Les stations spatiales, laboratoires de coopération

Au cœur de la grande bataille des programmes Apollo et Luna entre les Etats-Unis et l’URSS, juste après la victoire américaine d’Apollo 11, une première mission de coopération entre les deux protagonistes a vu le jour. La mission historique Apollo-Soyouz (1975) nous rappelle que la Terre, vue de l’espace, est ‘’trop petite pour qu’il y ait du conflit’’ comme le disait Youri Gagarine. Moins d’un quart de siècle plus tard, la Station Spatiale Internationale est dans l’espace. Mais aujourd’hui, on se demande tous à quoi va ressembler l’ère post-ISS ?

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Photo de famille de l’expédition 65 regroupant 11 astronautes de 4 nationalités (USA, Russie, Japon, France). Au milieu en noir, l’équipage Crew-2 avec de G. à D. Aki Hoschide (JAXA), Shane Kimbrough et Megan Mc Arthur (NASA) et en dessous Thomas Pesquet (ESA). Au 1er rang sur les côtés, l’équipage Crew-1 avec à gauche Michael Hopkins (NASA) et Soichi Noguchi (JAXA), et à droite Shannon Walker et Victor Glover (NASA). Enfin derrière, l’équipage Soyouz MS-18 avec de G. à D. Mark Vande Hei (NASA), Oleg Novitsky (Roscosmos, actuel commandant de l’ISS) et Pyotr Dubrov (Roscosmos). Crédit Soichi Noguchi

Rupture dans la grande famille

Ce 19 avril, on fêtait le 50ème anniversaire de la toute première station spatiale, Saliout, de l’URSS, mise en orbite le 19 avril 1971 par une fusée Proton. Au lendemain de la course pour la Lune, le nouvel objectif de la conquête spatiale est de pouvoir s’installer dans l’espace de façon permanente pour y faire de la science. A partir de là, les stations Saliout se succèdent de 1 à 7.

Côté américain, on a fait l’expérience avec la station Skylab (1973-1974) et surtout avec le programme de la Navette Spatiale qui, lors de certaines missions, était extensible avec un module habité supplémentaire en soute. Enfin, c’est côté russe que se font les retrouvailles d’Apollo-Soyouz avec la station Mir, qui accueille les Américains. Désormais, le programme est commun : c’est la Station Spatiale Internationale, unissant les Etats-Unis, la Russie, et aussi l’Europe (via l’ESA), le Japon et le Canada. Mais voilà, après plus de 20 ans de vie commune dans l’espace, on s’interroge sérieusement sur les suites à donner.

Il s’en est passé des choses dans l’ISS ! Infographie de Peter Batenburg que vous pouvez retrouver en HQ ici.

C’est une réalité de plus en plus urgente : l’ISS n’est malheureusement pas éternelle. Les fuites du module Zvezda nous le montrent, mettant en évidence la vétusté de certains modules. L’espérance de vie de l’ISS s’étend dorénavant à 2024, voire 2028 avec de la chance. Mais aujourd’hui, la station n’est plus à l’abri d’un problème majeur qui pourrait la condamner.

Ce qui s’est surtout échappé de l’ISS, c’est l’enthousiasme des Russes. Depuis le conflit ukrainien, l’atmosphère s’alourdit entre les Etats-Unis et la Russie et le ton a changé du côté des agences spatiales, notamment par la voix de Dmitry Rogozin, DG de Roscosmos. Plusieurs fois ces dernières années, la Russie a menacé de quitter le navire ISS. Aujourd’hui, la menace devient de plus en plus forte. Il est désormais question de s’en aller dès 2025, notamment pour des raisons des sécurité.

Est-ce que l’ISS peut vivre sans la Russie ? Compliqué. Les services de transport approvisionnement/équipage (respectivement les vaisseaux Progress/Soyouz) restent indispensables même s’ils ne sont plus les seuls avec les cargos américains depuis 10 ans, et plus récemment la mise en fonction du Crew Dragon de SpaceX (et prochainement Starliner de Boeing). La Russie propose de passer la main à d’autres partenaires. Mais qui en voudrait ? La gestion de certains modules obsolètes est acrobatique et paradoxalement, un dernier module (le très en retard MLM Nauka) doit arriver cet été, suivi de l’Uzlovoy Module. Bref, on ignore combien de temps perdurera l’ISS (on souhaite le plus longtemps possible !), mais elle n’aura plus d’équivalent international pendant longtemps.

