Dans l'industrie spatiale, l'éternelle dispute entre physiciens et paroliers s'est transformée au 21e siècle en un débat sur ce qui est le plus important pour l'humanité - l'astronautique automatique ou habitée ?
Les partisans de "l'automatisation" font appel aux coûts relativement bas de la création et du lancement de dispositifs, qui sont d'un grand avantage à la fois pour la science fondamentale et pour résoudre les problèmes appliqués sur Terre. Et leurs adversaires, rêvant du temps où « nos traces resteront sur les chemins poussiéreux de planètes lointaines », soutiennent que l'exploration de l'espace est impossible et inopportune sans activité humaine.
Où allons-nous voler?
En Russie, cette discussion a un fond financier très sérieux. Ce n'est un secret pour personne que le budget de la cosmonautique nationale est bien moindre par rapport non seulement aux États-Unis et à l'Europe, mais aussi à un membre relativement jeune du club spatial comme la Chine. Et les directions dans lesquelles l'industrie est appelée à œuvrer dans notre pays sont nombreuses: en plus de participer au programme de la Station spatiale internationale (ISS), il s'agit du système mondial de navigation par satellite GLONASS, et des satellites de communication, de télédétection de la Terre, engins spatiaux météorologiques, scientifiques, sans parler des engins militaires et à double usage. Il faut donc partager ce « caftan trishkin » financier pour ne vexer personne (même si au final tout le monde s'en offusque de toute façon, puisque les fonds alloués au développement normal de l'industrie ne suffisent clairement pas).
Récemment, le chef de l'Agence spatiale fédérale (Roscosmos) Vladimir Popovkin a déclaré que la part de l'astronautique habitée dans le budget de son département est très importante (48%) et qu'elle devrait être réduite à 30%. Dans le même temps, il a précisé que la Russie respectera strictement ses obligations dans le cadre du programme ISS (après la fin des vols de navette cette année, seul le vaisseau spatial russe Soyouz fournira des équipages en orbite). Sur quoi allons-nous alors économiser ? Sur la recherche scientifique ou sur des développements prometteurs ? Pour répondre à cette question, il est nécessaire de comprendre la stratégie de développement de l'astronautique habitée domestique pour les prochaines décennies.
Selon Nikolai Panichkin, premier directeur général adjoint de TsNIIMash (qui a été le porte-parole du principal institut scientifique et expert de Roscosmos), il est aujourd'hui faux de compter les activités spatiales pendant 10-15 ans: « Les tâches de la recherche fondamentale en profondeur l'espace, les explorations de la Lune et de Mars sont si grandioses qu'il faut prévoir au moins 50 ans. Les Chinois essaient de se projeter sur cent ans."
Alors, où allons-nous voler dans un avenir proche - en orbite proche de la Terre, vers la Lune ou vers Mars ?
Septième partie du monde
Le patriarche de l'industrie spatiale, le plus proche collaborateur du brillant designer Sergueï Korolev, académicien de l'Académie des sciences de Russie Boris Chertok est convaincu que la tâche principale de la cosmonautique mondiale devrait être la jonction de la Lune à la Terre. Lors de l'ouverture du congrès planétaire des participants aux vols spatiaux, qui s'est tenu à Moscou début septembre, il a déclaré: « Tout comme nous avons l'Europe, l'Asie, l'Amérique du Sud et du Nord, l'Australie, il doit y avoir une autre partie du monde - la Lune."
