National Aeronautics and Space Administration

38°52′59″N 77°0′59″O / 38.88306, -77.01639

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Nom officiel	National Aeronautics and Space Administration
Nom en français	Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace
Siège social	300 E Street SW, Washington, D.C  États-Unis
Création	29 juillet 1958
Budget annuel	18,7 milliards de dollars américain (prévisions 2010)
Directeur général	Charles F. Bolden
Site Internet	http://www.nasa.gov/

La National Aeronautics and Space Administration, plus connue sous son abréviation NASA (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace »), est l'agence gouvernementale qui a en charge la majeure partie du programme spatial civil des États-Unis. La recherche aéronautique relève également du domaine de la NASA. Depuis sa création à la fin des années 1950, la NASA joue un rôle de leader mondial 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, l'exploration de Mars par les sondes spatiales Viking et MER, ainsi que celle de Jupiter et Saturne par les sondes Pioneer, Voyager, Galileo et Cassini-Huygens.

La NASA a été créée le 29 juillet 1958 pour administrer et réaliser les projets relevant de l'astronautique civile jusque là pris en charge par les différentes branches des forces armées des États-Unis afin de rattraper l'avance prise par l'Union soviétique. La NASA reprend à cette époque les centres de recherche de la NACA, jusque là tournée vers la recherche dans le domaine de l'aéronautique. Elle est aujourd'hui dotée d'un budget de 17,6 milliards de dollars (2009) et emploie directement environ 23 000 personnes ainsi qu'un grand nombre de sous-traitants répartis entre 10 centres spatiaux situés principalement dans les États du Texas, de Californie et de Floride, de l'Alabama de Virginie et de Washington. Les missions marquantes en cours sont l'achèvement et l'exploitation de la station spatiale internationale, l'utilisation et la réalisation de plusieurs télescopes spatiaux dont le James Webb Space Telescope, les sondes spatiales MESSENGER, New Horizons et Mars Science Laboratory déjà lancées ou sur le point d'être lancées. La NASA joue également un rôle fondamental dans les recherches en cours sur le changement climatique.

Le programme spatial habité de la NASA est depuis 2009 en cours de restructuration à la suite du retrait de la navette spatiale américaine programmé pour 2011 et de la remise en cause du programme Constellation confronté à des problèmes de conception et de financement. L'administration Obama, suivant les recommandations de la commission Augustine, a décidé d'abandonner le projet de retour d'astronautes sur le sol lunaire à l'horizon 2020 au profit d'une démarche d'exploration plus progressive qui doit être précédée par des recherches poussées notamment dans le domaine de la propulsion. Pour pallier l'absence actuelle de moyens de lancement, la NASA prévoit de s'appuyer au cours de la décennie 2010 sur le secteur privé qui doit prendre en charge la desserte en orbite basse de la station spatiale internationale.

Sommaire 1 Historique 1.1 Contexte de la création de la NASA 1.2 Les années 1960 1.2.1 Le programme spatial habité : le programme Apollo 1.2.2 L'exploration du système solaire : reconnaissance lunaire et premiers survols planétaires 1.3 Les années 1970-1980 1.3.1 Vols habités : lancement du projet de la navette 1.3.2 Exploration du système solaire 1.4 Les années 1990 1.4.1 Vol habité : la longue genèse de la station spatiale internationale 1.4.2 Exploration solaire : « faster, better, cheaper » 1.4.3 Naissance du programme d'observation de la Terre 1.4.4 Télescopes spatiaux 1.5 Les années 2000 1.5.1 Exploration du système solaire 1.5.2 Vols habités : arrêt de la navette et abandon du projet de retour sur la Lune 2 La politique spatiale américaine et la NASA 2.1 Les principales activités de la NASA 2.2 Evolution 2.3 Les autres agences spatiales américaines 3 Les programmes spatiaux de la NASA 3.1 Le programme spatial habité 3.2 Le programme scientifique 3.2.1 L'exploration du système solaire 3.2.2 L'astronomie spatiale 3.2.3 L'étude du Soleil, de l'héliosphère et de la magnétosphère 3.2.4 Les sciences de la Terre 3.3 La recherche spatiale 3.4 La recherche aérospatiale 4 Organisation 4.1 Les organes de décision 4.2 Les centres spatiaux de la NASA 5 Notes et références 5.1 Notes 5.2 Références 5.3 Sources 6 Voir aussi 6.1 Liens internes 6.2 Liens externes

Historique

Contexte de la création de la NASA

En 1956, les États-Unis et l'URSS ont annoncé, chacun de leur côté, qu'ils lanceront un satellite artificiel dans le cadre des travaux scientifiques prévus pour l'Année géophysique internationale (juillet 1957—décembre 1958)^[1]. Aux États-Unis, le développement du satellite et de son lanceur est pris en charge par le programme Vanguard, confié à une équipe de l'US Navy, mais le projet lancé tardivement et trop ambitieux, enchaîne les échecs. Le 4 octobre 1957, l'Union soviétique est la première à placer en orbite le satellite Spoutnik 1. C'est un choc pour les responsables et l'opinion publique américains, jusqu'alors persuadés de leur supériorité technique. L'armée de l'Air et l'armée de Terre américaine ont à cette époque également des programmes spatiaux qui exploitent les travaux réalisés autour des missiles balistiques intercontinentaux : c'est l'équipe de Wernher von Braun, travaillant pour le compte de l'Armée de Terre, qui parvient finalement à lancer le premier satellite américain, Explorer 1, le 1^er février 1958 grâce au lanceur Juno I improvisé à partir d'un missile balistique Redstone. Bien que réticent à investir massivement dans le spatial civil, le président américain Dwight D. Eisenhower décide le 29 juillet 1958 la création d'une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de fédérer les efforts américains pour mieux contrer les réussites soviétiques : la course à l'espace est lancée^{[N 1]}.

Les années 1960

Le programme spatial habité : le programme Apollo

La NASA reprend les centres de recherche de la NACA, jusque là tournée vers la recherche dans le domaine de l'aéronautique mais qui depuis quelques années travaillent également sur les projets de lanceur développés par l'Armée américaine notamment dans le domaine de l'aérodynamisme et de la propulsion. Les projets militaires et leurs équipes, dont les ingénieurs commandés par Wernher von Braun, sont rapidement transférés à la NASA. Le premier projet de vol habité développé par la NASA est le programme Mercury, démarré en 1958 avant même la création de l'agence, qui doit permettre le lancement du premier américain dans l'espace. Le 5 mai 1961, Alan Shepard effectue un premier vol de quinze minutes dans le capsule Freedom 7 : mais ce n'est qu'un simple vol suborbital car la NASA ne dispose pas à l'époque d'une fusée suffisamment puissante. Le président John F. Kennedy annonce le lancement du programme Apollo le 25 mai 1961, essentiellement pour reconquérir le prestige américain mis à mal par les succès de l'astronautique soviétique, à une époque où la guerre froide entre les deux superpuissances bat son plein. La NASA mandatée par le président, doit poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Il fallut attendre la mission Mercury-Atlas 6 du 20 février 1962 pour que John Glenn devienne le premier astronaute américain à boucler une orbite autour de la Terre. Trois autres vols habités ont lieu en 1962 et en 1963^[2].

Lorsque le programme Mercury s'achève en 1963, des aspects importants du vol spatial, nécessaires pour mener à bien les vols lunaires, ne sont toujours pas maîtrisés. Les dirigeants de la NASA lancent le programme Gemini destiné à acquérir ces techniques sans attendre la mise au point du vaisseau très sophistiqué de la mission lunaire. Ce programme intermédiaire doit remplir trois objectifs :

• maîtriser les techniques de localisation, manœuvre et rendez-vous spatial ;
• mettre au point les techniques permettant de travailler dans l'espace au cours de sorties extra-véhiculaires ;
• étudier les conséquences de l'impesanteur sur la physiologie humaine au cours de vols de longue durée.

Le vaisseau spatial Gemini, qui devait initialement être une simple version améliorée de la capsule Mercury, devient un vaisseau sophistiqué de 3,5 tonnes (contre 1 tonne environ pour le vaisseau Mercury), capable de voler avec deux astronautes durant deux semaines. La capsule Gemini est lancée par une fusée Titan II, missile de l'armée de l'air américaine reconverti en lanceur. Le programme rencontre toutefois des problèmes de mise au point. Mais fin 1963, tout est rentré dans l'ordre et deux vols sans équipage ont lieu en 1964 et début 1965. Le premier vol habité Gemini 3 emporte les astronautes Virgil Grissom et John Young le 23 mars 1965. Au cours de la mission suivante, l'astronaute Edward White réalise la première sortie dans l'espace américaine. Huit autres missions, émaillées d'incidents sans conséquence, s'échelonnent jusqu'en novembre 1966 : elles permettent de mettre au point les techniques de rendez-vous spatial et d'amarrage, de réaliser des vols de longue durée (Gemini 7 reste près de 14 jours en orbite) et d'effectuer de nombreuses autres expériences. À l'issue du programme Gemini, les États-Unis ont rattrapé leur retard sur l'URSS^[3].

