Pourquoi l’orbite de la future station spatiale lunaire aura cette forme étonnante

Les débats entre professionnels auront duré des mois, mais ils ont fini par arriver à une conclusion : la future station spatiale lunaire aura une orbite prenant la forme d’un halo rectiligne et excentré – en clair, une sorte d’ellipse, dont l’axe n’est pas basé sur le centre de l’astre mais légèrement décalé. L’Agence spatiale européenne (ESA) l’a annoncé le 18 juillet 2019.

Le projet du Lunar Orbital Platform-Gateway, station lunaire et avant-poste vers l’espace lointain, se précise un peu plus dans le cadre du projet Artémis, piloté par la Nasa et en partenariat avec les autres agences spatiales. Sur le modèle de la Station spatiale internationale (ISS), ce sera une base permanente, avec des équipes d’astronautes qui s’y relaieront. Elle servira de relai de communication, de laboratoire scientifique, d’entrepôt de stockage et de passerelle vers le sol lunaire.

La base orbitale que la Nasa veut construire autour de la Lune.

Source : Wikimedia/CC/Nasa (photo recadrée)

Une orbite « angélique »

Dans son communiqué, l’Agence spatiale européenne évoque une orbite « angélique » car, observée depuis la Terre, le trajet du Lunar Gateway ressemblera à s’y méprendre à l’aura représentée au-dessus des anges.

Concrètement, la station sera plus ou moins éloignée de la Lune selon son cycle, et sa rotation sera synchronisée avec la Lune. Au plus proche, le Gateway sera à 3 000 km de notre satellite, et au plus loin elle sera à 70 000 km. Chaque révolution prendra sept jours. Cette durée est cohérente avec ce que prévoit le projet Artémis de laisser les astronautes toute une semaine sur la surface lunaire.

L'Agence spatiale européenne a procédé à une modélisation de l'orbite de la future station spatiale.

Source : ESA

Faciliter les allers-retours

Cette orbite « angélique » a été choisie pour faciliter les allers-retours entre la Terre et la station. L’une des grandes difficultés de l’exploration spatiale réside dans la quantité d’énergie nécessaire aux voyages. Or, une telle orbite permet justement de réduire l’énergie dépensée : par intermittence, la station ne sera ni trop éloignée de la Terre, ni trop éloignée de la Lune, limitant à chaque fois le coût des trajets.

Ce choix répond donc parfaitement à l’idée de faire du Gateway un intermédiaire vers l’espace, une passerelle. Les vaisseaux, transportant du matériel et des astronautes, feront un voyage de cinq jours avant d’atteindre la station. Les missions Apollo n’en prenaient que trois. Si les trajets seront longs, l’orbite rectiligne limitera la quantité d’énergie nécessaire à l’arrimage du vaisseau.

Autre avantage d’une orbite en halo elliptique excentré : minimiser les éclipses provoquées par la Lune et la Terre, et donc réduire les moments où la station sera plongée dans l’ombre. C’est loin d’être anecdotique étant donné que le Gateway fonctionnera à l’énergie solaire.

La mise en place d’une orbite aussi peu naturelle est possible grâce à l’interaction entre les forces gravitationnelles de la Lune et de la Terre, ce qui permet de bloquer un objet au milieu dans une position stable. Ou plutôt « presque stable », comme le précise le communiqué. L’orbite sera difficile à maintenir, des manœuvres régulières de maintien devront donc avoir lieu.

La construction du Lunar Gateway est prévue pour démarrer à proximité de la Lune aux environs 2020. Et, tandis que les premières missions humaines sont ensuite prévues pour 2024, la Nasa a d’ores et déjà annoncé les 12 expériences scientifiques qui seront menées en priorité.

D’ici à ce que l’humanité retourne sur la Lune, n’hésitez pas à regarder notre reportage.