La Nasa choisit Space X pour la Lune : pourquoi la décision est surprenante

Crédit : Space X
C’est finalement la société privée Space X qui sera chargée de fournir à la Nasa le vaisseau capable d’acheminer ses astronautes jusqu’à la surface de la Lune. Un choix qui laisse cependant plusieurs questions en suspens.

Le prochain vaisseau à se poser sur la Lune avec des astronautes à bord ressemblera-t-il à la fusée de Tintin ? C’est ce que laisse penser l’annonce surprise faite par la Nasa le 16 avril 2021 : en guise de module lunaire (ou Human Landing System, HLS) de son programme Artemis, l’agence américaine a tout simplement choisi le projet Starship, actuellement en cours de développement au Texas par la société privée Space X. Or, le Starship, c’est un engin de 50 m de long pour 9 m de diamètre, avec une silhouette de fusée, capable de se poser et de décoller en position verticale.

Autrement dit, il s’agit d’un vaisseau diablement plus imposant que ceux proposés par les concurrents de Space X, à savoir le Blue Moon de la National Team menée par Blue Origin et l’ALPACA de Dynetics. D’ailleurs, sa taille est l’un des critères qui a convaincu la Nasa : alors que le Blue Moon permettrait de déposer 15 tonnes de charge utile à la surface de la Lune, le Starship pourrait y en délivrer une centaine. Le volume habitable serait aussi nettement plus grand, ce qui ferait de ce vaisseau une base lunaire à part entière dotée de deux sas pour faciliter les sorties en scaphandre. En outre, le Starship est conçu pour être réutilisé.

Un projet techniquement acceptable avec une gestion exceptionnelle

La Nasa a évalué les projets des trois équipes en concurrence pour la construction d’un module lunaire à travers deux filtres principaux. D’abord, le niveau technique. Sur ce plan, Blue Origin fait jeu égal avec Space X avec une mention « acceptable ». Dynetics est en retrait avec un « faible ». Au crible de la gestion de projet, Blue Origin et Dynetics obtiennent un « très bien », alors que Space X les devance avec un « exceptionnel ». C’est donc la compagnie d’Elon Musk qui l’emporte. Cela constitue une mini-surprise dans la mesure où pendant la phase précédente, le projet de Space X, jugé plus risqué que les autres, avait reçu un soutien financier moindre de la Nasa (135 millions de dollars, contre 253 M$ à Dynetics et 579 M$ à Blue Origin).

Space X alunit moins cher

Mais le critère déterminant dans le choix de Space X, surtout face à la National Team de Blue Origin, reste probablement le budget. Dans sa loi de finance pour 2021, le Congrès américain n’avait alloué à la Nasa que 850 M$ pour le développement du HLS, au lieu de 3,37 milliards demandés. En passant avec la société d’Elon Musk un contrat de 2,89 milliards de dollars pour le développement du Starship et pour deux missions sur la Lune (une sans équipage et une autre avec des astronautes), l’agence spatiale américaine escompte conserver son programme lunaire Artemis dans les clous définis par le Congrès. En effet, dans une hypothèse optimiste incluant un développement rapide et sans problème, cette somme sera à dépenser en quatre ans, avant la fin de 2024. Ce qui représente 722 millions par an. Dans son document officiel explicitant la décision, Kathy Lueders, chef de l’exploration humaine à la Nasa, indique à plusieurs reprises que Space X proposait « le prix le plus bas » et ce, « avec une grande marge ».

Toujours faute d’un budget suffisant, la Nasa a renoncé à conserver en lice un deuxième concurrent, ainsi qu’elle le souhaitait pourtant en début d’année. Kathy Lueders explique clairement : « Je n’ai pas assez de fonds disponibles pour seulement tenter de négocier un prix avec Blue Origin, qui pourrait potentiellement rendre possible l’attribution d’un contrat. »

Un petit vaisseau et un gros atterrisseur

Dans ce contexte, c’est bien la société Space X seule qui aura la charge de transporter des astronautes américains sur la Lune avec son Starship. Voici donc à quoi devrait ressembler la mission. D’abord, Space X lancerait un Starship avec une charge utile de carburant en orbite terrestre. Ensuite, elle lancerait un deuxième Starship configuré en module lunaire, sans équipage. Celui-ci rejoindrait le premier pour faire le plein de carburant et s’élancer vers la Lune. La Nasa pourrait alors lancer, avec sa fusée géante SLS (Space Launch System), un vaisseau Orion piloté par quatre astronautes en direction de la Lune. En orbite lunaire, cette capsule s’amarrerait au Starship-module lunaire. Les astronautes quitteraient alors leur capsule de 9m3 pour entrer dans le Starship et son confortable volume de plusieurs centaines de mètres cube. L’atterrisseur géant se séparerait d’Orion pour descendre vers la surface lunaire et s’y poser. Les astronautes effectueraient leur mission d’exploration puis, plusieurs jours plus tard, regagneraient l’orbite lunaire toujours à bord du même Starship. Après un amarrage avec Orion, ils reviendraient vers la Terre.

