Mars, village lunaire, station orbitale... 50 ans après le premier pas, pourquoi retourner sur la Lune?

De nombreux projets sont actuellement en cours pour explorer la Lune, mais aussi en faire une base permanente à l'image de l'ISS, et un terrain d'expérimentation pour envoyer des Hommes sur Mars un jour.

52 ans après le premier pas sur la Lune, l'astre continue aujourd'hui d'être un objet de conquête et nourrit encore les projets des agences spatiales. "La Lune est notre plus proche voisine et une cible naturelle pour mettre en place une base de recherche alors que nous nous préparons à nous aventurer plus loin dans le système solaire", notamment sur Mars, écrit ainsi l'agence spatiale européenne (ESA).

"Après 20 ans de vie continue en orbite terrestre basse, nous sommes maintenant prêts pour le prochain grand défi de l'exploration spatiale - le développement d'une présence soutenue sur et autour de la Lune", déclarait l'ex-administrateur de la NASA, Jim Bridenstine en 2020.

"La Lune fait l'objet d'un intérêt croissant"

Ces dernières années, "la Lune fait l'objet d'un intérêt croissant des grandes agences spatiales comme la Nasa, l'agence chinoise et l'agence européenne (ESA)", déclare à BFMTV.com Valérie Ciarletti, professeure à l'université de Versailles (UVSQ) et directrice adjointe du Latmos (Laboratoire atmosphères, observations spatiales).

En plus des travaux américains et européens, il existe "plusieurs missions sérieuses d'exploration lunaire indiennes, japonaises, et russes", explique également Michel Viso, ancien responsable de l’exobiologie au CNES (Centre national d'études spatiales), contacté par BFMTV.com.

Ces dernières années, la Chine a ainsi lancé plusieurs missions vers notre satellite. Fin 2020, Chang'e 5, a ramené des échantillons lunaires sur Terre. Lors de la mission précédente, la Chine avait réussi l'exploit du premier alunissage sur la face cachée de la Lune. À l'été 2019, l'Inde avait envoyé sa sonde spatiale Chandrayaan-2, mais le contact avec l'atterrisseur avait été perdu avant son atterrissage. Quelques mois auparavant, la première sonde israélienne envoyée sur la Lune s'était écrasée à sa surface.

Le programme Artemis de l'agence spatiale américaine (Nasa), est le plus avancé pour un retour des hommes sur le satellite de la Terre, prévu pour 2024. Outre l'envoi de deux astronautes sur la Lune, il prévoit aussi la création du Lunar Gateway, une station en orbite de l'astre, qui doit permettre "d’explorer durablement les alentours et la surface de la Lune", explique l'ESA. L'agence européenne participe à la construction de cette infrastructure avec les partenaires de la Station Spatiale Internationale.

Quel intérêt à y retourner?

Cet intérêt pour notre satellite est en partie scientifique, avec la découverte il y a quelques années de la présence d'eau sur la Lune, sous forme de glace. Y retourner permettrait de vérifier ce fait, de mesurer en quelle quantité elle est présente et à quelle profondeur. D'autre part, "étudier la Lune, c'est aussi étudier la formation de la Terre, et du système solaire", explique Valérie Ciarletti, car cet astre a une surface beaucoup plus ancienne que la nôtre, et nous raconte des choses sur l'origine de la planète bleue.

"Depuis la Lune, on peut observer notre univers autrement, sans les perturbations d'éléments terrestres depuis sa face cachée", déclare aussi la directrice adjointe du Latmos.

La Lune abrite également des éléments rares, comme l'hélium 3, un gaz léger radioactif qui peut servir de source d'énergie, et qui aiguise déjà les envies de certains pays et entreprises. "Parmi les divers matériaux volatils disponibles sur la Lune, il n'y en a potentiellement qu'un seul qui ait une valeur significative sur Terre", expliquait déjà en 2015 la Nasa, "l'hélium-3, s'il est utilisé comme combustible dans un réacteur à fusion nucléaire, pourrait devenir une exportation lunaire importante pour la production d'électricité dans le monde".

Des ressources en hydrogène sont aussi identifiées, et la glace pourrait "être divisée en hydrogène et oxygène" pour créer du carburant, note l'ESA. Les missions auraient donc à la fois pour but de trouver ces ressources, mais aussi de réussir à les extraire et à les exploiter.

Les ressources connues sur la Lune © ESA

En retournant sur la Lune il y a également "une volonté de donner un nouvel objectif à une population, quelque chose qui peut entraîner un engouement" national, souligne Michel Viso. Ainsi, c'est Donald Trump qui a, aux États-Unis, réclamé que la mission de retour de deux astronautes sur la Lune soit une priorité de la Nasa.

"Chandrayaan-2 vise à améliorer notre compréhension de la Lune, à stimuler l'avancement de la technologie, à promouvoir des alliances mondiales et à inspirer une future génération d'explorateurs et de scientifiques", écrit de son côté l'agence spatiale indienne.

"L'objectif c'est Mars"

Toutefois, l'une des raisons majeures de retourner à la surface de la Lune et de mieux la comprendre, c'est la future exploration de la planète Mars. "L'objectif, c'est Mars, mais Mars en passant par la Lune, pas directement depuis la Terre", déclare auprès de BFMTV.com Francis Rocard, responsable du programme d’exploration du Système solaire du CNES. La mission américaine Artemis doit ainsi permettre une "exploration encore plus grande de la Lune, où nous démontrerons les éléments clés nécessaires à la première mission humaine vers Mars", déclare la Nasa.

