Colonisation de la Lune

Vue d'artiste d'une base lunaire (vers 1970).

La colonisation de la Lune est le projet consistant à installer une voire plusieurs bases permanentes habitées sur la Lune.

Une présence humaine permanente sur un corps planétaire autre que la Terre est un thème récurrent de science-fiction. Alors que la technologie a évolué et que les soucis sur l'avenir de l'humanité sur Terre progressent, la colonisation de l'espace pourrait devenir un but possible et nécessaire. La Lune constituerait alors une excellente préparation en vue de voyages plus lointains.

Historique

Les projets utilisant des lanceurs classiques

Dès 1958, plusieurs projets, américains comme soviétiques, visent à installer des bases plus ou moins permanentes sur la Lune.

• Le poste lunaire avancé Horizon (Horizon Lunar Outpost)^[1] (1959) de l'US Army conçue par Wernher von Braun, une base permanente pour douze astronautes devant être opérationnelle en décembre 1966 (coût : 6 milliards de dollars) ;
• Le projet Lunex^[2] de l'US Air Force (1958-1961), une base souterraine pour vingt-et-un astronautes devant être opérationnelle en 1968 (coût : 7,5 milliards de dollars) ;
• La base lunaire semi-permanente DLB^[3] de Vladimir Barmine (1962) pour neuf cosmonautes devant être opérationnelle en 1975 pour le programme lunaire habité soviétique ;

Représentation du module lunaire L3 du programme lunaire habité soviétique.

• Le KLE Complex (1964-1974) comprenant une première base semi-permanente (3 à 6 mois) pour trois cosmonautes conçue par Vladimir Chelomei (80 tonnes) puis une seconde conçue par Vladimir Barmine (150 tonnes) devant être respectivement opérationnelles en 1975 et 1980 ;
• Le projet Selena^[4] de Douglas Aircraft Company conçu par Philip Bono (1964) visant à établir une base temporaire pour vingt-cinq astronautes en décembre 1975, devenant permanente en février 1978 puis étendue à un équipage de 1 000 personnes en janvier 1981 ;
• Le L3M^[5] de l'OKB-1 (1969-1974) pour trois cosmonautes pour une durée de 90 jours devant être opérationnel pour une série de lancements de 1978 à 1980 ;
• La base LEK^[6] (Lunar Exploration Complex) conçue par Valentin Glouchko (1974) pour trois cosmonautes, comprenant le Laboratorno-zhiloy modul' (LZhM) semi-permanent et le Laboroatorno-zavodskoy modul' (LZM) permanent, devant être opérationnelle en 1980 ;
• L'Energia Lunar Expedition conçue par Valentin Glouchko (1988), une résurgence plus lourde du train spatial LOK-LK de 1964 pour trois cosmonautes et une durée de 10 jours ;

La réutilisation d'éléments du programme Apollo

• Les bases lunaires AES^[7] (Apollo Extension Systems), ALSS^[8] (Apollo Logistics Support System) (1966), LEP^[9] (Lunar Exploration Program) et LESA^[10] (Lunar Exploration System for Apollo) (1968), devant réutiliser des éléments du programme Apollo comme le lanceur Saturn V, le vaisseau Apollo et le LEM (plus ou moins modifié) plus de nouveaux rovers et modules d'habitations semi-permanent pour deux à six astronautes, et devenir opérationnelle en mai 1970 pour des missions annuelles ou bi-annuelles (AES, ALSS), ou de 1969 à 1976 (LEP, LESA)^[11] ;

La station spatiale comme relais

• La base du Johnson Space Center de la NASA conçue par Barney Roberts (1984), anticipant les projets actuels en utilisant la navette spatiale puis la station spatiale Freedom comme halte avant l'installation sur la Lune d'une station permanente de dix-huit astronautes, devant être construite de 2005 à 2015 ;
• L'Outpost on the Moon de la NASA conçu par l'ex-astronaute Sally Ride (1986) utilisant également la station spatiale Freedom comme relais, devant être opérationnel en 2001 (mission de 14 jours) puis en 2005 pour cinq astronautes (mission de plusieurs semaines) ;

La Space Exploration Initiative de George Bush

Vue d'artiste (juillet 1989) d'un habitat lunaire gonflable.

