Les 50 prochaines années dans l’espace : l’odyssée de l’humanité au-delà de la Terre

L’humanité s’apprête à retourner sur la Lune. En 2026, la mission Artemis III de la NASA enverra des astronautes sur la surface lunaire. Ce sera notre premier retour depuis Apollo 17 en 1972, marquant une étape majeure vers une présence humaine permanente en dehors de la Terre.

De nombreuses nations et entreprises privées nourrissent des projets spatiaux ambitieux. La NASA, par exemple, ambitionne d’établir des avant-postes lunaires et de mener des missions martiennes. L’Agence spatiale européenne (ESA) collabore avec la NASA tout en développant ses propres sondes scientifiques. L’Administration spatiale nationale chinoise (CNSA) déploie également ses propres programmes lunaires et martiens. L’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA) et l’Agence spatiale canadienne (ASC) sont, quant à elles, d’importants partenaires mondiaux. Des acteurs privés comme SpaceX, Blue Origin et Sierra Space impulsent de nouvelles idées en matière de fusées et de systèmes orbitaux. Leur objectif : réaliser de nouvelles découvertes, exploiter les ressources spatiales et envoyer des humains toujours plus loin.

À court terme : retour sur la Lune et avant-postes orbitaux

Prévue pour 2026, la mission Artemis III de la NASA fera atterrir deux astronautes près du pôle Sud de la Lune. Cette région recèle d’importantes réserves de glace d’eau, une ressource clé pour l’établissement de futures bases lunaires. Pour cette mission, la NASA aura recours à sa fusée Space Launch System (SLS) et à son vaisseau spatial Orion. Le Starship de SpaceX, quant à lui, fera office de Human Landing System (HLS), conformément aux contrats passés avec la NASA.

Le Lunar Gateway, une petite station spatiale, orbitera autour de la Lune d’ici la fin des années 2020. Sa construction est le fruit d’une collaboration entre la NASA, l’ESA, la JAXA et l’ASC. Elle servira de point d’arrêt pour les missions lunaires et les voyages dans l’espace lointain. Les deux premiers modules du Gateway, le Power and Propulsion Element (PPE) et le Habitation and Logistics Outpost (HALO), sont actuellement en construction. Maxar Technologies est en charge du PPE, tandis que Northrop Grumman développe le HALO.

SpaceX développe rapidement son système de lancement et d’atterrissage Starship. Selon Elon Musk, PDG de SpaceX, le Starship vise une réutilisabilité totale et des lancements fréquents. Cette capacité est essentielle à l’objectif à long terme de sa société : la colonisation de Mars. Le Starship a d’ailleurs déjà effectué plusieurs vols d’essai depuis Starbase, à Boca Chica, Texas.

Le Starship de SpaceX est un système de lancement et d'atterrissage entièrement réutilisable, crucial pour l'avenir de l'humanité dans l'espace. Il a été contracté pour servir de Human Landing System pour la mission Artemis III de la NASA vers la Lune et est envisagé par SpaceX pour la colonisation de Mars. (Source : cnn.com)

La CNSA chinoise prévoit ses propres missions lunaires, distinctes du programme Artemis. En 2024, la mission Chang’e-6 ramènera un échantillon lunaire de la face cachée de la Lune. La Chine prévoit également de construire une Station internationale de recherche lunaire (ILRS) d’ici le début des années 2030. L’ILRS est un projet conjoint avec Roscosmos, l’agence spatiale russe.

Des stations spatiales commerciales remplaceront la Station spatiale internationale (ISS) en orbite terrestre. L’ISS sera désorbitée d’ici 2031, conformément au plan de transition de la NASA. Des entreprises comme Axiom Space, Blue Origin et Sierra Space construisent déjà des plateformes orbitales privées. Axiom Station, par exemple, commencera l’intégration de ses modules à l’ISS dès 2026.

Blue Origin, fondée par Jeff Bezos, développe la fusée lourde New Glenn. Cette fusée transportera son propre atterrisseur lunaire, Blue Moon. La NASA a d’ailleurs également attribué un contrat à Blue Moon pour de futures missions Artemis. Blue Origin contribue par ailleurs au projet de station spatiale commerciale Orbital Reef.

Rêves martiens et sondes pour l’espace lointain (2030-2040)

La mission Mars Sample Return, fruit d’un effort conjoint de la NASA et de l’ESA, sera lancée au début des années 2030. Elle ramènera sur Terre des échantillons de roches et de sol martiens, déjà collectés par le rover Perseverance de la NASA. Ces échantillons permettront d’obtenir de nouvelles informations scientifiques sur l’existence potentielle d’une vie passée sur Mars.