Dans le domaine des lanceurs, la NASA développe pour le programme Apollo la famille de lanceurs lourds Saturn. Le modèle le plus puissant, Saturn V, permet de placer 118 tonnes en orbite basse, un record jamais égalé depuis. Il est conçu pour lancer les deux vaisseaux de l'expédition lunaire : le vaisseau Apollo et le module lunaire Apollo chargé de transporter les astronautes à la surface de la Lune. Une partie de la réussite du programme Apollo a pour origine la mise au point d'un nouveau type de propulsion utilisant l'hydrogène liquide dont la mise au point a débuté à la fin des années 1950 dans le cadre du développement de l'étage Centaur.

Deux accidents graves surviennent au cours du programme Apollo : l'incendie au sol du vaisseau spatial Apollo 1 dont l'équipage périt brûlé et qui entraîna un report de près de deux ans du calendrier et l'explosion d'un réservoir à oxygène du vaisseau spatial Apollo 13 dont l'équipage survécut en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours. Pour atteindre la Lune, une méthode audacieuse de rendez-vous orbital lunaire est retenue, qui nécessite de disposer de deux vaisseaux spatiaux dont le module lunaire destiné à l'atterrissage sur la Lune. La fusée géante Saturn V de 3 000 tonnes, est développée pour lancer les véhicules de l'expédition lunaire. Le programme utilise un budget considérable (135 milliards de dollars US valeur 2005) et mobilise jusqu'à 400 000 personnes.

Le 21 juillet 1969, l'objectif est atteint par deux des trois membres d'équipage de la mission Apollo 11, Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Cinq autres missions se posent par la suite sur d'autres sites lunaires et y séjournent jusqu'à trois jours. Ces expéditions permettent de rapporter 382 kilogrammes de roche lunaire et de mettre en place plusieurs batteries d'instruments scientifiques. Les astronautes ont effectué des observations in situ au cours d'excursions sur le sol lunaire d'une durée pouvant atteindre 8 heures, assistés à partir d'Apollo 15 par un véhicule tout-terrain, le rover lunaire. Les six missions qui ont aluni ont rapporté de nombreuses données scientifiques.

L'exploration du système solaire : reconnaissance lunaire et premiers survols planétaires

Parallèlement au programme Apollo, la NASA lance plusieurs programmes pour affiner sa connaissance du milieu spatial et du terrain lunaire. Ces informations sont nécessaires pour la conception des engins spatiaux et préparer les atterrissages sur la Lune. En 1965, trois satellites Pegasus sont placés en orbite par une fusée Saturn I afin d'évaluer le danger représenté par les micrométéorites ; les résultats seront utilisés pour dimensionner la protection des vaisseaux Apollo. Les sondes spatiales Ranger (1961–1965), après une longue série d'échecs, ramènent à compter de fin 1964, une série de photos de bonne qualité de la surface lunaire qui permettent d'identifier des sites propices à l'atterrissage^[4]. Le programme Lunar Orbiter, composé de cinq sondes qui sont placées en orbite autour de la Lune en 1966–1967, complète ce travail : une couverture photographique de 99 % du sol lunaire est réalisée, la fréquence des micrométéorites dans la banlieue lunaire est déterminée et l'intensité du rayonnement cosmique est mesurée. Le programme permet également de valider le fonctionnement du réseau de télémétrie. Les mesures effectuées indiquent que le champ gravitationnel lunaire est beaucoup moins homogène que celui de la Terre rendant dangereuses les orbites à basse altitude. Le phénomène, sous-estimé par la suite, réduira à 10 km l'altitude de l'orbite du Lem d'Apollo 15 dont l'équipage était endormi, alors que la limite de sécurité avait été fixée à 15 km pour disposer d'une marge suffisante par rapport aux reliefs^[5]. Le 2 juin 1966, la sonde Surveyor 1 effectue le premier atterrissage en douceur sur la Lune fournissant des informations précieuses et rassurantes sur la consistance du sol lunaire (le sol est relativement ferme) ce qui permet de dimensionner le train d'atterrissage du module lunaire.

Malgré la priorité accordée au programme Apollo et à l'exploration de la Lune, la NASA lance également à cette époque plusieurs missions vers les autres planètes du système solaire. Les sondes spatiales dans les années 1960 sont de petite taille et rudimentaires et il faudra attendre la décennie suivante pour disposer de sondes capables d'investigations scientifiques approfondies. Leur fiabilité est faible aussi sont elles généralement envoyées par paire. En 1962 la mission Mariner 2 devient la première sonde spatiale à effectuer un survol d'une autre planète (Vénus). Mariner 4 réussit le premier survol de la planète Mars en 1964. Trois autres sondes Mariner réussissent un survol de Vénus en 1967 et 1969.

Les années 1970-1980

Vols habités : lancement du projet de la navette

Dans le domaine du vol habité la période de compétition acharnée avec l'URSS prend fin au début des années 1970 avec la dernière mission Apollo et l'abandon par les soviétiques de son programme lunaire habité. Un réchauffement des relations avec l'URSS est scellé symboliquement par le vol soviético-américain du projet Apollo-Soyouz en 1975. Dans ce nouveau contexte, en l'absence d'enjeu international, le président américain Nixon et le Congrès américain refusent de prolonger l'effort financier consenti pour le programme Apollo : le budget de l'agence spatiale qui avait culminé à 4,4 % du budget fédéral en 1965 va rapidement retomber. La station spatiale Skylab, un projet de station spatiale conçu à moindre frais en recyclant des composants du programme Apollo, est lancée. Trois équipages vont l'occuper successivement en 1973-1974 en ayant recours pour leur lancement au stock restant de lanceurs Saturn IB et de vaisseaux Apollo. Mais la station est ensuite abandonnée faute de budget et sera détruite en rentrant dans l'atmosphère en 1979.

La NASA qui plaide pour un programme spatial habité ambitieux doit se limiter au projet de la navette spatiale, un engin réutilisable dont l'objectif est d'abaisser fortement le coût de la mise en orbite. Le feu vert est arraché aux décideurs en 1972 en intégrant dans le cahier des charges de la navette les besoins du ministère de la Défense et en révisant à la baisse les ambitions initiales du programme. Le développement, plus long que prévu, va se prolonger jusqu'au début de la décennie suivante.

Columbia, première des quatre navettes spatiales, effectue son premier vol le 12 avril 1981. Le projet est un grand succès technique mais les coûts opérationnels des navettes s'avèrent beaucoup plus élevés que ce qui était prévu. La catastrophe de Challenger le 28 janvier 1986 remet en cause le dogme du tout navette et les lanceurs classiques, qui avaient été abandonné, doivent être remis en fonction. La navette abandonne en particulier le lancement des satellites commerciaux.

Alors que les relations avec l'Union soviétique se dégradent à nouveau, le président Ronald Reagan demande en avril 1983 à la NASA de lancer un projet de station spatiale consacrée à la recherche scientifique et qui soit occupée en permanence. Il annonce le 25 janvier 1984, au cours de son discours annuel sur l'état de l'Union, la volonté des États-Unis d'entreprendre sa construction en coopération avec d'autres pays^[7]. Le coût du projet est alors estimé à huit milliards de dollars.

Exploration du système solaire

La course à l'espace entre les deux puissances spatiales touche également l'exploration planétaire. L'Union soviétique réussit avec la sonde Venera 7 (1970) le premier atterrissage sur une autre planète du système solaire. La NASA de son côté choisit de privilégier pour son programme d'exploration la planète Mars qui, contrairement à Vénus, abrite peut-être la vie et qui pourrait faire l'objet dans le futur d'une mission habitée. Alors que l'URSS consacre tout un programme à Vénus, la NASA ne lance au cours de la décennie qu'une seule mission double vers cette planète : le projet Pioneer Venus, à l'étude depuis 1965, subit plusieurs reports dus aux réductions budgétaires avant de recevoir le feu vert en 1975 et d'être lancé en 1978. Le projet, qui sera une réussite, comporte d'une part 4 sondes atmosphériques d'autre part un orbiteur qui transmettra des données jusqu'en 1992.

Au milieu des années 1960, la NASA travaille sur une mission ambitieuse vers la planète Mars, le projet Voyager, qui se révèlera trop complexe et trop cher. À la place sont développées les sondes spatiales Mariner 8 et Mariner 9 qui sont lancées en 1971. La fusée de Mariner 8 a une défaillance mais Mariner 9 atteint Mars en 1972 et devient la première sonde spatiale à se placer en orbite autour d'une autre planète. Mais pour répondre à la question de la vie sur Mars il faut faire parvenir une sonde jusqu'au sol martien pour que celle-ci puisse effectuer des mesures directes. Le deux sondes programme Viking sont lancées vers Mars : le programme comporte deux atterrisseurs et deux orbiteurs et constitue le premier projet d'exploration planétaire. Le lancement planifié en 1973 est reporté à 1975 en raison de problèmes budgétaires et de dépassements des coûts de développements. Les deux atterrisseurs parviennent sur le sol martien en 1976 et transmettent des données jusqu'en 1982. De leur côté les orbiteurs fonctionneront bien au-delà de la durée de vie prévue jusqu'en 1980.