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Le module MLM Nauka lors d’un test dans une chambre à vide à Baïkonour (Dmitri Rogozin, Roscosmos)

Les nouvelles stations spatiales à venir

Restons dans un premier temps avec la Russie. En se retirant de l’ISS, le pays devra assurer lui-même sa présence permanente dans l’espace. Roscosmos part sur l’idée de le faire en solo, comme ‘’au bon vieux temps’’. C’est là qu’arrive en fanfare le projet ROSS (Russia Orbital Space Station). Mise en service à partir de 2025, au moment où la Russie quitte l’ISS, la station pourrait accueillir à terme jusqu’à 4 astronautes et devrait compter entre 4 et 7 modules. Le projet a été approuvé par Vladimir Poutine le 12 avril dernier, à l’occasion du 60ème anniversaire du vol de Youri Gagarine.

Le projet est toutefois sur les rails depuis longtemps : un premier module (NEM, dédié à la science et énergie, anciennement destiné à l’ISS) a déjà son modèle de vol de construit. Les autres modules seront dédiés notamment à la logistique, production, atelier, etc. Quant à Nauka, qui peut être autonome, Roscosmos garde en tête de le joindre à la station après inspection (une fois la saga ISS terminée). Selon Dmitry Rogozin, les paramètres orbitaux de ROSS sont déjà calculés et seront bientôt annoncés.

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Le modèle de vol de la partie pressurisée du module NEM dans les locaux de RSC Energia. On peut voir sur l’image de description à quoi ressemblera finalement le module une fois en orbite. (Katya Pavlushchenko)

Bien sûr, la nouvelle station qui fait l’actualité cette année, c’est la Station Spatiale Chinoise (CSS), avec le lancement imminent du module principal Tianhe le 29 avril. Après deux petites stations mono-module Tiangong, la Chinese Manned Space Agency (filiale de la CNSA), se lance dans une grande station de trois modules (voire quatre), dont la taille équivaudra à celle de Mir. A la différence, des autres stations en projet, la CSS est concrète, annonçant le retour des astronautes chinois dans l’espace mais cette fois-ci de façon permanente.

Le calendrier de la construction est court, avec pour but d’avoir une station complète en 2022 :

  • 29 avril 2021 : mise en orbite du module Tianhe
  • 20 mai 2021 : première mission cargo de ravitaillement Tianzhou-2
  • 10 juin 2021 : début de la mission habitée Shenzhou-12, jusqu’à septembre
  • Septembre 2021 : cargo Tianzhou-3
  • Octobre 2022 : mission Shenzhou-13, jusqu’à mars 2022
  • Mars-avril 2022 : cargo Tianzhou-4
  • Mai 2022 : mission Shenzhou-14
  • Mai-juin 2022 : ajout du module Wentian
  • Août-septembre 2022 : ajout du module Mengtian
  • Octobre 2022 : cargo Tianzhou-5
  • Novembre 2022 : mission Shenzhou-15

NB : le calendrier n’est pas officiel et peut – va –bien sûr changer. Quand à la CSS elle-même, elle fera l’objet d’un très prochain article.

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Visuel de la station spatiale chinoise dans sa version étendue (en plus des trois modules originaux sont ajoutés 3 autres modules). (Yang Hong / Higher Education Press)

Enfin, il y a l’Inde et son programme de vol habité Gaganyaan, auquel Roscosmos s’est joint en donnant des formations de base aux astronautes indiens. Le CNES vient aussi de rejoindre le programme, et formera notamment les équipes médicales et CAPCOM. L’agence spatiale indienne a un projet de petite station spatiale dans le viseur, qui pourrait être développée et mise en orbite à la fin de la décennie, une fois les premiers vols (prévus dès 2023) passés. Elle devrait peser 20 tonnes et pouvoir accueillir des missions courtes à la façon des stations Tiangong et Saliout.

Toutes ces stations spatiales étatiques promettront une ouverture internationale, d’abord sur le plan scientifique, puis probablement avec des astronautes plus tard. A l’instar de l’hospitalité de Mir, elles deviendront des laboratoires de coopération, dans lesquels l’ESA est prête à y envoyer ses astronautes, mais n’auront pas un niveau de partenariat digne de l’ISS.