La NASA prévoit des missions habitées de survol de Mars d’ici la fin des années 2030. Ces missions enverront des astronautes en orbite martienne, sans atterrir à la surface. Elles permettront de tester la santé humaine et les compétences opérationnelles dans l’espace lointain. Cette préparation constitue une étape cruciale en vue d’éventuels atterrissages en surface, dont les difficultés ont été soulignées dans un rapport récent des National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine.

La Chine prévoit ses propres missions martiennes habitées dans les années 2040. La CNSA a d’ailleurs réussi à faire atterrir son rover Zhurong sur Mars en 2021. Ce succès a mis en évidence les capacités croissantes de la Chine en matière d’exploration interplanétaire, et le pays vise désormais à construire un avant-poste de recherche martien.

La mission Europa Clipper de la NASA arrivera à Europa, la lune de Jupiter, au début des années 2030. Elle étudiera Europa minutieusement. Les scientifiques pensent qu’Europa possède probablement un océan sous sa glace, lequel pourrait abriter la vie. La mission utilisera des instruments pour cartographier cet océan et rechercher d’éventuels panaches.

Le rover Perseverance de la NASA, explorant activement le cratère Jezero sur Mars, a déjà collecté des échantillons cruciaux de roches et de sol. Ces échantillons devraient être ramenés sur Terre d'ici le début des années 2030, offrant aux scientifiques des opportunités sans précédent de rechercher des signes de vie microbienne ancienne. (Source : science.nasa.gov)

Le Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de l’ESA a été lancé en avril 2023 et devrait arriver dans le système jovien d’ici 2031. La sonde étudiera Europa, Callisto et Ganymède, en se concentrant particulièrement sur cette dernière, la plus grande lune du système solaire, qui possède son propre champ magnétique.

Des systèmes de propulsion avancés sont toujours en développement. La propulsion électrique nucléaire (NEP) et la propulsion thermique nucléaire (NTP) sont notamment à l’étude. La NASA et la DARPA collaborent sur le programme Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO), qui vise à effectuer un essai de la technologie NTP d’ici 2027. La NTP promet des voyages beaucoup plus rapides pour les missions dans l’espace lointain.

Ressources spatiales et motorisation avancée (2040-2050)

L’extraction de ressources lunaires deviendra courante d’ici les années 2040. La glace d’eau présente aux pôles de la Lune pourra être convertie en carburant de fusée et en air respirable. Cette “utilisation des ressources in situ” (ISRU) réduira les coûts des missions et rendra possibles les bases lunaires à long terme. C’est pourquoi le programme Artemis cible ces régions polaires pour ses atterrissages.

Les missions de prospection d’astéroïdes se multiplieront pendant cette période. La mission Psyche, lancée par la NASA en octobre 2023, se dirige déjà vers un astéroïde riche en métaux, qu’elle atteindra en 2029. De futures missions pourraient identifier des astéroïdes adaptés à l’extraction de métaux précieux, tels que le nickel, le fer et les éléments du groupe du platine.

La technologie de propulsion thermique nucléaire (NTP) pourrait être prête à être utilisée d’ici le milieu des années 2040. Cette méthode de propulsion chauffe le propergol d’hydrogène à l’aide d’un réacteur nucléaire, créant un échappement à grande vitesse qui offre une forte poussée et une grande efficacité. Des temps de trajet plus rapides réduiront l’exposition des astronautes aux radiations et raccourciront considérablement les missions.

Les concepts d’énergie solaire spatiale suscitent un intérêt croissant. Des projets visent à collecter l’énergie solaire en orbite et à la transmettre à la Terre. Le Département de la Défense des États-Unis envisage des essais à petite échelle, et la JAXA a également étudié de tels systèmes. Ces derniers pourraient fournir une énergie propre et continue.

Les bases lunaires à long terme deviendront de véritables colonies permanentes, bien plus que de simples avant-postes temporaires. Elles soutiendront la science et le traitement des ressources, et pourraient également servir de pas de tir pour des missions vers Mars et au-delà. L’International Space Exploration Coordination Group (ISECG) a d’ailleurs élaboré un plan pour une exploration lunaire soutenue.

Ganymède, la plus grande lune de notre système solaire, est unique en ce qu'elle possède son propre champ magnétique et une surface glacée complexe. La mission JUICE de l'ESA, lancée en 2023, arrivera en 2031 afin d'étudier cette intrigante lune jovienne et son potentiel océan souterrain. (Source : amazon.com)

L’industrie privée jouera un rôle de plus en plus important dans le développement de l’infrastructure spatiale. Les entreprises offriront des services essentiels tels que le ravitaillement en orbite et l’élimination des débris. Cette croissance commerciale rendra l’économie spatiale plus accessible et dynamique, allégeant ainsi le fardeau des agences gouvernementales.