"L’idée, c’est de fabriquer une agence spatiale sur la Lune comme première étape avant de penser à aller sur Mars", expliquait en février dernier l'astrophysicienne Athena Coustenis à BFMTV.com. Et ce "pour pouvoir entraîner des personnes, mais essentiellement pour voir si on peut extraire de la surface de la Lune et des substrats lunaires les éléments nécessaires pour survivre sur un satellite hostile sans apporter de choses depuis la Terre. Est-ce que l’on peut fabriquer de l’eau? De l’oxygène?"

La Lune est "un terrain privilégié pour aller tester des expériences avant d'aller plus loin", souligne Valérie Ciarletti. En effet, d'une part, ce satellite n'est situé qu'à environ trois jours de voyage et plusieurs agences spatiales savent comment s'y rendre. D'autre part la Lune est un milieu difficile pour l'Homme, avec une atmosphère très ténue comme sur Mars, et des températures extrêmes, car entre le jour et la nuit, il peut y avoir environ 300°C d'écart. Cela permettrait de tester des équipements en milieu hostile.

Avec une gravité moindre - une personne pèse six fois moins sur la Lune que sur Terre - envoyer un vaisseau depuis ce satellite est aussi intéressant, car il nécessiterait moins de carburant pour en décoller, donc moins de poids à transporter pour se rendre sur la planète rouge. Un point primordial alors qu'une mission potentielle pour se rendre sur cette planète sera limitée en terme de charge.

Des bases permanentes à la surface?

Parmi les projets pour avancer en ce sens, outre la construction d'une base en orbite (Lunar Gateway), celle d'une base sur la surface lunaire avec l'envoi régulier de robots et d'astronautes sur place est sérieusement réfléchie. L'idée est d'y développer un lieu où séjourneraient des astronautes, à l'image de ce qui se fait dans la Station Spatiale Internationale (ISS).

Sur la Lune, "les premières missions comprendront de courts séjours en surface, mais à mesure que les camps de base évolueront, l'objectif est de permettre à l'équipage de rester à la surface lunaire jusqu'à deux mois", explique la Nasa.

La Russie et la Chine ont également annoncé de leur côté une collaboration début 2021 pour la construction d'une station "à la surface ou en orbite" de la Lune. "D'ici l'horizon 2030, cette base doit abriter un ensemble de missions robotisées pour explorer tout autour du pôle Sud de la Lune", avait expliqué à FranceInfo Jessica Flahaut, géologue lunaire au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG). Pour elle, il faudra toutefois attendre les années "2035-2045" pour assurer une présence humaine ponctuelle sur une base lunaire.

Avant la mise en place d'habitats durables, il y aura une "phase d'exploration robotique, ce qui permettra d'envoyer des photos de la zone et de trouver des habitats temporaires" pour de futures explorations humaines explique Valérie Ciarletti. Il y aura également des retours d'échantillons, par exemple "pour voir si on peut utiliser de la régolithe lunaire pour faire des constructions, mais aussi des cultivations".

S'il y a établissement d'une base lunaire, cela "ne peut se faire qu'aux pôles", pour Francis Rocard, car les ressources en glaces - donc en eau - semblent y être les plus abondantes. De plus, en raison de la rotation de la Lune, sur certains points, les jours durent environ 14 jours en temps terrestre, et les nuits autant, sachant que les températures peuvent descendre à -150°C. "Mais il n'y a pas ce problème aux pôles, car le soleil y est rasant toute l'année", explique-t-il. Un avantage considérable car "avec des panneaux solaires tournant en fonction du soleil, il y aurait de l'énergie en permanence", souligne Francis Rocard.

"Difficile de prédire ce qu'il va se passer"

Pour une installation sur le plus long-terme, plusieurs problématiques vitales doivent être analysées, comme la potentielle exposition d'astronautes à des radiations dues à des éruptions solaires. Il faut donc penser des équipements qui les protégeraient, ou sur place des abris dans lesquels ils pourraient se réfugier.

Se pose aussi la question de la nourriture, afin d'éviter un ravitaillement permanent. "Cela ne se ferait pas sur le sol sur place, mais avec des cultures hors-sol, et il faudrait privilégier des cultures à croissance rapide. Choisir la cultivation de fraises plutôt que de pommes par exemple", note Francis Rocard.

La mission chinoise Chang'e 4, avait tenté de faire pousser des plantes sur la Lune, dans une biosphère en 2019, mais l'opération avait échoué, les plants avaient gelé. "Ça n'a pas survécu, mais c'était la première tentative", avait expliqué Athena Coustenis. "Ce n'est pas parce que l'on jette quelques graines dehors que cela va pousser s'il n'y a pas les conditions, même sur Terre il y a des risques" qu'une plante ne pousse pas.

Certains des programmes cités ci-dessus sont en cours de construction, d'autres restent au stade de projets, mais quoiqu'il en soit, "tout cela va prendre du temps", déclare Valérie Ciarletti. Ainsi pour Francis Rocard, le calendrier de la Nasa, visant 2024 pour un retour de l'Homme à sa surface, est un peu ambitieux. Pour Michel Viso également: "2024 ce n'est pas tenable, mais 2026, 2028, peut-être 2030?"

Entre les bases lunaires, les stations orbitales et les envois de différents engins, "actuellement nous sommes dans une période de transition où il est difficile de prédire ce qu'il va se passer" du côté de l'exploration lunaire, déclare Michel Viso. "C'est sûr que nous allons retourner sur la Lune", déclare Francis Rocard, mais pour le reste des projets, comme ceux des bases lunaires, "il y a encore du flou".

Salomé Vincendon Journaliste BFMTV