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La Lune est l'astre le plus proche de la Terre, distante d'en moyenne 380 000 km [1]. La première sonde envoyée sur la Lune, Luna 1, a été lancée par les Russes le 2 janvier 1959 [2]. 10 ans et 6 mois plus tard, le 20 juillet 1969, la mission Apollo 11 a permis à Neil Armstrong et Edwin « Buzz » Aldrin de marcher sur la mer de la Tranquillité. Pour paraphraser John F. Kennedy, aller sur la Lune requiert les meilleures compétences et énergies de chacun [3].
Étapes
Allez-y par étapes. En dépit des fusées tout-en-un très populaires dans les récits de science-fiction, aller sur la Lune est une mission qu'il est préférable de séparer en plusieurs étapes : aller sur l'orbite terrestre basse, passer de l'orbite terrestre à l'orbite lunaire, atterrir sur la Lune et refaire le trajet en sens inverse pour regagner la terre.- Certaines histoires de science-fiction dépeignent des méthodes plus réalistes pour aller sur la Lune, par exemple en envoyant des astronautes dans une station spatiale orbitale, à partir de laquelle des petites fusées les amènent sur la Lune puis les ramènent à la station. Cette approche n'a pas été adoptée à cause de la compétition qu'il y avait entre les États-Unis et l'Union soviétique. Les stations spatiales Skylab, Salyut et la station spatiale internationale ont été mises en place après la fin du projet Apollo.
- Le projet Apollo a utilisé le lanceur à trois étages Saturn V. L'étage inférieur a permis de faire décoller le lanceur depuis la rampe de lancement jusqu'à une hauteur de 68 km, le second étage a propulsé la fusée jusqu'au niveau de l'orbite terrestre basse et le troisième étage l'a propulsée vers la Lune [4].
- Le projet Constellation proposé par la NASA pour retourner sur la Lune en 2018 met en scène deux fusées de deux étages chacune. Les premiers étages sont de conceptions différentes : un propulseur à poudre uniquement pour l'équipage (à 5 segments), l'Ares I et un étage contenant à la fois l'équipage et la marchandise propulsé par 6 moteurs-fusée pour l'Ares V. Les deuxièmes étages de ces deux versions possèdent un moteur-fusée à carburant liquide. Le lanceur lourd devrait porter la capsule lunaire orbitale ainsi que l'atterrisseur dans lequel passeront les astronautes lorsque le système à deux fusées s'amarrera [5].
Préparez vos affaires pour le voyage. La Lune n'ayant pas d'atmosphère, vous devez amener votre propre oxygène de façon à avoir quelque chose à respirer quand vous êtes sur place. Lorsque vous ferez un tour sur la surface lunaire, vous aurez besoin d'une combinaison spatiale pour vous protéger de la chaleur accablante du jour lunaire qui dure deux semaines, du froid intense de la nuit lunaire de la même durée, sans oublier des radiations et des micrométéorites qui atteignent la surface du fait de l'absence d'atmosphère.- Vous aurez également besoin d'avoir quelque chose à manger. La majorité de la nourriture utilisée par les astronautes qui se trouvent en mission spatiale doit être lyophilisée et concentrée afin d'avoir un poids réduit au minimum. Elle est reconstituée en y ajoutant de l'eau juste avant de la consommer [6]. Les astronautes ont également besoin de nourriture riche en protéines afin de minimiser la quantité des déchets humains qui sont générés après la digestion.
- Tout ce que vous emportez avec vous dans l'espace ajoute du poids, ce qui augmente la quantité de combustible nécessaire pour soulever et propulser la fusée dans l'espace. Ainsi, vous ne pourrez pas prendre trop d'effets personnels, sans oublier que vous ramènerez des roches lunaires qui pèseront 6 fois plus sur Terre que ce qu'elles pèsent sur la Lune.