Dans le cadre du plan d'exploration à long terme de Mars, le projet Viking devait être suivi d'un orbiteur chargé d'étudier le climat de Mars et d'un rover mobile (astromobile). Pour des raisons à la fois financières et politiques, ces projets ne seront débloqués que dans les années 1990 avec l'orbiteur Mars Observer et dans les années 2000 avec les rovers Spirit et Opportunity.

La seule planète interne à ne pas avoir été explorée au début des années 1970 est Mercure. La NASA décide de développer Mariner 10 dans ce but. La sonde est lancée en 1973 et achève sa mission en 1975 après avoir effectué comme prévu trois survols de la planète. Mariner 10 est la première sonde spatiale à utiliser la technique de l'assistance gravitationnelle.

À la fin des années 1960 la NASA envisage également de lancer des sondes vers les planètes externes. Un alignement de ces planètes, très rare, doit se produire à la fin des années 1970 permettant à une seule sonde spatiale d'effectuer un survol des quatre planètes externes. Cet événement est à l'origine du projet Grand Tour Suite ou Outer Planets Grand Tour Project qui prévoit le lancement de quatre à cinq sondes. Mais ce projet trop coûteux est abandonné en 1970 et remplacé début 1972 par le programme Voyager (qui n'a rien de commun avec le programme éponyme vers Mars). À l'époque les astronomes ignorent si une sonde peut se glisser à travers la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter et si le champ magnétique de Jupiter, particulièrement puissant, présente un risque pour le fonctionnement d'un engin spatial. Pour répondre à ces interrogations le projet des sondes Pioneer 10 et Pioneer 11 est mis sur pied dès 1968. Pioneer 10 est lancée en 1972 et est la première sonde spatiale à survoler Jupiter en décembre 1973. Une année après la sonde jumelle Pioneer 11 quitte à son tour la Terre en avril 1973 et survole Jupiter fin 1974 avant d'effectuer le premier survol de Saturne en 1979. La reconnaissance effectuée par les sondes Pioneer a préparé la voie pour les sondes Voyager 1 et Voyager 2 toutes les deux lancées en 1977. Voyager 1 atteint Jupiter en 1979, Saturne en 1980 et collecte énormément de données inédites. Voyager 2 survole ces deux planètes en 1979 et 1981 et parvient à boucler le Grand Tour en passant près d'Uranus en 1986 et de Neptune en 1989. Les sondes Voyager comptent parmi les projets les plus réussis de la NASA.

À la fin des années 1970, la situation de la NASA se dégrade fortement. Après l'achèvement du programme Apollo de nombreux salariés doivent quitter l'agence et les moyens financiers qui subsistaient sont en grande partie absorbés par le projet de la navette spatiale. Les responsables politiques ne s'intéressent pas au programme spatial. Dans ces conditions peu de missions nouvelles voient le jour.

En 1974 un projet appelé initialement Jupiter Orbiter/Probe (JOP) et rebaptisé plus tard Galileo est proposé mais il ne commence à être financé qu'en 1977. La sonde doit être lancée en 1982 par la navette spatiale mais le retard pris dans la mise au point de la navette repousse son lancement jusqu'en 1986; le gouvernement Reagan envisage à un moment d'annuler le programme alors que l'engin est achevé à 90% et il faudra des pressions officielles très importantes pour le sauver. L'accident de Challenger repousse son lancement jusqu'en 1989 et la sonde atteint le système de Jupiter en 1995 où elle démarre sa mission qui s'achèvera en 2003. La seconde mission conçue à la fin des années 1970 et au début des années 1980 est la sonde VOIR (Venus Orbiting Imaging Radar) qui doit effectuer une cartographie de la planète Vénus grâce à son radar. De nouvelles réductions budgétaires aboutissent à son annulation. Une autre sonde scientifique à destination du Soleil International Solar Polar Mission est annulée à la même époque. Pour les remplacer des expériences scientifiques américaines sont placées sur la sonde européenne jumelle Ulysses. En 1979 la sonde de la NASA qui devait être lancée vers la comète de Halley en même temps que la sonde européenne Giotto est également annulée.

En 1983 une nouvelle stratégie reposant sur la réalisation de sondes à coûts modérés est mise en place par la NASA. Quatre missions sont proposées : une mission VOIR simplifiée, un orbiteur martien, la sonde Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) et la sonde Saturn Orbiter/Titan Probe (SOTP). La sonde VOIR est reconfigurée avec une charge utile réduite à un unique instrument et utilisant des pièces de rechange des sondes précédentes. La nouvelle sonde qui a été renommée Magellan doit être lancée en 1988 mais ne le sera finalement qu'en 1989 à la suite de l'accident de Challenger. Magellan remplit avec succès sa mission en effectuant une cartographie à haute résolution du sol de Vénus entre 1990 et 1992.

Ronald Reagan annonce en 1983 le lancement de l'Initiative de défense stratégique puis en 1984 la construction de la station spatiale Freedom, noyau de la future Station spatiale internationale. Dans les années qui suivent le budget consacré aux sondes spatiales est en hausse. Au titre du budget 1984 est lancé le développement de Mars Geoscience/Climatology Orbiters (MGCO), qui deviendra plus tard Mars Observer et qui doit prendre la suite du programme Viking et de la sonde Mariner 9. Le lancement programmé pour 1990 est repoussé à 1992 à cause de l'accident de Challenger. Malheureusement le contact avec la sonde est perdu au moment où celle-ci va s'insérer en orbite autour de Mars. À cette date, c'est l'erreur la plus coûteuse du programme des sondes spatiales de la NASA et c'est la première sonde qui subit un échec depuis 1967. Sa mission est en grande partie reprise par les sondes Mars Global Surveyor et 2001 Mars Odyssey lancées à la fin des années 1990 et au début des années 2000. Une troisième sonde Mars Climate Orbiter, qui devait compléter la couverture des deux engins précédents est un échec.

Dans le cadre du budget 1990, des fonds sont dégagés pour les projets Cassini-Huygens (ancien SOTP) et la sonde spatiale CRAF à destination d'une comète. L'augmentation des coûts de la station spatiale et de fortes contraintes budgétaires obligent en 1991 à restreindre la charge utile de CRAF à deux instruments puis la sonde elle-même est annulée en 1993. Cassini est par contre construite et lancée en 1997. La sonde réalise avec succès sa collecte de données dans le système de Saturne qu'elle atteint en 2004. Une autre mission marquante de cette époque est le télescope spatial Hubble qui avait été construit dès 1977 et devait initialement être lancé en 1986.

Les années 1990

Vol habité : la longue genèse de la station spatiale internationale

Le changement politique en Russie permet de mettre en place un accord de coopération spatial entre les États-Unis et la Russie ratifié fin 1992 par les présidents George Bush et Boris Eltsine : des astronautes américains pourront effectuer des séjours de longue durée dans la station Mir. La NASA, qui met en application l'accord comme une répétition des vols vers la future station spatiale, règle 400 millions de dollars de coût de séjour à l'agence spatiale russe. Plusieurs missions se succèdent entre 1995 et 1998 au cours desquelles onze astronautes américains passent 975 jours à bord de la station Mir vieillissante. À neuf reprises, les navettes spatiales américaines ravitaillent la station Mir et assurent la relève des équipages.

Fin 1993, la Russie devient également un acteur majeur du programme de la Station spatiale internationale qui jusqu'à présent n'a pu démarrer faute de consensus sur son financement. L'agence spatiale russe doit fournir quatre modules pressurisés tandis que ses vaisseaux participeront au ravitaillement et à la relève des équipages. La nouvelle mouture de la station spatiale doit comporter deux sous-ensembles : la partie américaine héritée du projet Freedom et la partie russe basée sur « Mir 2 » successeur prévu de Mir. Le feu vert pour le lancement de la construction est donné en 1998.

La NASA avec Lockheed Martin développe un prototype de navette à l'échelle ½. Le X-33 est un engin mono-étage, entièrement réutilisable. Il incorpore un moteur aerospike sans divergent. Mais en février 2001, après avoir dépensé 1,3 Mds $ le projet est abandonné.