Aujourd'hui, de nombreux pays, principalement les États-Unis et la Chine, parlent de leurs ambitions pour le satellite de la Terre. Nikolai Panichkin affirme: « Lorsque la question a été tranchée, qu'est-ce qui est arrivé en premier - la Lune ou Mars, il y avait des opinions différentes. Notre institut estime que, néanmoins, en fixant un objectif lointain - Mars, nous devons passer par la Lune. Là-dessus, beaucoup de choses n'ont pas encore été explorées. Sur la Lune, il est possible de créer des bases pour mener des recherches dans l'espace lointain, de développer des technologies pour un vol vers Mars. Par conséquent, en planifiant un vol habité vers cette planète d'ici 2045, nous devons établir des avant-postes sur la Lune d'ici 2030. Et dans la période de 2030 à 2040, créer la base d'une exploration à grande échelle de la Lune avec des bases et des laboratoires de recherche. »
Le premier directeur général adjoint de TsNIIMash estime que lors de la mise en œuvre de projets lunaires, l'idée de créer un entrepôt de nourriture et de carburant en orbite proche de la Terre mérite attention. Sur l'ISS, il est peu probable que cela soit mis en œuvre, puisque la station devrait cesser ses activités vers 2020. Et les expéditions lunaires à grande échelle commenceront après 2020. Et un autre aspect important est souligné par le spécialiste russe: « Lorsque l'institut propose cette stratégie, nous la corrélons avec des plans stratégiques similaires de la Chine et de l'Amérique. Bien sûr, la course à la lune doit être pacifique. Comme on le sait, les armes nucléaires ne peuvent pas être testées et déployées dans l'espace. Si dans un avenir proche des cosmonautes, des astronautes et des taïkonautes commencent à s'installer sur la Lune, ils devraient y construire des logements, des laboratoires scientifiques, des entreprises d'extraction de minéraux précieux, et non des bases militaires. »
Le développement des ressources naturelles de la Lune est une tâche prioritaire, de nombreux scientifiques en sont convaincus. Ainsi, selon l'académicien de l'Académie des sciences de Russie Erik Galimov, les minéraux lunaires peuvent sauver l'humanité de la crise énergétique mondiale. Le tritium livré à la Terre par le corps céleste le plus proche peut être utilisé pour la fusion thermonucléaire. De plus, il est très tentant de faire de la Lune un avant-poste pour l'exploration de l'espace lointain, une base de surveillance des aléas astéroïdes, de suivi de l'évolution des situations critiques sur notre planète.
L'idée la plus brillante (et controversée !) reste l'utilisation de l'hélium-3 disponible sur la Lune, qui n'est pas sur Terre. Son principal avantage, selon Galimov, est qu'il s'agit d'un "carburant respectueux de l'environnement". Ainsi, le problème de l'élimination des déchets radioactifs, qui est le fléau de l'énergie nucléaire, disparaît. Selon les calculs du scientifique, le besoin annuel de toute l'humanité en hélium-3 à l'avenir sera de 100 tonnes. Pour les obtenir, il est nécessaire d'ouvrir une couche de sol lunaire de trois mètres d'une superficie de 75 sur 60 kilomètres. De plus, paradoxalement, l'ensemble du cycle - de la production à la livraison sur Terre - coûtera environ dix fois moins cher que l'utilisation des hydrocarbures (compte tenu des prix du pétrole existants).
"Les experts occidentaux proposent de construire des réacteurs à hélium directement sur la Lune, ce qui réduira encore le coût de production d'énergie propre", note l'académicien. Les réserves d'hélium-3 sur la Lune sont énormes - environ un million de tonnes: assez pour toute l'humanité pendant plus de mille ans.
Mais pour commencer à extraire de l'hélium-3 sur la Lune dans 15 à 20 ans, il est nécessaire de commencer l'exploration géologique maintenant, de cartographier les zones enrichies et exposées au Soleil et de créer des installations d'ingénierie pilotes, explique Galimov. Il n'y a pas de tâches d'ingénierie complexes pour la mise en œuvre de ce programme, la seule question est l'investissement. Les avantages qui en découlent sont évidents. Une tonne d'hélium-3 en équivalent énergie équivaut à 20 millions de tonnes de pétrole, c'est-à-dire qu'aux prix actuels, elle coûte plus de 20 milliards de dollars. Et les frais de transport pour la livraison d'une tonne sur Terre ne s'élèveront qu'à 20-40 millions de dollars. Selon les calculs des spécialistes, pour répondre aux besoins de la Russie, l'industrie électrique aura besoin de 20 tonnes d'hélium-3 par an, et pour l'ensemble de la Terre - dix fois plus. Une tonne d'hélium-3 suffit pour le fonctionnement annuel d'une centrale électrique de 10 GW (10 millions de kW). Pour extraire une tonne d'hélium-3 sur la Lune, il faudra ouvrir et traiter un site de trois mètres de profondeur sur une superficie de 10-15 kilomètres carrés. Selon les experts, le coût du projet est de 25 à 35 milliards de dollars.
L'idée d'utiliser de l'hélium-3 a cependant des opposants. Leur argument principal est qu'avant de créer des bases pour l'extraction de cet élément sur la Lune et d'investir des fonds considérables dans le projet, il est nécessaire d'établir la fusion thermonucléaire sur Terre à l'échelle industrielle, ce qui n'a pas encore été possible.
Projets russes
Quoi qu'il en soit, techniquement, la tâche de transformer la lune en une source de minéraux peut être résolue dans les années à venir, les scientifiques russes en sont convaincus. Ainsi, plusieurs grandes entreprises nationales ont annoncé leur préparation et leurs plans spécifiques pour le développement d'un satellite terrestre.