La France partenaire de l’Inde sur Gaganyaan (vols spatiaux habités), “dans le sillage des grandes explorations qui ont jalonné l’Histoire"
Maquette de la station spatiale indienne présentée début 2020 lors d’une visite de Jean-Yves Le Gall à l’ISRO (Pallava Bagla/Corbis via Getty Images)

La commercialisation du vol habité

La NASA n’a pas de programme de succession directe à l’ISS. Ses vues sont désormais au-delà de l’orbite basse avec un nouveau programme lunaire. Quand à l’ère post-ISS, la NASA la confie au secteur privé. Cette stratégie n’est qu’un chapitre dans la politique de commercialisation de l’orbite basse et en particulier du vol habité que suit la NASA ces dernières décennies.

Les initiatives privées dans l’orbites basses existent déjà depuis longtemps, à commencer par le tourisme spatial. L’envol du premier touriste spatial Dennis Tito en 2001 a été organisé par la compagnie américaine Space Adventure avec le concours de Roscosmos. Depuis, 6 autres touristes ont pu visiter l’ISS et Space Adventures a d’autres vols de prévus par Crew Dragon. Le prochain vol orbital touristique aura lieu à l’automne prochain avec Inspiration4, un vol privé opéré par SpaceX et payé par le milliardaire Jared Isaacman. Le tourisme spatial suborbital est lui aussi sur le point de passer de l’essai à l’économie avec Virgin Galactic et Blue Origin.

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Le Crew Dragon de SpaceX en approche de l’ISS avec l’équipage Crew-2 à bord le 24 avril. (Soichi Noguchi)

Mais jusqu’à 2020, jamais un astronaute de la NASA n’avait lui-même volé sur un vaisseau privé lancé par une fusée privée. Au crépuscule de la Navette Spatiale, il est devenu impératif pour la NASA d’économiser sur le vol habité tout en introduisant une nouvelle économie. C’est la fin des programmes publics titanesques à l’instar d’Apollo et de la Navette Spatiale faisant de la NASA le plus gros employeur du spatial. La transition vers le secteur privé commence avec l’ISS : en plus de fournir les modules, les industriels fournissent la logistique. C’est ainsi que SpaceX, Northrop Grumman sont sélectionnés pour les cargos, et qu’après SpaceX et Boeing sont sélectionnés pour fournir le vaisseau spatial. La suite est claire : fournir la prochaine station.

La politique de commercialisation de l’orbite basse de la NASA propose que ce soient les stations privées qui soient hôtes des astronautes des agences. En échange la NASA serait cliente et partenaire de compétence en faisant profiter de son expérience à l’heureux élu. On va donc passer de l’ISS à une station spatiale commerciale, qui restera bien évidemment ouverte à l’international (sauf à la Chine).

Bigelow spae station
Visuel de 2018 de station spatiale commerciale de Bigelow Aerospace avec deux modules gonflables B330 et deux vaisseaux spatiaux aux bouts (Crew Dragon à gauche et Starliner de Boeing à droite). (Bigelow Aerospace)

Le processus (Commercial LEO Development program) commence fin 2021 par la sélection des candidats pour les aider dans le développement de leur station (2 à 4 candidats peuvent être retenus pour un contrat allant jusqu’à 400 M$). Puis à partir de 2026 au mieux, on passe à la certification de la station pour accueillir astronautes et charges utiles.

Les industriels ne partent pas de zéro. Déjà en 2006 et 2007, la société américaine Bigelow Aerospace, issue d’un magnat de l’hôtellerie Robert Bigelow, expérimentait des modules Genesis. Cette même compagnie dispose également du tout premier module arrimé à l’ISS, nommé BEAM, pour tester les modules à structure ‘’gonflable’’. Aujourd’hui, les astronautes s’en servent comme remise. Depuis, Bigelow Aerospace travaillait sur une station privée avec des modules gonflables (B330), permettant un gain de place considérable. Mais l’activité de la compagnie du Nevada est aujourd’hui réduite.