Exploration solaire : « faster, better, cheaper »

Au début des années 1990 deux sondes spatiales de la NASA très coûteuses (près de 1 Mds$ chacune) essuient des échecs. La mission Mars Observer échoue complètement, tandis qu'un problème d'antenne limite fortement le volume des données transmises par la sonde Galileo. Dans les sphères politiques, les projets d'exploration solaire qui nécessitent de longs développements et comportent une part de risque non négligeable ne sont pas bien vus et il est demandé à la NASA de réduire le budget consacré à chaque mission. Le directeur de la NASA Daniel Goldin adopte à cette époque le slogan « faster, better, cheaper » (plus vite, mieux, moins cher) qui se traduit notamment par la mise sur pied du programme Discovery : les missions Discovery sont plus petites et plus spécialisées, emportent moins d'instruments scientifiques mais en contrepartie sont moins chères, moins complexes et sont donc développées plus rapidement. Les deux premières sondes sont lancées en 1996 : NEAR doit approcher une comète et Mars Pathfinder est un démonstrateur technologique. Au cours de la même décennie seront également lancées la sonde lunaire Lunar Prospector en 1998 et Stardust en 1999.

Le nouveau slogan est également appliqué aux programmes existants. À la suite de l'échec de Mars Observer, il a été décidé d'envoyer de nouvelles sondes vers Mars. À compter de 1994 et pour les 10 années à venir une nouvelle sonde devait partir tous les 26 mois. Mars Global Surveyor qui reprend une grande partie des instruments de Mars Observer est la première à être lancée en 1996 : la mission est un succès et la sonde fournira des données jusqu'en 2006. Mais les missions suivantes Mars Climate Orbiter (1998) et Mars Polar Lander (1999) sont toutes deux des échecs. Le dogme du « faster, better, cheaper» est remis en cause. La mission suivante 2001 Mars Odyssey (2001) sera un succès mais désormais les sondes spatiales seront mieux financées.

Naissance du programme d'observation de la Terre

À la fin des années 1980 la NASA tente de lancer à côté de la station spatiale Freedom d'autres projets importants bloqués depuis longtemps. Les critiques des autorités vis-à-vis de la NASA à la suite de l'accident de la navette Challenger sont en partie contrebalancées dans le public par le rôle joué par l'agence spatiale dans la confirmation du trou dans la couche d'ozone qui avait été découvert en 1985. Dans ce contexte la NASA décide de faire de l'Observation de la Terre une composante majeure de son programme : le projet « Mission to planet earth » (mission pour la planète Terre) est proposé en 1987 et mis en place officiellement en 1990. Son noyau est constitué par le Earth Observing System (EOS) ; celui-ci doit débuter par le lancement de deux gros satellites sophistiqués. Pour des raisons budgétaires le planning est revu au début des années 1990 : trois satellites de taille moyenne doivent désormais constituer le cœur de EOS. Le satellite Terra est lancé en 1999, Aqua en 2002 et Aura en 2004. Toutefois le premier engin spatial dont la mission répond aux préoccupations environnementales à l'origine de Mission to planet Earth est le satellite UARS. Lancé en 1991 il permet à la NASA de fournir des données clés sur la destruction de la couche d'ozone et est chargé de vérifier l'application par les États du protocole de Montréal, qui proscrit l'utilisation des gaz destructeurs. Les autres missions importantes d'EOS sont les satellites TOPEX/Poseidon lancé en 1992 et Tropical Rainfall Measuring Mission lancé en 1997 dont les contributions confirment la place essentielle du satellite dans la prévision des phénomènes météorologiques et en particulier de ses manifestations les plus violentes. Au début des années 1990 les préoccupations concernant le réchauffement climatique prennent le pas sur les travaux qui concernent la couche d'ozone. Le point de départ des recherches sur le sujet est une série de travaux effectués au début des années 1970 pour répondre aux préoccupations environnementales soulevées par la fréquence prévisionnelle très élevée des lancements de la navette spatiale américaine qui étaient susceptibles d'affecter la composition de la stratosphère. Des lois sont passés au Congrès américain en 1975 et 1977 élargissant le domaine d'intervention de la NASA à la recherche environnementale. Une nouvelle classe de satellites d'observation de la Terre est mise en œuvre à compter de 1972 avec le lancement de Earth Ressources Satellite Technology rebaptisé plus tard, Landsat 1. Les sondes Viking avaient cartographié en 1976 pratiquement l'ensemble de la planète Mars pour identifier des sites propices à l'atterrissage. La méthode de recherche utilisée, qui jusque-là n'avait été appliqué qu'aux autres planètes, va être mise en œuvre pour la première fois pour l'observation de la Terre avec le satellite Seasat lancé en 1978. Dans les années 1980 émergent de nouvelles théories, qui assimilent la Terre à un système global. Emergent également des travaux de recherche comparative entre les planètes, effectués dans le cadre des missions robotiques sur le sol martien et des survols de Vénus par les sondes Mariner dans les années 1960. Il apparaît alors essentiel de réaliser des missions d'exploration scientifique de la Terre pour définir des modèles globaux ce qui conduit à la mise sur pied du « Earth Science Program » (Programme scientifique terrestre)^{[8], [9], [10], [11], [12]}

Télescopes spatiaux

Pour explorer l'univers proche et lointain, la NASA lance un certain nombre de satellites scientifiques et de télescopes spatiaux dont OAO (1972-81), HEAO (1977-79 ), IRAS (1983), FUSE (1999-2007) et STEREO (depuis 2006). L'étude du fond diffus cosmologique est au cœur des missions lancées vers 1989 avec COBE (1989-93) et WMAP (depuis 2001).

Dans le cadre de son plan Great Observatory Programs, la NASA lance quatre télescopes spatiaux pour étudier l'univers lointain dans toutes les gammes d'ondes importantes. Le télescope spatial Hubble lancé en 1990 couvre la lumière visible, l'ultraviolet et le rayonnement infrarouge. Le Compton Gamma-Ray Observatory spécialisé dans l'astronomie gamma est lancé en 1991, suivi par le télescope à rayons X Chandra en 1999 et enfin le télescope infrarouge télescope spatial Spitzer en 2003. Ces derniers sont en cours de remplacement par des télescopes encore plus puissants : le Fermi Gamma-ray Space Telescope (2008) et le James Webb Space Telescope (vers 2013).

Les années 2000

Exploration du système solaire

L'aventure spatiale la plus significative de ces dernières années a probablement été la mission Mars Pathfinder de 1997. Il y a aussi eu la sonde Mars Global Surveyor, qui a réalisé des expériences de 1997 jusqu'à 2005. Depuis 2001 Mars Odyssey cherche des preuves de l'existence passée ou présente d'eau liquide et de volcans sur Mars. La NASA a poursuivi l'exploration de la planète rouge avec des vaisseaux comme Mars Reconnaissance Orbiter qui est arrivé dans les parages de Mars en 2006.

Les robots jumeaux Spirit et Opportunity, atterrissent sur Mars en 2004 à quelques semaines d'intervalle et apportent une moisson de résultats d'autant plus importante que leur durée de vie dépasse largement ce qui avait été envisagé.

Vols habités : arrêt de la navette et abandon du projet de retour sur la Lune

La navette spatiale Columbia se désintègre le 1^er février 2003 entrainant le décès de son équipage et une interruption de 29 mois des missions des navettes spatiales. Les problèmes logistiques engendrés par cet arrêt conduisent à un arrêt temporaire des travaux d'assemblage de la station spatiale internationale et à une réduction de l'équipage permanent qui l'occupe.

En réaction à cet accident le président des États-Unis George W. Bush rend public 15 janvier 2004 les nouveaux objectifs à long terme assignés au programme spatial américain dans le domaine de l'exploration du système solaire et des missions habitées qui est formalisé à travers le plan programme Vision for Space Exploration. La définition de cette stratégie est dictée par 2 motivations :

• Il est nécessaire de mettre au point de nouveaux vaisseaux pour remplacer la flotte des navettes spatiales, âgées de près de trois décennies, dont deux ont explosé en vol en tuant leur équipage et qui sont très coûteuses à lancer. Or la station spatiale internationale doit être desservie en hommes et en matériel dans la phase actuelle de construction et lorsqu'elle sera pleinement opérationnelle. Le plan prévoit que les vols des navettes spatiales s'arrêtent en 2010, date à laquelle la station spatiale internationale doit être achevée. Un nouveau véhicule spatial doit être développé pour desservir la station spatiale internationale. L'exploitation de cette dernière doit s'arrêter en 2015 au lieu de 2020, libérant ainsi des ressources budgétaires pour de nouveaux programmes.
• Le président veut renouer avec le succès du programme Apollo en fixant des objectifs ambitieux à long terme et en définissant des moyens pour les atteindre. Il souhaite remettre l'exploration spatiale par l'homme au premier plan. Reprenant la démarche du président Kennedy, le président demande à la NASA d'élaborer un programme qui permette de réaliser des séjours de longue durée sur la Lune d'ici 2020. L'expérience acquise sur la Lune doit ensuite être utilisée pour concevoir et lancer une mission habitée vers la planète Mars. Le programme Constellation, techniquement assez proche du programme Apollo est lancé la même année par la NASA.

