique la date de lancement du dernier exemplaire. Si d'autres exemplaires doivent lances la deuxieme date est remplacee par un -. Pour les engins spatiaux autres que les lanceurs les dates de fin de mission ne sont jamais fournies. | |||||||||||||||||