Les automates devraient être les premiers à "coloniser" la Lune, selon la Lavochkin Scientific and Production Association, la principale ONG nationale dans le domaine de l'exploration spatiale à l'aide de véhicules automatiques. Là-bas, avec la Chine, un projet est en cours de développement qui vise à jeter les bases du développement industriel de la lune.
Selon les spécialistes de l'entreprise, il est tout d'abord nécessaire d'enquêter sur un corps céleste à l'aide de moyens automatiques et de créer un site d'essai lunaire, qui deviendra à l'avenir un élément d'une grande base habitée. Il devrait comprendre un complexe mobile de rovers lunaires légers et lourds, des complexes de télécommunications, d'astrophysique et d'atterrissage, de grandes antennes et quelques autres éléments. De plus, il est prévu de former une constellation d'engins spatiaux en orbite quasi-lunaire pour la communication et la télédétection de la surface.
Le projet est prévu pour être mis en œuvre en trois étapes. Tout d'abord, à l'aide de véhicules légers, sélectionnez les régions optimales de la Lune pour résoudre les problèmes scientifiques et appliqués les plus intéressants, puis déployez la constellation orbitale. Au stade final, des rovers lunaires lourds iront vers le satellite terrestre, qui déterminera les points les plus intéressants pour l'atterrissage et l'échantillonnage du sol.
La conception, de l'avis des porteurs du projet, ne nécessitera pas de très gros investissements, puisque des lanceurs légers de conversion de type Rokot ou Zenit peuvent être utilisés pour lancer des véhicules (sauf pour les rovers lunaires lourds).
La principale société spatiale habitée russe, la SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, est prête à prendre le relais de l'exploration lunaire. Selon ses spécialistes, l'ISS jouera un rôle important dans la création de la base lunaire, qui devrait à terme se transformer en un port spatial international. Même si après 2020 les pays partenaires du programme ISS décident de ne plus étendre son exploitation, il est prévu de construire une plate-forme sur la base du segment russe pour assembler les structures de la future base lunaire en orbite.
Pour mettre en orbite des personnes et des marchandises, un système de transport prometteur est en cours de développement, qui consistera en un vaisseau spatial de base et plusieurs de ses modifications. La version de base est un navire de transport habité de nouvelle génération. Il est conçu pour desservir les stations orbitales - pour y envoyer des équipages et des marchandises avec un retour ultérieur sur Terre, ainsi que pour être utilisé comme navire de sauvetage.
Le nouveau système habité est fondamentalement différent du vaisseau spatial Soyouz existant, principalement en termes de nouvelles technologies. Le navire prometteur sera construit selon le principe de conception Lego (c'est-à-dire selon le principe modulaire). S'il est nécessaire de voler en orbite proche de la Terre, un vaisseau spatial sera utilisé pour fournir un accès rapide à la station. Si les tâches deviennent plus compliquées et que des vols en dehors de l'espace proche de la Terre sont nécessaires, le complexe peut être équipé d'un compartiment utilitaire avec la possibilité de retourner sur Terre.
Energia s'attend à ce que les modifications apportées aux engins spatiaux permettront d'effectuer des expéditions vers la Lune, d'entretenir et de réparer des satellites, d'effectuer des vols autonomes de longue durée - jusqu'à un mois - afin de mener diverses recherches et expériences, ainsi que la livraison et le retour de une quantité accrue de fret dans une version consignée de fret sans pilote. Le système réduit la charge de travail de l'équipage. De plus, grâce au système d'atterrissage en parachute, la précision d'atterrissage ne sera que de deux kilomètres.
Selon les plans établis dans le programme spatial fédéral jusqu'en 2020, le premier lancement du nouveau vaisseau spatial habité doit avoir lieu en 2018 depuis le cosmodrome de Vostochny, qui est en cours de construction dans la région de l'Amour.
Si la Russie au niveau de l'État décide néanmoins de développer des minéraux sur la Lune, Energia sera en mesure de fournir un complexe unique de transport et de fret réutilisable au service du développement industriel d'un corps céleste. Ainsi, le nouveau navire (qui n'a pas encore reçu son nom officiel), qui remplacera le Soyouz, ainsi que le remorqueur interorbital Parom développé par RKK, permettront de transporter jusqu'à 10 tonnes de fret, ce qui réduira considérablement les coûts de transport. En conséquence, la Russie sera également en mesure de fournir des services commerciaux pour l'envoi de diverses cargaisons dans l'espace, y compris les plus volumineuses.