La NASA a décidé parallèlement au programme Constellation de faire appel au privé pour le ravitaillement et la relève des équipages de la station spatiale internationale en attendant la disponibilité des composants du programme Constellation : deux sociétés sont sélectionnées en 2006 et 2008 dans le cadre du programme COTS. Mais leur engagement porte uniquement sur le ravitaillement de la station. Le relève des équipages repose toujours sur le lanceur Ares I et du vaisseau Orion dont la date de disponibilité recule de plus en plus. La viabilité du programme Constellation et les choix techniques effectués sont de plus en plus contestés. Le président Barack Obama nouvellement élu en 2009 demande à la commission Augustine, créée pour la circonstance, d'évaluer le programme spatial habité américain. Celle-ci souligne le manque d'ambition du programme Constellation, dont les objectifs sont proches du programme Apollo. Le financement n'est manifestement pas suffisant (il manque 3 milliards de dollars par an). Le lanceur Ares I, disponible trop tardivement, est jugé de peu d'intérêt. Le comité estime que la NASA doit s'appuyer de manière plus importante sur les opérateurs privés pour tout ce qui relève de l'orbite basse - lanceur, vaisseau cargo et capsule habitée - et se concentrer sur les objectifs situés au-delà de l'orbite basse. Le comité suggère de prolonger l'utilisation de la navette spatiale au-delà de 2010. Prenant le contrepied du plan lancé par le président Bush, le comité recommande la prolongation jusqu'à 2020 de la durée de vie de la station spatiale internationale pour rentabiliser l'investissement effectué. En matière d'objectifs, le rapport confirme l'intérêt de l'exploration de Mars en tant que but ultime du programme spatial habité mais approuve la nécessité d'une étape intermédiaire qui pourrait être l'exploration de la Lune ou un certain nombre de destinations intermédiaires comme les points de Lagrange, les lunes de Mars, le survol d'un objet géocroiseur (flexible path). Enfin le comité fait un certain nombre de constats sur l'organisation de la NASA, suggérant des améliorations dans ce domaine^[13]. Le président Obama et la NASA prennent en compte les conclusions du comité et décident pratiquement l'annulation du programme Constellation début 2010 avec des aménagements destinés à limiter l'incidence sur l'emploi au sein de la NASA. Cet abandon est confirmé par le président le 11 octobre 2010 dans le cadre de la validation du « NASA Authorization Act 2010 »^[14].

La politique spatiale américaine et la NASA

Les principales activités de la NASA

La NASA consacre environ un quart de ses ressources financières aux activités purement scientifiques. Celles-ci se répartissent entre quatre thèmes qui par ordre de budget décroissant sont :

• Les sciences de la Terre qui regroupent l'étude des différentes couches atmosphériques, de la surface de la Terre et de l'environnement spatial depuis l'espace.
• L'étude des planètes et des autres corps célestes du système solaire à l'aide de sondes spatiales.
• L'astrophysique dominée par la réalisation et l'exploitation de télescopes spatiaux.
• l'étude du Soleil.

Environ 20% du budget est consacré aux activités de support : gestion des centres spatiaux, maintenance et réalisation d'équipements. La recherche aéronautique, activité d'origine de l'agence, pèse relativement peu (quelque pour-cents du budget). Enfin près de 50% du budget est consacrée directement ou indirectement au vol spatial habité. Cette partie de l'activité est particulièrement fluctuante.

Evolution

Le budget de l'année 2009 s'élève à 17,6 milliards de dollars. Le président Obama a présenté en février 2010 le budget prévisionnel 2011-2015^[15].

Les autres agences spatiales américaines

L'activité spatiale américaine civile et militaire est répartie entre plusieurs agences. Parmi celles-ci la NASA ne dispose que du deuxième budget par ordre d'importance ^[16]  :

• Le ministère de la Défense (Department of Defense) dispose d'un budget spatial supérieur à celui de la NASA (environ 27 Mds$ en 2008) consacré notamment aux satellites militaires de télécommunications, météorologiques, d'alerte avancée et de navigation par satellite.
• le National Reconnaissance Office (NRO) organisation américaine est chargée des satellites de reconnaissance et d'écoute (Budget de 9 Mds$ en 2008)
• La NGA (National Geospatial-Intelligence Agency chargé de la collecte de l'imagerie par satellite pour le compte de la défense américaine) (budget de 2 Mds$ en 2008)
• Le National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), qui fournit les données climatiques, conçoit et gère les satellites météorologiques en géosynchrones (GOES) et héliosynchrones (TIROS). En 1983, NOAA a pris la responsabilité pour le programme Landsat et 1984 pour le programme Tropical Ocean and Global Atmosphere (TOGA).

Les programmes spatiaux de la NASA

Le programme spatial habité

Le programme spatial habité de la NASA est début 2010 en pleine restructuration après l'annulation du programme Constellation et l'arrêt confirmé des navettes spatiales fin 2010. La NASA va devoir durant quelques années s'appuyer lourdement sur ses partenaires pour poursuivre le programme de la station spatiale internationale et en particulier sur l'agence spatiale russe. Le programme COTS n'a pas encore débouché et ne sera manifestement pas prêt à temps pour ravitailler la station spatiale internationale fin 2010. Prenant acte des problèmes de développement rencontrés par le vaisseau Orion, la NASA a décidé de confier début 2010 à des opérateurs privés la relève des équipages : elle a sélectionné le 1^er février dans le cadre du programme CCDev les sociétés Boeing et Sierra Nevada Corporation : ces deux sociétés doivent développer un moyen de transport (vaisseau spatial et lanceur) permettant d'amener les astronautes à bord de la station spatiale internationale et d'assurer leur retour sur Terre. La construction des lanceurs du programme Constellation est arrêté mais le développement du vaisseau Orion se poursuit mais début 2010.

Le programme scientifique

Le programme scientifique représente 26% du budget 2011 soit un peu plus de 5 milliards de dollars.

L'exploration du système solaire

Pour 2011 la NASA projette de consacrer 1 486 millions de dollars soit 8% de son budget aux missions d'exploration du système solaire. En 2010, 11 sondes sont en opération et 5 sondes spatiales doivent être lancées d'ici 2013 (un peu plus d'une sonde par an) : le rover martien MSL, l'orbiteur Juno (pour Jupiter) et l'orbiteur lunaire GRAIL en 2011, l'orbiteur martien MAVEN et l'orbiteur lunaire LADEE en 2013. Les différents projets sont pris en charge par six programmes distincts qui regroupent des missions ayant des destinations et des coûts homogènes^[17],[18].

Le programme des planètes extérieures (Outer Planets Program) se limite en 2010 à la mission Cassini-Huygens lancée en 1997 qui étudie Saturne et ses lunes depuis 2004. Cette mission très ambitieuse (3,3 milliards de dollars dont 2,6 pris en charge par la NASA) menée en coopération avec l'Agence spatiale européenne devrait être prolongée jusqu'en 2017. Une autre mission extrêmement sophistiquée, EJSM, menée en coopération avec les agences spatiales européenne, japonaise et russe est aujourd'hui en phase de pré-étude et son financement estimé à 4,5 milliards de dollars n'est pas encore bouclé. Son objectif est l'étude de Jupiter et de ses lunes en particulier d'Europe^[19].

La planète Mars fait l'objet d'un programme distinct. Trois missions sont en cours. Mars Odyssey est un orbiteur qui étudie depuis 2002 la géologie de Mars et recherche en particulier la présence de traces d'eau. MRO est un orbiteur lourd (plus de 2 tonnes), embarquant une caméra particulièrement puissante, qui est entrée en service en 2006 et dont la mission principale est d'établir une cartographie détaillée de Mars. Les deux rovers MER, Spirit et Opportunity poursuivent leur mission d'exploration au sol entamée en 2004 qui a été prolongée de nombreuses fois. Spirit, qui s'est enlisé en 2009, fonctionne désormais comme une station fixe. Deux nouvelles missions sont en cours de préparation. Mars Science Laboratory (rebaptisé Curiosity), rover de 775 kg (contre 185 kg pour les rovers MER) qui doit arpenter la planète Mars en emportant 70 kg d'instruments scientifiques, est le projet le plus complexe et le plus coûteux (1,7 milliard de dollars) des dix dernières années. Il doit aider les scientifiques à déterminer si la vie a pu exister sur Mars et à affiner l'étude du climat et de la géologie de la planète. Son lancement initialement prévu en 2009 a été repoussé en 2011. MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) est un orbiteur qui doit être lancé vers Mars en 2013 pour étudier son atmosphère. Enfin la NASA prévoit de lancer des missions à l'horizon 2016-2018 en coopération avec l'Agence spatiale européenne notamment dans le cadre du projet ExoMars^[20].