Le futur lointain : au-delà de notre système solaire (2050 et au-delà)

Des colonies permanentes pourraient voir le jour sur Mars d’ici les années 2050. SpaceX souhaite y construire une ville autosuffisante, tandis que la NASA envisage des avant-postes humains dédiés à l’étude scientifique. Ces colonies utiliseraient les ressources locales pour l’eau, le carburant et les matériaux de construction. Atteindre un tel objectif à long terme nécessitera des avancées technologiques majeures.

Les sondes interstellaires deviendront plus réalisables. Des concepts comme Breakthrough Starshot suggèrent d’envoyer de minuscules sondes propulsées par voile solaire vers Alpha Centauri. Ces sondes pourraient atteindre des systèmes stellaires proches en quelques décennies, voyageant à une fraction significative de la vitesse de la lumière. Une telle vision repose sur des lasers avancés et une technologie miniaturisée.

Les habitats orbitaux seront beaucoup plus grands que les stations spatiales actuelles. Des entreprises pourraient construire de vastes communautés autonomes en orbite terrestre, capables d’abriter des milliers de personnes et d’offrir de nouveaux lieux de vie et de travail. Bigelow Aerospace a d’ailleurs précédemment développé des modules d’habitat extensibles.

Les télescopes de nouvelle génération nous montreront les exoplanètes plus clairement que jamais. L’Observatoire des mondes habitables, un successeur potentiel du télescope spatial James Webb, est à l’étude. Il pourrait imager directement des planètes semblables à la Terre autour d’autres étoiles, ce qui nous permettrait de rechercher des signes de vie dans leurs atmosphères.

Des missions humaines vers la ceinture d’astéroïdes pourraient également commencer. Les astéroïdes contiennent de vastes quantités de matières premières et représentent une frontière économique et scientifique importante. De telles missions nécessiteraient un transport spatial lointain puissant et des systèmes de survie adaptés.

Le développement de systèmes de survie en boucle fermée est crucial pour les missions de longue durée. Ces systèmes recyclent l’air, l’eau et les déchets, réduisant ainsi le besoin de ravitaillement depuis la Terre. La recherche de la NASA sur les systèmes avancés de maintien en vie constitue un élément clé de ses plans d’exploration spatiale lointaine.

Questions fréquentes

Quel est l’objectif principal de l’exploration spatiale actuelle ? L’objectif immédiat est d’établir une présence humaine durable sur la Lune. Cela implique la construction d’infrastructures et l’utilisation des ressources lunaires. Ces efforts constituent un tremplin pour de futures missions humaines vers Mars.

Le module d'activité extensible Bigelow (BEAM), développé par Bigelow Aerospace, a été déployé sur la Station spatiale internationale en 2016. Il a démontré la viabilité des habitats extensibles, qui pourraient offrir plus de volume avec moins de masse au lancement pour les futures communautés orbitales. (Source : nasa.gov)

Quelles nations dirigent les programmes de vols spatiaux habités ? Les États-Unis, par l’intermédiaire de la NASA, dirigent actuellement les vols spatiaux habités. La CNSA chinoise fait rapidement progresser son propre programme en la matière. L’Agence spatiale européenne et d’autres partenaires mondiaux y contribuent également de manière significative.

Les entreprises privées remplaceront-elles les agences gouvernementales ? Non, les entreprises privées collaborent de plus en plus étroitement avec les agences gouvernementales. Elles fournissent des services essentiels tels que les lancements, la construction d’habitats et les atterrisseurs lunaires. Cette collaboration vise à accélérer l’exploration et à réduire les coûts, et non à remplacer les agences.

Quels sont les plus grands défis technologiques ? Les principaux obstacles comprennent le développement de moteurs avancés pour des voyages plus rapides. La création de systèmes de survie en boucle fermée pour les missions de longue durée constitue également un enjeu majeur. Enfin, la protection des astronautes contre les radiations de l’espace lointain reste un défi de taille.

L'Administration spatiale nationale chinoise (CNSA) fait rapidement progresser son programme de vols spatiaux habités, avec des taïkonautes (astronautes chinois) menant régulièrement des missions vers leur station spatiale Tiangong. Le premier taïkonaute chinois, Yang Liwei, a orbité autour de la Terre en 2003, faisant de la Chine la troisième nation à envoyer indépendamment un être humain dans l'espace. (Source : china-in-space.com)

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