- Des dizaines de missions lunaires sont prévues au cours de la prochaine décennie.
- Mais à l’heure actuelle, il n’y a pas de système de navigation par satellite entre la Terre et la Lune.
- La NASA et l’ESA développent des moyens d’aider les fusées à naviguer de manière autonome vers la Lune.
Lorsque la mission Artemis 1 de la NASA a survolé avec succès la Lune en novembre, elle a montré au monde que les humains sont sur la bonne voie pour revenir en arrière.
La NASA et l’Agence spatiale européenne visent à mettre des bottes sur la lune d’ici 2025 et à mettre en place une base lunaire permanente en orbite autour d’elle dans les deux prochaines années. La Chine et la Russie travaillent également ensemble pour établir une base lunaire séparée, avec des atterrissages en équipage prévus pour 2036.
Mais pour l’instant, il n’y a pas de GPS pour nous y rendre. Les astronautes ne peuvent pas naviguer de manière autonome dans l’espace lointain, et chaque mission repose sur des ingénieurs formés par des experts qui dirigent constamment les missions depuis le sol.
Cela deviendra rapidement insoutenable avec des missions qui vont et viennent.
Les agences spatiales travaillent à mettre la navigation par satellite, ou satnav, sur des fusées parcourant les 239 000 milles entre la Terre et la Lune. Ils prévoient également de construire un tout nouveau réseau de navigation environ la lune. Voici comment.
La façon dont les agences spatiales naviguent aujourd’hui est lourde et coûteuse
Il a fallu des centaines de personnes pour aider les fusées de la mission Apollo à naviguer vers la lune. Ici, le personnel d’Apollo 11 le regarde décoller le 16 juillet 1969.
Nasa
Aujourd’hui, la seule façon d’aller d’un point A à un point B dans l’espace est de faire des calculs compliqués basés sur la physique, adaptés à chaque mission.
Lorsque le vaisseau spatial se déplace dans l’espace, le seul point de référence est la Terre. Il doit donc envoyer un signal à la Terre pour comprendre où il se trouve, ce qui signifie qu’il existe d’énormes angles morts.
La NASA a complètement perdu la communication avec Orion, le vaisseau spatial utilisé dans la mission Artemis 1, lorsqu’il est passé derrière la lune. Pendant quelques minutes, les ingénieurs ne purent que retenir leur souffle et espérer voir le vaisseau émerger indemne de l’autre côté.
C’est gourmand en ressources et coûteux, a déclaré à Insider Javier Ventura-Traveset, ingénieur en chef du Galileo Navigation Science Office de l’ESA. (Le gouvernement américain utilise le GPS ; Galileo est la version européenne.)
Ce dont l’exploration spatiale a besoin maintenant, c’est d’un moyen pour les engins spatiaux de trianguler leur position depuis l’espace, afin qu’ils puissent naviguer de manière autonome sans intervention de la Terre.
Utiliser les satellites de la Terre pour aller sur la Lune pourrait aider
Étonnamment, le moyen le moins cher d’amener la navigation par satellite dans l’espace lointain est d’exploiter les satellites autour de la Terre, a déclaré à Insider Elizabeth Rooney, ingénieur principal pour Surrey Satellite Technology Ltd. La société travaille avec l’ESA pour développer la navigation par satellite dans l’espace.
Il y a quelques gros problèmes avec cette approche. Le principal d’entre eux est que ces satellites pointent vers la Terre.
Cela signifie que la majeure partie du signal des satellites est bloquée et qu’une petite partie seulement en déborde. Le bit qui déborde est beaucoup plus faible que le signal principal, et il devient encore plus faible plus loin de la Terre.
Au-delà du périmètre immédiat de la Terre, appelé ici le volume de service spatial, la terre bloque une grande partie du signal provenant des satellites de navigation terrestres (appelés ici satellites GNSS, pour Global Navigation Satellite System).
Nasa
Compte tenu de toutes ces contraintes, il pourrait sembler impossible d’utiliser ce signal pour naviguer vers la lune. Mais les ingénieurs ont passé des décennies à développer des détecteurs sensibles qui pourraient exploiter ce signal depuis l’espace lointain.
Et ils ont réussi.
En 2019, quatre satellites ont pu déterminer leur position dans l’espace grâce aux signaux des satellites GPS terrestres.
Ils étaient à 186 300 milles de distance – à peu près à mi-chemin de la lune, a déclaré Ventura-Traveset.
Nous avons vraiment besoin d’un moyen d’aller jusqu’à la lune de manière autonome
La frontière suivante détecte ce signal sur l’autre moitié du trajet. Mais Ventura-Traveset est confiant.