Le programme New Frontiers regroupe des missions ambitieuses dont le coût est néanmoins inférieur à 700 millions USD. La première mission de ce programme, New Horizons, a été lancée en 2006 et doit étudier Pluton et les confins du système solaire qu'elle devrait atteindre en 2014. Juno, dont le lancement est planifié pour 2011, doit se placer sur une orbite polaire autour de Jupiter pour étudier le champ magnétique de la planète. La mission suivante doit être choisie en 2011 parmi trois candidates : Venus In-Situ Explorer un atterrisseur chargé d'étudier la composition et les caractéristiques de la surface de Vénus, Lunar South Pole-Aitken Basin Sample Return dont l'objectif est de rapporter sur Terre un échantillon de la croûte lunaire ancienne qui serait extraite près du pôle sud lunaire et Comet Surface Sample Return qui ramènerait sur Terre des échantillons du noyau d'une comète prélevés à un ou plusieurs endroits du noyau ainsi que dans la queue de la comète^[21].

À côté de missions complexes, coûteuses et longues à mettre au point mais de ce fait rares, la NASA développe dans le cadre du programme Discovery des missions dont le coût doit être inférieur à 425 millions de dollars et dont le délai de développement ne doit pas excéder 36 mois. Le nombre d'instruments scientifiques est réduit et le développement est confié à une seule équipe. Les missions Discovery opérationnelles sont la sonde MESSENGER, lancée en 2008, qui doit se mettre en orbite autour de Mercure en 2011 pour l'étudier et la cartographier, Dawn lancé en 2007 qui doit se placer en orbite autour des astéroïdes Vesta puis Cérès pour les étudier, Stardust qui dans le cadre de la mission secondaire NExT doit photographier la comète Tempel 1, Deep Impact qui dans le cadre de la mission secondaire DIXI doit s'approcher de la comète Hartley 2 en novembre 2010, Moon Mineralogy Mapper (M3), instrument embarqué sur la sonde lunaire indienne Chandrayaan-1 dont la mission s'est achevée en 2009 mais dont les données sont en cours d'analyse et ASPERA-3, un instrument embarqué sur la sonde Mars Express qui étudie l'interaction entre le vent solaire et l'atmosphère de la planète Mars. La sonde GRAIL, dont le lancement est prévu en 2011, doit étudier précisément le champ gravitationnel et la structure interne de la Lune. Deux projets ont été sélectionnés récemment : le développement de l'instrument Strofio, qui doit analyser l'atmosphère de Mercure et qui sera embarqué sur la sonde BepiColombo de l'Agence spatiale européenne et l'instrument LaRa, destiné à analyser la structure interne de Mars, dont la sonde porteuse n'a pas encore été désignée^[22].

Les missions vers les petits corps du système solaire (programme Recherche et Analyse) regroupent les participations américaines à la mission européenne Rosetta et à la mission japonaise Hayabusa (mise à disposition du réseau de télécommunications à longue distance Deep Space ainsi que la surveillance des objets géocroiseurs^[23]). Plusieurs petites sondes spatiales ont été lancées ou vont être lancées vers la Lune. Elles devaient, entre autres, accompagner le programme Constellation. Désormais ces missions ont pour seul objectif d'accroître la connaissance sur notre satellite. Ce sont les sondes LRO qui a entamé ses observations depuis l'orbite lunaire en 2009, LADEE, un orbiteur qui doit étudier l'atmosphère ténue de la Lune et doit être lancé en 2013 et enfin la participation au projet international ILN un projet de réseau de stations lunaires au sol chargées de recueillir des données géophysiques aujourd'hui en phase d'étude^[24].

L'astronomie spatiale

Début 2010 la NASA dispose de 16 télescopes et observatoires spatiaux opérationnels et prévoit de lancer NuSTAR en 2012, JWST en 2014 et un instrument embarqué sur la sonde japonaise ASTRO-H en 2014. Les fonds affectés à l'astronomie spatiale en 2011 représentent 6% du budget soit 1 076 millions $^[17],[25].

Le télescope spatial Hubble est le plus connu des télescopes spatiaux de la NASA : bien que lancé en 1990 il doit rester en activité encore plusieurs années grâce à la dernière opération de maintenance effectuée à l'aide de la navette spatiale en 2009. Pour les études portant sur l'histoire de l'univers il est assisté par le télescope infrarouge Spitzer lancé en 2003 qui doit être rejoint en 2014 par le JWST : ce télescope infrarouge doté d'un miroir primaire de 6,5 mètres de diamètre est un projet international lourd de 4,5 milliards de $ dont 3,5 pris en charge par la NASA. Celle-ci a également une participation majeure dans le télescope européen Herschel lancé en 2009. Le deuxième projet en cours, SOFIA, est un télescope infrarouge aéroporté développé avec l'agence spatiale allemande et installé à bord d'un Boeing 747^[26].

Plusieurs observatoires spatiaux de la NASA recueillent des données permettant de répondre à des questions fondamentales sur les origines de l'univers : Chandra télescope à rayons X lancé en 1999 et GLAST observatoire de rayons gamma développé avec plusieurs autres agences spatiales et lancé en 2008. La NASA est un des participants de l'observatoire européen Planck lancé en 2009 qui étudie le fond diffus cosmologique dans le domaine des micro-ondes. La NASA évalue en 2010 trois nouvelles missions : LISA en coopération avec l'agence spatiale européenne pour l'observation des ondes gravitationnelles, JDEM consacré à l'observation des effets de l'énergie sombre et IXO observatoire co-financé par JAXA et ESA affecté de l'étude des trous noirs^[27].

Le télescope Kepler, lancé en 2009 est consacré à la recherche d'exoplanètes. La NASA utilise également pour cette recherche le télescope terrestre Keck dont elle est l'un des propriétaires. Deux autres missions sont à l'étude : SIM observatoire spatial utilisant les techniques d'interférométrie et un instrument spécial qui équipe le télescope terrestre Large Binocular Telescope^[28].

Plusieurs télescopes toujours actifs ont contribué à la mise au point de nouvelles technologies : SWIFT est un observatoire en ondes gamma lancé en 2004. WMPA étudie depuis 2001 le fond diffus cosmologique dans le domaine des micro-ondes. GALEX est un télescope ultraviolet lancé en 2003. Enfin la NASA est un co-participant du télescope rayons X japonais Suzaku lancé en 2005. WISE, lancé en décembre 2009 pour une mission de 6 mois, effectue une cartographie des sources infrarouges à la recherche des galaxies les moins lumineuses, des étoiles froides situées dans la banlieue terrestre et des astéroïdes qui se trouvent dans le système solaire. Plusieurs autres projets sont à différents stades d'avancement : NuSTAR pour la détection des trous noirs par observation du rayonnement X doit être lancé en 2012. GEMS est en phase d'évaluation. La NASA doit fournir le spectromètre du télescope japonais ASTRO-H dont le lancement est planifié en 2014^[29].

La NASA met également en œuvre des ballons-sonde de grand diamètre (100 mètres) volant à une altitude de 35 km pour tester le comportement des équipements des véhicules spatiaux dans des conditions proches de celles du vide spatial et pour effectuer des recherches scientifiques dans le domaine de l'astrophysique et de l'étude du Soleil^[30].

L'étude du Soleil, de l'héliosphère et de la magnétosphère

Début 2010 la NASA dispose de 17 satellites opérationnels consacrés à l'étude du Soleil, de l'héliosphère et de la magnétosphère en comptant SDO lancé en février et projette de lancer RBSP en 2012 et MMS en 2015. Le budget 2011 représente 642 millions de dollars soit 3% du budget total^[17],[31].

L'observatoire solaire ACE lancé en 1993 étudie l'ensemble des radiations et participe à la surveillance de l'activité solaire. SOHO mission conjointe avec l'ESA lancée en 1995 est le principal observatoire utilisé pour la météorologie spatiale et doit rester en activité jusqu'en 2013. Installé au point de Lagrange L1 ce satellite a également découvert un grand nombre de comètes. GEOTAIL n'est plus opérationnel mais ses données sont en cours d'analyse. Le satellite WIND lancé en 1994 étudie le vent solaire et la magnétosphère depuis le point de Lagrange L1 et doit rester en exploitation jusqu'en 2013. TIMED lancé en 2001 étudie l'influence du Soleil sur la thermosphère et la mésosphère terrestres, doit rester en activité jusqu'en 2014. RHESSI lancé en 2002 est réservé pour l'étude des éruptions solaires en activité jusqu'en 2013. Les sondes Voyager participent également à l'étude de l'héliosphère^[32].

Plusieurs missions regroupées sous l'intitulé Live with a star sont principalement chargées d'étudier l'interaction entre l'activité solaire et l'atmosphère terretre. L'observatoire solaire SDO a été lancé début 2010. Les satellites jumeaux RBSP lancés en 2012 doivent étudier les mécanismes à l'œuvre dans les ceintures de Van Allen. Deux missions sont en cours de développement dans le cadre du programme : SPP, dont le lancement est programmé pour 2018, étudie le Soleil à faible distance (10 rayons solaires) tandis que SOC, projet mené par l'agence spatiale européenne, doit étudier les interactions entre la surface solaire, la couronne solaire et l'héliosphère intérieure depuis une distance de 45 rayons solaires. DSX est un petit satellite destiné à mettre au point des méthodes permettant de minorer l'influence des éruptions solaires sur les satellites. BARREL désigne un ensemble d'expériences scientifiques embarquées sur des ballons-sonde prévu en 2013 pour compléter les données recueillies par les satellites RBSP^[33].