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La feuille de route de la construction de la station spatiale d’Axiom Space. On commence avec des premières missions privées dans l’ISS (dont une avec Tom Cruise), puis Axiom joindra à l’ISS jusqu’à 4 modules commerciaux (le premier et en développement) avant de se séparer de la station pour devenir une station autonome. (Axiom Space)

D’autres compagnies américaines sont sur le coup. Axiom Space travaille sur sa station spatiale si bien que le développement de certaines parties d’un premier module a déjà commencé. De plus, la compagnie a fait appel à Thalès Alenia Space, très expérimentée dans le développement de modules. Axiom prévoit d’arrimer à l’ISS le premier module de sa station. Une fois l’ISS terminée, d’autres modules se joindraient pour constituer une station autonome, notamment dédiée au tourisme spatial.

Enfin, Sierra Nevada Corporation, autre candidat sérieux connu pour son vaisseau cargo Dream Chaser et auparavant sélectionnée (mais non retenue) par le Commercial Crew Program de la NASA, propose aussi sa station.

La NASA commercialisait déjà un petit peu l’ISS (déploiement de cubesat, facturation de temps d’astronaute), désormais l’agence souhaite laisser l’ensemble de l’orbite basse à l’industrie. Cette privatisation va bon train et nous mène petit à petit sur la Lune.

Visuel de la station de Sierra Nevada avec des modules gonflables appelés LIFE. Sierra Nevada proposera aussi le transport des astronautes et du fret avec les navettes Dream Chaser, dont le premier vol cargo est prévu en 2022. (Sierra Nevada)

Réunification sur la Lune ?

La nouvelle course à la Lune a soulevé de nouveaux projets de stations. En plus des projets de stations à la surface, il y a le grand projet de nouvelle station spatiale internationale en orbite autour de la Lune, nommée Gateway. Le projet réunit la NASA, l’ESA, la JAXA (Japon), la CSA (Canada) et aussi d’autres pays qui se sont joints au programme. L’alliance au privé va permettre au programme lunaire Artemis de la NASA de mettre une fois de plus l’industrie au service d’un grand programme :

Seul le transport de l’équipage est (dans un premier temps) réservé à la NASA mais avec des partenaires industriels (Lockheed Martin et Airbus Space pour le vaisseau Orion, et Boeing pour la gigantesque SLS).

Visuel de la Gateway datant de 2019 (expliquant la présence d’un module russe, ce qui ne devrait plus être le cas maintenant). Bien sûr, le visuel du lander lunaire (Human Lander system) devrait se transformer en Starship. (ESA)

La Russie n’est pas de la partie cette fois, jugeant le programme Artemis ‘’trop américain’’. Suite aux tensions géopolitiques, la Russie se tourne vers la Chine et les deux puissances spatiales travaillent à une alliance globale. Cela va des collaborations sur les missions robotiques (les programmes Chang’e et Luna), à un Mémorandum Of Understanding (MOU) sur une installation commune sur la surface à la prochaine décennie avec l’International Lunar Research Station (ILRS) dès 2030.

La course à la Lune sera donc la grande compétition entre le l’Occident et l’alliance Chine-Russie. Seule l’ESA fera exception à la règle suivant sa culture de coopération peu importe les enjeux géopolitiques. Le rôle de l’ESA et des astronautes européens pourrait être déterminant pour rallier tous les protagonistes à un programme commun.

‘’L’espace est un mixte entre compétition et coopération’’ nous rappelle Jean-Yves Le Gall, ex-DG du CNES. L’ère post-ISS nous fait entrer dans une compétition folle qui sera fabuleuse à suivre. Espérons qu’après ce moment de folie, surgisse une nouvelle mission commune Artemis-Chang’e, à l’instar d’Apollo-Soyouz, pour réunir tout le monde sur une table. La Lune servira de tremplin pour l’exploration habitée de Mars. Cette ultime conquête du siècle ne pourra se faire qu’ensemble.

Render of a conceptual Chinese lunar base.
Visuel d’un concept de l’ILRS. Le rendu n’est pas du tout définitif. (CAST)

Références :

  • Eric Bottlaender & Pierre-François Mouriaux, ‘’De Gagarine à Thomas Pesquet l’entente est dans l’espace’’, Louison éditions
  • Phillipe Coué, ‘’Rêves de Mars’’, L’Esprit du Temps

Crédit image top : NASA

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