Déterminez la fenêtre de lancement. La fenêtre de lancement est l'intervalle de temps dans lequel on va lancer la fusée depuis la Terre pour qu'elle atterrisse dans la zone désirée de la Lune à un moment où il y a assez de lumière pour pouvoir explorer les environs. La fenêtre de lancement est définie de deux façons : par une fenêtre mensuelle et une fenêtre journalière.- La fenêtre de lancement mensuelle prend en compte la zone d'atterrissage prévue en fonction de la Terre et du soleil. La force de gravité que la Terre exerce sur la Lune force cette dernière à garder toujours la même face tournée vers la Terre, donc les missions d'explorations sont choisies dans ces zones qui font face à la Terre afin de rendre possible la communication radio entre la Terre et la Lune. Le moment est également choisi pour que le soleil brille sur la zone d'exploration.
- La fenêtre de lancement journalière prend en compte les conditions de décollage, comme l'angle avec lequel le vaisseau va être lancé, la performance des fusées et la présence d'un vaisseau qui va surveiller la progression de la fusée depuis le décollage. Auparavant, les conditions de lumières étaient importantes pour le décollage, car la lumière du jour permettait de surveiller facilement la rampe de lancement, de se rendre compte de l'atteinte de l'orbite ou de prendre des photos pour documenter les tentatives malheureuses. À présent que la NASA a plus d'expérience dans les missions de surveillance, les décollages de jour ne sont plus nécessaires. Apollo 17 a été lancé de nuit [7].
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Décollez. Idéalement, une fusée pour la Lune doit être lancée verticalement afin de tirer profit de la rotation de la Terre pour atteindre une vitesse orbitale. Cependant, dans le projet Apollo, la NASA a autorisé un angle de 18° par rapport à la verticale sans compromettre le lancement de façon significative [8].
Atteignez l'orbite terrestre basse. Pour échapper à l'attraction gravitationnelle terrestre, il faut considérer deux vitesses : la vitesse d'évasion et la vitesse orbitale. La vitesse d'évasion est la vitesse requise pour échapper à l'attraction d'une planète, tandis que la vitesse orbitale est la vitesse requise pour rentrer en orbite autour d'une planète. La vitesse d'évasion de la surface de la Terre est d'environ 40 km/h ou 11,2 km/s, tandis que la vitesse orbitale à la surface est seulement de 7,9 km/s. Il faut moins d'énergie pour atteindre la vitesse orbitale que la vitesse d'évasion.- De plus, les valeurs des vitesses orbitales et d'évasion chutent avec l'éloignement de la surface de la Terre, la vitesse d'évasion étant environ 1,414 (racine carrée de 2) fois la vitesse orbitale [9].
Faites la transition vers une trajectoire translunaire. Après avoir atteint l'orbite de la Terre et vérifié que la fusée est toujours fonctionnelle, il est temps d'allumer les propulseurs et d'aller sur la Lune.- Dans le projet Apollo, cela a été effectué en allumant les propulseurs du troisième étage une dernière fois afin de propulser la fusée vers la Lune [10]. Pendant le trajet, le module de commande/service (CSM) doit être séparé du troisième étage, retourné et amarré au module d'excursion lunaire (LEM) avant d'être amené dans la partie haute du troisième étage.
- Avec le projet Constellation, le plan est d'amarrer la fusée transportant l'équipage et sa capsule de commande au niveau de l'orbite terrestre basse, l'étage de départ et l'atterrisseur lunaire étant transportés dans la fusée cargo. L'étage de départ devrait ensuite allumer ses propulseurs et envoyer le vaisseau vers la Lune.
Atteignez l'orbite lunaire. Une fois que le vaisseau spatial entre dans le champ de gravité de la Lune, allumez les propulseurs pour le ralentir et le placer en orbite autour de la Lune.
Passez dans l'atterrisseur lunaire. Les deux projets, Apollo et Constellation, ont conçu des modules orbitaux et d'atterrissage séparés. Le module de commande Apollo nécessitait que l'un des trois astronautes reste à l'intérieur pour le piloter tandis que les deux autres embarquaient dans le module lunaire [11]. La capsule orbitale du projet Constellation est conçue pour fonctionner automatiquement, de façon à ce que les quatre astronautes puissent embarquer à bord de l'atterrisseur lunaire s'ils le souhaitent [12].