Le comportement du plasma solaire est étudié par plusieurs missions. Les deux satellites jumeaux STEREO en activité depuis 2007 étudient notamment les éjections de masse coronale. La NASA a embarqué trois instruments sur le satellite japonais Hinode (Solar B) lancé en 2006 qui étudie la relation entre la couronne solaire et le champ magnétique du Soleil. Le satellite MMS qui doit être lancé en 2014 étudiera les reconnexions du champ magnétique à proximité de la magnétosphère terrestre^[34].

La thématique comporte également des missions caractérisées par un cycle de développement court (Small et Medium Explorer). IBEX, lancé en 2008, étudie l'interaction entre le vent solaire et les vents solaires des autres étoiles. TWINS B complète depuis 2008 les observations réalisées par le satellite jumeau TWINS A lancé précédemment et fournit une image tridimensionnelle de la magnétosphère terrestre. Les cinq petits satellites THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) lancés en 2007 ont permis de mieux comprendre les mécanismes à l'œuvre dans les tempêtes de la magnétosphère. CINDI (Coupled Ion-Neutral Dynamics Investigation) est une expérience scientifique embarquée sur un satellite de l'Armée de l'air qui étudie le rôle des ions neutres sur la formation des champs électriques dans la haute atmosphère terrestre. AIM lancé en 2007 étudie la formation des nuages de haute altitude dans les régions polaires. Deux petites missions sont programmées IRIS étudie le transfert d'énergie entre la couronne solaire et le vent solaire et doit être lancé en 2013. GEMS, un télescope rayons X qui doit étudier les champs magnétiques autour des trous noirs, doit être lancé en 2014^[35].

Les sciences de la Terre

Début 2010 la NASA dispose de 15 satellites opérationnels consacrés à l'étude de la Terre et du climat. L'agence doit lancer les satellites Glory en 2010, NPP en 2011, LDCM et GPM en 2013, SMAP en 2014 et enfin ICESat-2 en 2015. D'autre part le satellite OCO perdu lors de son lancement en 2009 doit être reconstruit et lancé en 2013. Le budget 2011 représente 1 802 millions $ soit 9% du budget total^[17],[36].

La NASA dispose d'importantes équipes de chercheurs dont les travaux portent sur la modélisation du système Terre et qui exploitent les données recueillies par les différents moyens spatiaux et aéroportés mis en œuvre par la NASA. Celle-ci possède le plus important système de stockage informatique de données scientifiques de la planète qui doit absorber les 4 téraoctets de données supplémentaires fournis chaque jour par les satellites. Pour ses activités la NASA dispose d'un super-ordinateur (Pleiades) acquis en 2008 et comportant 40 000 processeurs qui se classe au sixième rang par sa puissance. Les activités de recherche et la logistique associée représente 25% du budget de la NASA consacré aux sciences de la Terre^[37].

Les missions du programme Earth Systematic Missions ont pour objectif d'effectuer des collectes systématiques de données qui sont ensuite redistribuées à un grand nombre d'utilisateurs internes et externes. Dix satellites sont actuellement opérationnels^[38] :

• Aqua lancé en 2002 mesure les caractéristiques des nuages et l'humidité présente au sol et dans l'atmosphère.
• Aura lancé en 2004 mesure la quantité d'ozone, de vapeur d'eau, de monooxyde de carbone, de méthane, d'ozone et de CFC présent dans l'atmosphère.
• Terra développé avec le Japon et le Canada et en fonction depuis 2000 évalue notamment la photosynthèse, les aérosols, le bilan radiatif ainsi que la quantité de monoxyde de carbone.
• TRMM est un satellite développé conjointement avec le Japon et lancé en 1997 qui mesure l'intensité et la distribution des précipitations.
• ACRIMSat lancé en 1999 mesure le flux lumineux en provenance du Soleil.
• QuikSCAT est une mission lancée en 1999 qui mesure la vitesse et la direction du vent au-dessus des océans.
• Earth Observing-1 lancé en 2002 et toujours opérationnel a permis de qualifier de nouveaux instruments utilisés pour l'observation de la Terre.
• ICESat lancé en 2003 mesure la masse de la glace présente au niveau des pôles et les caractéristiques des nuages présents à ces latitudes.
• SORCE lancé en 2003 mesure les différentes radiations qui atteignent l'atmosphère terrestre.
• L'instrument Ocean Surface Topography Mission (OSTM) embarqué sur le satellite Jason-2 développé conjointement avec le CNES et lancé en 2008 mesure de manière précise la hauteur des océans permettant de mesurer les courants et la quantité de chaleur stockée.
• GRACE développé avec l'agence spatiale allemande et lancé en 2002 mesure le champ de gravité terrestre.

Plusieurs satellites sont à des stades divers de développement. GPM est un satellite développé conjointement par la NASA et la JAXA qui doit être lancé en 2013 et qui doit effectuer les mesures de précipitations assurées jusque-là par TRMM en fin de vie. Glory qui doit être lancé en 2011 mesure la distribution et les caractéristiques des aérosols d'origine naturelle ou artificielle. LDCM, lancé en 2012, est un projet conjoint avec l'US Survey qui doit prendre le relais de la longue série des satellites Landsat (mesure des ressources terrestres, évaluation des catastrophes). NPP, projet conjoint avec la NOAA et le DOD lancé en 2011, doit permettre de valider les instruments qui seront utilisés par les futurs satellites météorologiques. ICESat-2 doit prendre le relais en 2015 de ICESat pour la mesure des calottes de glace polaires. Des campagnes de mesures aéroportées seront assurées par la NASA pour assurer la continuité entre la fin de vie de ICESat et le lancement du nouveau satellite. SMAP, qui effectue des mesures d'humidité du sol de la surface terrestre et de l'état des sols (gel-dégel), doit être lancé en 2014. Le spectromètre Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE III) doit être installé en 2013 dans la station spatiale internationale^[38].

À plus long terme (lancements prévus en 2017), le satellite CLARREO doit permettre de détecter rapidement les variations climatiques tandis que DESDynI utilise une combinaison de lidar et de radar pour estimer les déformations du sol terrestre, la dynamique de la couverture des glaces ainsi que l'évolution de la biomasse<^[38].

Le programme Earth System Science Pathfinder regroupe des missions à cout modéré aux objectifs scientifiques plus ciblés que le programme Earth Systematic Missions. Deux satellites sont opérationnels :

• CloudSat lancé en 2006 mesure les caractéristiques des nuages pour permettre une meilleure compréhension du rôle des nuages épais dans le bilan radiatif de la Terre.
• CALIPSO lancé en 2006 mesure la distribution verticale des aérosols et des nuages en utilisant un lidar.

Le satellite OCO perdu lors de son lancement en 2009 doit être reconstruit et lancé en 2013. Aquarius est un instrument embarqué sur le satellite argentin SAC-D qui doit mesurer les variations saisonnières et annuelles de la salinité des océans et leur influence sur la circulation des eaux océaniques. Son lancement est prévu en 2011^[39].

La recherche spatiale

Le programme Space Technology a pour objectif de mettre au point des concepts avancés applicables au spatial. Ces recherches sont lancées et financées, entre autres, par plusieurs programmes d'encouragement à l'innovation qui concernent des équipes internes ou des partenaires ou sociétés externes. Le programme est doté d'un budget en 2011 de 572 millions $ soit 3% du total^[40].

Pour ses missions d'exploration du système solaire la NASA a plusieurs projets consacrés à la propulsion spatiale dont le financement est rattaché à celui des sondes spatiales. L'agence met au point le moteur ionique à xénon NEXT (NASA's Evolutionary Xenon Thruster) dans le cadre d'un programme qui devrait aboutir en 2013. L'agence a également un programme d'étude sur le propulseur à effet Hall^[41],[42]. Le générateur thermoélectrique à radioisotope est une alternative aux cellules photovoltaïques utilisée lorsque l'énergie solaire n'est pas suffisante (mission vers les planètes extérieures). La NASA étudie une version beaucoup plus efficace grâce à l'utilisation du cycle de Stirling (programme Advanced Stirling Radioisotope Generator ASRG) qui pourrait être utilisé par des sondes spatiales lancées à compter de 2014-2016^[43].