• La Lunar Evolution Base est presque immédiatement éclipsée par l'étude de 90 jours^[12] commandée suite au discours du président des États-Unis George Bush de juillet 1989, lançant la Space Exploration Initiative (SEI)^[13], qui comprend quatre propositions :
  • La Lunar Evolution Base de la NASA (août 1989) prévoyant l'installation d'un noyau d'habitat lunaire fin 2003 puis jusqu'en 2005 trois missions habitées et deux automatiques pour une première occupation de 30 jours en 2003, une seconde de six mois pour quatre astronautes à la mi-2004, une extension de la station à huit astronautes en 2008 et à douze en 2012 ;
  • Le Lunar Outpost (1989), rapidement remisé au placard en raison de son coût exorbitant (300 milliards de dollars) et de sa durée de mise en œuvre (20 ans) ;
  • Le First Lunar Outpost (FLO) de 1992 tenant compte des recommandations de Boeing, visant à réduire d'un facteur 10 la dépense (30 milliards de dollars) arrive cependant trop tard pour sauver la SEI^[14] ;
  • Le Human Lunar Return du Johnson Space Center de la NASA (1996), dernier avatar de la SEI et de la doctrine « cheaper, faster, better », utilisant du matériel déjà existant (navette spatiale, lanceurs Proton ou Ariane 5, station spatiale internationale, etc.) proposant un premier séjour de trois jours le 31 août 2001 (pour un coût très optimiste de 2,5 milliards de dollars), trois autres missions identiques de 2002 à 2004 et deux missions de 14 jours en 2005, plus la mise en place d'un habitat de longue durée pour quatre à six astronautes et un rover pressurisé à partir de 2007 ;

L'utilisation des ressources minières lunaires

La base LUNOX, qui devait voir se poser son premier équipage en 2005, aucun projet ne s'est réalisé.

• La base lunaire LUNOX (Lunar liquid Oxygen propellant exported from the Moon) du Johnson Space Center de la NASA (1993), ayant pour objectif de réduire le coût du FLO en puisant de l'oxygène liquide (LOX) dans le sol lunaire, comprenant six lancements cargo automatiques par Energia d'une unité de production d'oxygène liquide et d'un réacteur nucléaire, de six petits véhicules robotiques, de 2 000 kg d'équipement, de deux remorques (MPU), de deux rovers pressurisés qui servent d'habitat transitoire aux quatre astronautes, d'un module d'habitation et de divers instruments et enfin des lancements d'équipage par un dérivé de la navette spatiale (HLLV) embarquant une capsule de type Apollo et le module d'atterrissage Phoenix pour une première mission de 14 jours en 2005, éventuellement portée ultérieurement à 45 jours ;
• La LOX-Augmented Nuclear Thermal Rocket (LANTR) Moon Base du Langley Research Center de la NASA, conçue par Stanley Borowski (1997), basée sur lanceur comprenant un moteur hybride oxygène liquide/nucléaire^[15], un module d'atterrissage réutilisable Lunar Landing Vehicle (LLV) transportant de l'oxygène liquide (LOX) (le comburant) puisée dans le sol lunaire jusqu'à la navette spatiale LANTR, qui ramène de l'hydrogène liquide (LH2) (le carburant) de la Terre.

Plans actuels

États-Unis

Le plan à long terme de la NASA, Vision for Space Exploration, incluait un retour sur la Lune avec une mission habitée en 2018, puis reculé à 2019 lors de l'annonce de la stratégie globale d'exploration en décembre 2005, avec installation d'une base permanente habitée de quatre personnes pour 2024.

Vue d'artiste du module d'atterrissage (vers 2019).

Cette base sera située au pôle sud sur les remparts du cratère Shackleton qui est un des points plus constamment ensoleillés de notre satellite naturel, avec les écarts de température les moins forts (-30 °C en moyenne) . La base comprendra des quartiers d'habitation, un observatoire, des panneaux solaires et des réservoirs d'énergie^[16].

La construction de cette base demandera une coopération internationale avec pour objectif un test des techniques en vue d'une mission martienne, une exploitation économique de la Lune et d'augmenter les connaissances scientifiques. Les véhicules spatiaux utilisés seront l'Orion et le module d'accès à la surface lunaire^[17].

Cependant le projet, confronté à de graves problèmes de financement et de dépassement des échéances, a fait l'objet d'un audit par la commission Augustine qui a proposé soit d'accroitre le budget annuel qui lui est consacré pour faire face au cout réel soit d'abandonner le projet au profit d'une démarche d'exploration progressive incluant un volet important de recherche pour améliorer les technologies spatiales nécessaires. Le projet de budget 2011 présenté par le président Barack Obama en février 2010, qui reste à approuver par le Congrès, s'inspire de la deuxième option et propose l'abandon du programme Constellation^[18]. La NASA prépare cependant pour 2025 un nouvel atterrisseur lunaire permettant d'atterrir au pôle Sud, la zone la plus accidentée et donc la plus intéressante pour la science^[19].