Parom est un vaisseau spatial qui sera lancé par un lanceur en orbite terrestre basse (environ 200 km d'altitude). Ensuite, un autre véhicule de lancement livrera un conteneur avec une cargaison à un point donné de celui-ci. Le remorqueur accoste avec lui et le déplace vers sa destination, par exemple, vers une station orbitale. Il est possible de lancer un conteneur en orbite avec presque n'importe quel transporteur national ou étranger.
Cependant, avec les financements actuellement existants pour l'industrie spatiale, la création d'une base lunaire et le développement industriel d'un satellite terrestre sont des projets d'un avenir assez lointain. Les plans de vols vers la lune de touristes à l'aide d'engins spatiaux Soyouz modifiés semblent beaucoup plus réalistes, selon Roskosmos. En collaboration avec la société américaine Space Adventures, le département russe développe une nouvelle route touristique dans l'espace et prévoit d'envoyer des terriens faire un tour de la Lune dans cinq ans.
Une autre entreprise nationale bien connue, le Centre national de recherche et de production spatiale de Khrunichev (GKNPT), est également prête à contribuer au développement d'un corps céleste. Selon les spécialistes de GKNPT, le programme lunaire devrait être précédé du premier étage proche de la Terre, qui sera mis en œuvre grâce à l'expérience de l'ISS. Sur la base de la station, après 2020, il est prévu de créer un ensemble orbital habité et un complexe opérationnel pour les futures expéditions vers d'autres planètes, ainsi que, éventuellement, des complexes touristiques.
Le programme lunaire, selon les scientifiques, ne devrait pas répéter ce qui a déjà été fait au siècle dernier. Il est prévu de créer une station permanente sur l'orbite d'un satellite terrestre, puis une base à sa surface. Le déploiement d'une station lunaire, composée de deux modules, permettra non seulement une expédition vers celle-ci, mais également le retour de la cargaison sur Terre. Il faudra également un vaisseau spatial habité avec un équipage d'au moins quatre personnes, capable d'être en vol autonome jusqu'à 14 jours, ainsi qu'un module de station orbitale lunaire et un véhicule d'atterrissage et de décollage. La prochaine étape devrait être une base permanente sur la surface lunaire avec toutes les infrastructures qui assureront le séjour de quatre personnes au premier étage, puis augmenter le nombre de modules de base et l'équiper d'une centrale électrique, d'un module passerelle et autres installations nécessaires.
Programmes des clubs de l'espace
Russie
Dans le cadre du concept de développement de l'exploration spatiale habitée russe jusqu'en 2040, un programme d'exploration de la Lune (2025-2030) et de vols vers Mars (2035-2040) sont envisagés. La tâche actuelle de développement d'un satellite de la Terre est la création d'une base lunaire, et un programme d'une telle envergure devrait être réalisé dans le cadre de la coopération internationale, Roscosmos en est convaincu.
Dans le cadre de la première étape du programme d'exploration lunaire en 2013-2014, il est prévu de lancer les satellites lunaires Luna-Glob et Luna-Resource, a déclaré le chef de l'OBNL de Lavochkin Viktor Khartov. Les tâches de la mission Luna-Glob sont de voler autour de la lune, de préparer et de sélectionner des sites pour le rover lunaire, pour d'autres complexes d'ingénierie et scientifiques, qui deviendront la base de la future base, ainsi que d'étudier le noyau de la lune à l'aide de dispositifs de forage - pénétrateurs (dans ce domaine, la coopération est possible avec le Japon, car les spécialistes japonais développent avec succès des pénétrateurs depuis longtemps).
La deuxième étape prévoit la livraison d'un laboratoire scientifique - un rover lunaire sur la lune pour un large éventail d'expériences scientifiques et technologiques. A ce stade, l'Inde, la Chine et les pays européens sont invités à coopérer. Il est prévu que les Indiens, dans le cadre de la mission Chandrayan-2, fournissent une fusée et un module de vol, ainsi qu'un lancement depuis leur cosmodrome. La Russie préparera un module d'atterrissage, un rover lunaire pesant 400 kilogrammes et du matériel scientifique.
Selon Viktor Khartov, à l'avenir (après 2015) le projet russe Luna-Resource / 2 est prévu, qui prévoit la création d'une plate-forme d'atterrissage unifiée, un rover lunaire à longue portée, une fusée à décollage de la Lune, des moyens de chargement et de stockage d'échantillons de sol lunaire livrés sur Terre, ainsi que la mise en œuvre d'atterrissages de haute précision sur le phare situé sur la Lune. Parallèlement, il est prévu d'effectuer la livraison d'échantillons de sol lunaire collectés à l'aide du rover lunaire dans des zones présélectionnées d'intérêt scientifique.