Montage montrant le module lunaire d'Apollo amarré au Starship, afin de donner une idée de la différence d'échelle. DR

Dans ce scénario, la station orbitale lunaire Gateway est absente, ainsi que la Nasa l’avait annoncé pour les premières missions du programme Artemis. Elle ne serait assemblée qu’ensuite.

Une question d’architecture…

Cette architecture « Nasa-Space X » d’une mission lunaire soulève d’emblée une question : la SLS et sa minuscule capsule Orion sont-elles toujours nécessaires pour rejoindre la Lune ? Pourquoi ne pas envoyer l’équipage directement dans le spacieux Starship qui doit refaire le plein en orbite terrestre ? Actuellement, la réponse pourrait bien se trouver dans les choix antérieurs du Congrès américain qui a défendu depuis des années, contre vents et marées, la fusée SLS (Space Launch System). Cette fusée, dont l’utilité a plusieurs fois été remise en question, avait même été surnommée Senate Launch System (système de lancement du Sénat). Les emplois générés pour sa construction dans une cinquantaine d’États américains n’y était pas pour rien. Le budget serré voté pour le HLS par les mêmes parlementaires qui ont soutenu le SLS aboutit maintenant à une architecture de vol quelque peu absurde…

Et d’autres encore…

La question de l’architecture choisie pour aller sur la Lune et en revenir n’est pourtant ni la seule, ni la première à se poser en ce qui concerne l’attelage Space X-Nasa dans le programme lunaire. D’abord, il y a la date du retour d’astronautes américains sur la Lune. L’administration Trump visait 2024. L’équipe de Joe Biden n’a encore annoncé aucun changement. Mais il semble réaliste de se faire à l’idée d’un glissement de quelques années. Même si le premier exemplaire du SLS s’approche enfin de son aire de lancement, le Starship sera-t-il prêt dans des délais raisonnables ? Certes, plusieurs essais en vol ont récemment eu lieu sur le site de Boca Chica. Et même s’ils n’ont pas été pleinement réussis jusqu’à présent, on ne peut nier que le développement avance. Space X a maintenant une bonne expérience en matière de vaisseaux habités avec ses Crew Dragon mais le changement d’échelle est important.

Après un vol réussi, atterrissage manqué du SN9, prototype du Starship, au Texas. © Space X.

Justement, ce changement d’échelle nécessite un lanceur lourd comme il n’en a encore jamais existé. Car, ne l’oublions pas, Starship n’a pas vocation à décoller par lui-même de la Terre ; il doit être lancé dans l’espace par une fusée. Celle-ci, baptisée Super Heavy par Elon Musk, doit mesurer plus de 60 m de haut pour 9 m diamètre. Elle doit être propulsée par 28 moteurs Raptor, ceux-là même qui équipent le Starship (et qui posent encore quelques petits problèmes). Un prototype a été vu récemment au Texas mais il ne servira que pour des tests au sol. La perspective d’un premier lancement semble donc encore assez lointaine. Même si Space X a réussi des performances étonnantes avec sa Falcon 9, le changement d’échelle est une fois de plus énorme : ce lanceur atteindrait les 120 m de haut pour 3400 tonnes au décollage, du jamais vu. Au-delà, il reste à construire des vaisseaux Starship opérationnels et fiables, et non plus des prototypes, et enfin à les envoyer dans l’espace au moyen de Super Heavy. A tout cela, rien d’impossible. Simplement, ce projet titanesque pourrait bien prendre plus de temps que prévu.

Premier prototype de la fusée Super Heavy de Space X, vue au Texas le 19 mars 2021. ©  Space X

Certes, le module Blue Moon, de Blue Origin, ressemblait beaucoup au module lunaire des missions Apollo, y compris dans son gabarit, et faisait preuve de peu d’inventivité. Mais pour voir de nouveaux astronautes américains marcher sur la Lune avant la fin de la décennie, n’aurait-il pas constitué un objectif plus facile à atteindre ?

Maquette grandeur nature de l'étage de descente du Blue Moon de Nationa Team, en octobre 2019 à Washignton. © P. Henarejos.

La Nasa a choisi la solution la plus audacieuse avec une société privée qu’elle a aidée dans son développement et qui est déjà l’un de ses partenaires privilégiés.

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