Chine

La CNSA, l'agence spatiale chinoise, est responsable du programme chinois d'exploration lunaire qui a pour but l'étude et l'exploration de la Lune grâce à des robots puis éventuellement par des êtres humains vers 2025-2030. Parmi les objectifs de la CNSA on retrouve l'installation d'une base lunaire mais aussi l'extraction d'hélium 3, présent en abondance sur le satellite naturel.

Avantages et désavantages

Vue d'artiste d'une base lunaire (vers 2024).

Grâce à sa proximité avec la Terre, la Lune a été depuis longtemps candidate pour une colonie humaine dans l'espace. Avant qu'une colonie ne soit créée, des ressources doivent être identifiées, car leur extraction déterminera le développement de cette colonie. Les échantillons rapportés par le programme Apollo indiquent que plusieurs matériaux de valeur peuvent être trouvés en quantité sur la Lune. Le premier de ces éléments est l'oxygène qui représente environ 42 % du régolithe lunaire (fine poussière qui recouvre la surface lunaire). Il est suivi par le silicium, une matière première importante (20 %) et le fer (13 %) qui permet la production d'acier. Viennent ensuite le bauxite (7 %) nécessaire à la production d'aluminium et le titane (1 %), présents en quantités bien supérieures à celles trouvées sur Terre. Cependant, bien que le programme Apollo ait montré la faisabilité d'un voyage vers la Lune (à un coût élevé), il tempéra l'enthousiasme pour une colonie lunaire à cause de l'absence d'éléments plus légers nécessaires à la vie tel que l'hydrogène ou l'azote.

Base lunaire avec module gonflable. Dessin conceptuel.

Le développement économique de la Lune va voir la création d'habitats à proximité des mines ou des centres de traitement. La richesse dégagée par ces activités influera certainement de manière positive sur les efforts pour construire une colonie sur Mars ou tout autre endroit choisi. Pour que ce développement soit viable, il faudra aussi un système de lancement et de retour sur Terre qui soit fiable et économique. Cette même infrastructure sera utilisée pour toute autre colonisation ou installation spatiale, et les matériaux extraits de la Lune aideront également. En effet, grâce à la faible gravité lunaire, l'emploi de fusées ne sera pas nécessaire pour envoyer des minerais dans l'espace, elles seront remplacées par des catapultes électromagnétiques beaucoup moins chères.^{[réf. nécessaire]}

Coloniser la Lune aidera au perfectionnement d'un système de support de vie de longue durée et autonome indispensable pour la colonisation ou l'exploration spatiale au long terme. Ce laboratoire serait situé proche de la Terre ce qui permettrait l'envoi de ravitaillement ou assistance dans un délai raisonnable.

Certains défenseurs de la colonisation spatiale comme la Mars Society pensent que coloniser la Lune serait plus difficile que coloniser Mars, et que concentrer les ressources sur une colonisation lunaire serait retarder le programme de colonisation tout entier. D'autres groupes comme la National Space Society et la Moon Society croient au contraire que la Lune est un premier pas logique. La possibilité d'utiliser la fusion nucléaire comme source d'énergie propre à partir de l'hélium-3 (³He) extrait sur la Lune serait une justification économique de l'implantation d'une base lunaire. Hélas, il n'existe pas encore d'application civile de la fusion pour la production d'électricité : seuls des prototypes expérimentaux ont pu être construits à ce jour et on ne prévoit pas de centrale rentable avant 2040-2050. Par ailleurs, les études montrent la difficulté d'extraire l'hélium-3 du régolithe, sans parler de son raffinage. Si la Chine (par la voix de son responsable du programme lunaire Ouyang Ziyuan) fonde de grands espoirs sur l'hélium-3, tel n'est pas le cas des États-Unis, qui prévoit l'extraction d'oxygène, voire d'eau et l'utilisation de panneaux solaires^[20].

Bibliographie

• Jacques Villain, « À la conquête de la Lune », Larousse-Bordas, Paris, 1998 (ISBN 2-0351-8230-1)
  Ouvrage de référence sur la course à la Lune.

Voir aussi

• Exploration de la Lune
• Programme Apollo
• Ascenseur spatial lunaire
• Programme lunaire habité soviétique
• Programme Aurora

Lien externe

• (en) Exploration : Going To The Moon - Site de la NASA

Notes et références

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