Le projet Luna-Resource/2 sera la troisième étape du programme lunaire russe. Dans le cadre de celui-ci, il est prévu de mener deux expéditions: la première livrera un rover lunaire de recherche lourd à la surface lunaire pour effectuer des recherches de contact et prélever des échantillons de sol lunaire, et la seconde - une fusée de décollage pour renvoyer des échantillons de sol vers la terre.
La création d'une base automatique permettra de résoudre un certain nombre de problèmes dans l'intérêt d'un programme lunaire habité, qui prévoit qu'après 2026 des personnes s'envoleront vers la lune. De 2027 à 2032, il est prévu de créer un centre de recherche spécial « Lunar Proving Ground » sur la Lune, déjà conçu pour le travail des cosmonautes.
Etats-Unis
En janvier 2004, le président américain George W. Bush a annoncé l'objectif de la NASA de « retourner » sur la Lune d'ici 2020. Les Américains prévoyaient de se débarrasser des navettes obsolètes pour dégager des fonds d'ici 2010. En 2015, la NASA était censée déployer un nouveau programme Constellation similaire au programme Apollo modernisé et élargi. Les principaux composants du projet sont le lanceur Ares-1, qui est un développement du propulseur à propergol solide de la navette, le vaisseau spatial habité Orion avec un équipage de cinq à six personnes, le module Altair, conçu pour atterrir sur le surface lunaire et décollant de celle-ci, scène de la fuite de la Terre (EOF), ainsi que le porte-avions lourd "Ares-5", conçu pour lancer l'EOF en orbite proche de la Terre avec "Altair". L'objectif du programme Constellation était de voler vers la Lune (pas avant 2012), puis d'atterrir à sa surface (pas avant 2020).
Cependant, la nouvelle administration américaine, dirigée par Barack Obama, a annoncé cette année la fin du programme Constellation, le jugeant trop coûteux. Après avoir écourté le programme lunaire, l'administration Obama a en parallèle décidé de prolonger le financement de l'exploitation du segment américain de l'ISS jusqu'en 2020. Dans le même temps, les autorités américaines ont décidé d'encourager les efforts des entreprises privées pour construire et exploiter des engins spatiaux habités.
Chine
Le programme d'étude de la lune chinoise est classiquement divisé en trois parties. Lors de la première en 2007, le vaisseau spatial Chang'e-1 a été lancé avec succès. Il a travaillé en orbite lunaire pendant 16 mois. Le résultat a été une carte 3D haute résolution de sa surface. En 2010, un deuxième appareil de recherche a été envoyé sur la Lune pour photographier des zones, dans l'une desquelles le Chang'e-3 devra atterrir.
La deuxième étape du programme de recherche d'un satellite naturel de la Terre consiste en la livraison d'un véhicule automoteur à sa surface. Dans le cadre de la troisième phase (2017), une autre installation ira sur la Lune, dont la tâche principale sera la livraison d'échantillons de roche lunaire sur Terre. La Chine a l'intention d'envoyer ses astronautes sur le satellite terrestre après 2020. A l'avenir, il est prévu d'y créer une gare habitable.
Inde
L'Inde a également un programme lunaire national. En novembre 2008, ce pays a lancé la lune artificielle "Chandrayan-1". Une sonde automatique en a été envoyée à la surface du satellite naturel de la Terre, qui a étudié la composition de l'atmosphère et prélevé des échantillons de sol.
En coopération avec Roscosmos, l'Inde développe le projet Chandrayan-2, qui envisage d'envoyer un vaisseau spatial sur la Lune à l'aide du lanceur indien GSLV, composé de deux modules lunaires - un module orbital et un module d'atterrissage.
Le lancement du premier vaisseau spatial habité est prévu pour 2016. A bord, selon le chef de l'Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, deux astronautes iront dans l'espace, qui passeront sept jours en orbite terrestre basse. Ainsi, l'Inde deviendra le quatrième État (après la Russie, les États-Unis et la Chine) à effectuer des vols spatiaux habités.
Japon
Le Japon développe son programme lunaire. Ainsi, en 1990, la première sonde a été envoyée sur la lune, et en 2007, le satellite artificiel Kaguya y a été lancé avec 15 instruments scientifiques et deux satellites - Okinawa et Ouna à bord (il a fonctionné sur l'orbite de la lune pendant plus d'un an). En 2012-2013, il était prévu de lancer le prochain appareil automatique, d'ici 2020 - un vol habité vers la Lune, et d'ici 2025-2030 - la création d'une base lunaire habitée. Cependant, l'année dernière, le Japon a décidé d'abandonner le programme lunaire habité en raison de déficits budgétaires.