La recherche aérospatiale

La NASA est le principal centre de recherche aérospatiale américain. Le budget affecté en 2011 à cette activité est de 579,6 millions de $ soit 3% du budget total. Ces fonds sont répartis entre cinq programmes de recherche^[44] :

La sécurité aérienne

La NASA travaille sur le futur système de contrôle du trafic aérien américain NextGen qui doit permettre de faire face à l'augmentation du nombre de vols dans l'espace aérien américain. L'agence spatiale travaille, entre autres, sur les dispositifs capables de détecter automatiquement les situations dangereuses (risque de collision en vol) et la conception d'un poste de pilotage d'avion optimisant le travail de l'équipage et sa capacité à faire face rapidement aux événements à risque.

Les systèmes aéronautiques

Ce programme concerne la recherche des stratégies d'automatisation du choix des routes aériennes dans le cadre du futur système de contrôle du trafic aérien américain NextGen.

Recherche aéronautique

Plusieurs thèmes font partie de ce programme : mise au point des techniques de voilure tournante, mise au point d'une boîte à outils permettant de concevoir la voilure des futurs avions volant à vitesse subsonique en optimisant les émissions sonores et les performances. Outils de conception du fuselage et de la voilure des avions supersoniques. Recherche sur le vol hypersonique (vitesse supérieure à Mach 5) avec des applications dans le domaine spatial (rentrée atmosphérique, atterrissage sur Mars).

Tests

Ce programme concerne la mise à disposition de moyens d'essais : souffleries, bancs d'essais aéronautiques.

Recherche sur les systèmes intégrés

Recherche sur de nouveaux concepts d'aéronefs permettant de réduire simultanément la quantité de carburant consommé, le bruit et les émissions de gaz. Insertion des avions sans pilote dans le trafic aérien.

Organisation

Les organes de décision

Le directeur de la NASA est désigné par le président des États-Unis, après consultation et accord du Sénat américain. Le directeur en poste depuis mai 2009 est Charles F. Bolden ancien astronaute. Le siège de la NASA se trouve à Washington (District de Columbia). Quatre directions (directorate) sont chargées de définir la politique spatiale et de contrôler sa mise en œuvre par les différents centres de la NASA : la direction de la Recherche Aéronautique (directorate ARMD), celle des Sciences (SMD) chargée de l'exploration scientifique de la Terre, du système solaire et de l'univers, la direction des Systèmes d'Exploration (EMSD) qui réalise les développements nécessaires aux vols humains et robotiques et enfin la direction des opérations Spatiales (SOMD) responsable des lancements et du suivi des missions^[45].

Les centres spatiaux de la NASA

La NASA comporte 10 centres spatiaux qui emploient directement 23 000 personnes (dont 5000 au Jet Propulsion Laboratory^[45]) ainsi qu'un grand nombre de sous-traitants sur site :

Centre spatial Lyndon B. Johnson

Le Centre spatial Lyndon B. Johnson (ou MSC Manned Spacecraft Center) situé près de Houston au Texas, est chargé de la conception et la qualification des engins spatiaux habités (station spatiale, vaisseaux spatiaux), l'entraînement des astronautes et le suivi des missions à partir de leur décollage. Parmi les installations présentes sur le site, on trouve le centre de contrôle des missions habitées (station spatiale internationale, navette spatiale), les simulateurs de vol et des équipements destinés à simuler les conditions spatiales et utilisés pour tester les composants livrés par les fournisseurs de la NASA. Le centre gère l'établissement de White Sands au Nouveau-Mexique qui est utilisé pour tester différents équipements faisant essentiellement partie du programme de la navette spatiale.

Centre de vol spatial Marshall

Le Centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center ou MSFC) situé près de Huntsville dans l'Alabama est spécialisé dans la propulsion des lanceurs civils et des vaisseaux spatiaux. Aujourd'hui le centre Marshall est responsable de la propulsion de la navette spatiale américaine et des charges utiles de celle-ci ainsi que des lanceurs et vaisseaux du programme Constellation. Le centre est responsable de l'établissement de Michoud où est assemblé le réservoir externe de la navette spatiale. Il gère également le programme des sondes lunaires. Cette ancienne installation de l'Armée de Terre (Redstone Arsenal) autrefois dirigée par Wernher von Braun a mis au point la famille de lanceurs Saturn^[46].

Jet Propulsion Laboratory

Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), situé près de Los Angeles en Californie, est responsable du développement et de la gestion opérationnelle de la majorité des sondes spatiales de la NASA, de certains satellites d'observation de la Terre ainsi que d'instruments embarqués sur les satellites scientifiques en orbite terrestre. Le JPL gère également les 3 groupes d'antennes situés en Australie, Espagne et Californie du Deep Space Network qui est utilisé pour les communications avec les sondes spatiales. Créé dans les années 1930 pour étudier la propulsion des fusées, à l'origine de son appellation, c'est une coentreprise entre la NASA et le Caltech.

Centre de recherche Ames

Le Centre de recherche Ames est un établissement ancien (1939) situé en Californie au cœur de la Silicon Valley. Initialement connu pour ses souffleries utilisées notamment pour mettre au point la forme de la capsule Apollo, l'établissement est aujourd'hui spécialisé dans l'informatique embarquée sur les vaisseaux et sondes, les supercalculateurs, la gestion du trafic aérien ainsi que l'exobiologie. Le centre est responsable de quelques programmes spatiaux comme les sondes lunaires LCROSS, LADEE, le télescope spatial Kepler et le télescope aéroporté SOFIA^[47].

Centre de recherche de Langley

Le Centre de recherche de Langley situé en Virginie est le plus ancien des centres de la NASA (1917). On y effectue des recherches sur l'aérodynamisme des avions à l'aide de plusieurs souffleries. Les chercheurs de Langley travaillent également sur le changement climatique^[48].

Centre du vol spatial Goddard

Le Centre du vol spatial Goddard, situé à environ 10 km au nord-est de Washington DC dans l'État du Maryland, est le plus important centre de recherche de la NASA et emploie environ 10 000 personnes en incluant les sous-traitans. L'établissement est responsable du développement et de la gestion des télescopes et observatoires spatiaux développés par la NASA ainsi que sur la plupart des satellites d'observation de la Terre. L'établissement gère également le Centre de Wallops Island consacré au lancement de ballons, de fusées-sondes ou de petits satellites scientifiques (à l’aide notamment de fusées Scout).

Centre de recherche Glenn

Le Centre de recherche Glenn, situé près de Cleveland dans l'Ohio, est traditionnellement spécialisé dans la mise au point des techniques de propulsion (cryogénique, électrique)^[49].

Centre de recherche en vol de Dryden

Le Centre de recherche en vol de Dryden situé dans le désert des Mojaves en Californie est utilisé pour effectuer des tests en vol atmosphérique. C'est également le site d'atterrissage de secours pour la navette spatiale lorsque les conditions atmosphériques ne sont pas favorables à Kennedy.

Centre spatial John C. Stennis

Le Centre spatial John C. Stennis situé dans le Mississippi rassemble plusieurs bancs d'essais utilisés pour tester les moteurs-fusées développés pour les différents programmes.

Centre spatial Kennedy

Le Centre spatial Kennedy (KSC), situé sur l'île Meritt en Floride, est le site d'où sont lancées les navettes spatiales. Au cœur du centre spatial, le complexe de lancement 39 comporte 2 aires de lancement et un immense bâtiment d'assemblage, le VAB (hauteur 140 mètres), dans lequel la navette spatiale est préparée. Plusieurs plates-formes de lancement mobile permettent de transporter la navette jusqu'au site de lancement. Le centre spatial Kennedy jouxte la base de lancement de Cap Canaveral d'où sont lancés les sondes spatiales de la NASA.

Notes et références

Notes

Références

Sources

• (en) NASA, Fiscal Year 2011 budget estimates, 2010 [lire en ligne] 
  Estimation du budget 2011 de la NASA
• (en) Loyd S. Swenson Jr., James M. Grimwood, Charles C. Alexander (NASA), This New Ocean: A History of Project Mercury, 1989 [lire en ligne]  Histoire du programme Mercury avec le recul permis par la date de publication (document NASA n° Special Publication—4201)
• (en) Ben Evans, Escaping the bounds of Earth - the fifties and the sixties, Springer, 2009 (ISBN 978-0-387-79093-0) 
  Histoire des missions habitées russes et américaines avant le programme Apollo
• F. Verger, R Ghirardi, I Sourbès-Verger, X. Pasco, L'espace nouveau territoire : atlas des satellites et des politiques spatiales, Belin, 2002 
• X. Pasco, La politique spatiale des États-Unis 1958-1985 Technologie, intérêt national et débat public, Editions L'Harmattan, 1997 (ISBN 2-7384-5270-1) 
• (en) Frederic W Taylor, The scientific exploration of MARS, Cambridge University press, 2010 (ISBN 978-0-521-82956-4) 

Voir aussi

Liens internes

• Station spatiale internationale
• Commission Augustine
• Navette spatiale américaine
• Administrateur de la National Aeronautics and Space Administration

Liens externes

• (en) Site officiel de la NASA
• (en) Base de documentations techniques de la NASA
• (en) Base d'images (GReat Images In Nasa)

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