L’ESA et la NASA ont affiné leurs détecteurs qui pourraient exploiter les signaux des satellites de la Terre et sont sur le point de les tester lors de prochaines missions lunaires.
Dans le cadre de l’initiative de l’ESA, un détecteur sera monté sur un satellite en orbite autour de la lune, appelé Lunar Pathfinder, pour voir s’il peut naviguer de manière autonome.
ESA-K Oldenbourg/Initié
Le récepteur de l’ESA, appelé NaviMoon, doit être lancé à bord du satellite Lunar Pathfinder en 2025 ou 2026. L’ESA prévoit que NaviMoon devrait être en mesure de déterminer la position du satellite avec une précision d’environ 60 mètres (environ 200 pieds), a déclaré Ventura-Traveset.
L’espoir est que grâce à ce détecteur, le satellite puisse naviguer de manière autonome autour de la lune, a-t-il déclaré. Il est également très léger, environ 4 kilogrammes (8 livres) au total, et pourrait remplacer une grande partie de l’équipement plus lourd à bord d’un vaisseau spatial.
Le récepteur de navigation NaviMoon en cours de test.
SSTL
La NASA travaille également sur des détecteurs, développés avec l’Agence spatiale italienne. Ils visent à lancer le premier de ces récepteurs à la surface de la lune en 2024 dans le cadre de l’expérience de récepteur GNSS lunaire.
Il y a une « petite course compétitive amicale » entre l’ESA et la NASA pour amener le signal de navigation terrestre sur la Lune, James Joseph « JJ » Miller, directeur adjoint de la politique et des communications stratégiques au sein du programme de communications et de navigation spatiales au siège de la NASA, a déclaré Insider dans une interview.
Miller a déclaré que de nombreux autres pays ont commencé à chercher à investir dans la technologie de navigation dans l’espace lointain.
« Tout le monde a compris qu’il s’agit d’un utilisateur émergent qui ne va pas disparaître, que nous devons en fait préparer et rendre l’espace cis-lunaire, tout l’espace entre la Terre et la Lune, aussi robuste et fiable que possible avec ces signaux », a-t-il dit.
À terme, nous aurons besoin d’un réseau de navigation par satellite environ la lune
Dans la deuxième phase de Moonlight de l’ESA, un réseau de satellites devrait aider à trianguler la position des engins spatiaux à la surface.
ESA-K Oldenbourg/Initié
Le signal des satellites de la Terre peut amener les engins spatiaux jusqu’à la lune, mais une fois qu’ils sont à la surface, le signal ne sera plus très utile.
À ce stade, ces signaux ne peuvent atteindre que ce qui est visible depuis la Terre, de sorte que le côté obscur de la lune et les pôles lunaires sont interdits.
Le plan est donc de donner à la lune sa propre flotte de satellites de communication et de navigation, appelée l’initiative Moonlight. Le premier nœud de Moonlight serait le satellite Pathfinder de la NASA.
Ventura-Traveset a déclaré que l’ESA vise à tester une infrastructure de base de Moonlight d’ici 2027 et une infrastructure plus complète d’ici 2030.
La NASA travaille également à la construction de son propre réseau, appelé LunaNet. La passerelle de la NASA, une station spatiale que l’agence vise à envoyer en orbite autour de la Lune, serait un autre nœud du réseau.
« Nous imaginerions une sorte d’architecture qui comprendrait à la fois des satellites de la NASA et de l’ESA travaillant ensemble », a déclaré Miller de la NASA.
Les colons lunaires auront besoin d’Internet haut débit
Les satellites pourraient aider les futurs astronautes lunaires à naviguer sur la Lune, comme en témoigne cette vue d’artiste.
ESA
Il y a un aspect plus commercial à ramener les humains sur la lune. À long terme, les colons lunaires devraient installer un camp afin de pouvoir extraire des minéraux et de l’eau, qui pourraient être utilisés pour alimenter des fusées en route vers Mars.
Les visiteurs de la Lune devront pouvoir communiquer avec la Terre, se parler efficacement et se divertir, a déclaré Ventura-Traveset.
En fin de compte, les colons lunaires pourraient avoir accès à Internet haut débit, à des vidéoconférences avec leurs proches sur Terre, à des émissions en streaming et à créer leur propre contenu depuis l’espace, a déclaré Ventura-Traveset.
« Je ne pense pas qu’il y ait quelqu’un qui dira que ce n’est pas la voie que nous allons suivre », a déclaré Ventura-Traveset.