Descendez à la surface de la Lune. La Lune n'ayant pas d'atmosphère, il est nécessaire d'utiliser des fusées pour ralentir la descente de l'atterrisseur à environ 160 km/h et assurer un atterrissage intact pour les passagers [13]. Idéalement, la surface d'atterrissage prévue doit être dépourvue de grosses roches. C'est pour cette raison que la mer de la Tranquillité a été choisie comme site d'atterrissage pour Apollo 11 [14].
Explorez. Une fois que vous avez atterri sur la Lune, il est temps de faire ce petit pas et d'explorer la surface lunaire. Une fois sur place, vous pouvez rassembler des roches lunaires et des poussières en vue de les analyser une fois revenu sur Terre et si vous avez amené avec vous un véhicule démontable comme cela a été le cas dans les missions Apollo 15, 16 et 17, vous pouvez même conduire sur la surface lunaire à une vitesse de 18 km/h [15]. Vous n'avez cependant pas besoin de faire vrombir le moteur par un coup d'accélérateur, l'unité fonctionne sur batterie et, de toute façon, il n'y a pas d'air pour véhiculer le son.Publicité
Rangez tout et rentrez à la maison. Après avoir fait ce que vous deviez faire sur la Lune, rangez vos échantillons et vos outils à bord de votre atterrisseur lunaire en prévision du trajet retour.
Amarrez-vous au vaisseau orbital. Le module de commande d'Apollo et la capsule orbitale de Constellation sont tous deux conçus pour ramener les astronautes sur la Terre. Les contenus des atterrisseurs lunaires doivent être transférés dans les capsules orbitales et les atterrisseurs sont ensuite détachés ou lâchés sur la Lune [18][19].
Reprenez le chemin de la Terre. Le propulseur principal des modules de service d'Apollo et de Constellation est allumé pour échapper à l'attraction gravitationnelle terrestre, le vaisseau est dirigé en direction de la Terre. En entrant dans le champ gravitationnel de la Terre, le propulseur est dirigé vers la Terre et allumé de nouveau pour ralentir la capsule de commande, avant d'être largué.
Préparez-vous à l'atterrissage. Le bouclier thermique du module est exposé pour protéger les astronautes de la chaleur induite par l'entrée dans l'atmosphère. Lorsque le vaisseau pénètre dans la partie de l'atmosphère la plus épaisse, les parachutes sont déployés pour ralentir encore plus la capsule.- Dans le projet Apollo, le module de commande a atterri dans l'océan, comme pour les missions précédentes menées par la NASA et a été récupéré par un navire. Les modules de commandes n'ont pas été utilisés à nouveau [20].
- Pour le projet Constellation, le plan est d'atterrir sur terre, comme cela a été les cas pour les missions menées par l'Union soviétique, tout en gardant l'option de l'amerrissage sur l'océan si l'atterrissage sur la terre n'est pas possible. La capsule de commande est conçue pour être rénovée puis réutilisée et son bouclier thermique remplacé [21].
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Conseils
- Les entreprises privées rentrent petit à petit dans la course pour aller sur la Lune. En plus du Virgin Galactic de Richard Branson qui prévoit de proposer des vols suborbitaux dans l'espace, une entreprise nommée Space Adventures a prévu de passer un contrat avec la Russie pour envoyer deux personnes sur la Lune dans une navette Soyuz pilotée par un cosmonaute entrainé, ceci pour la somme de 100 millions de dollars la place [22].
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Avertissements
- Soyez conscient que la plupart des missions lunaires nécessitent de tester l'équipement avant le lancement. La mission Apollo 11 qui a permis à Armstrong et Aldrin de marcher sur la Lune a été précédée par 4 missions de reconnaissance pour tester le module de commande (Apollo 7) et l'atterrisseur lunaire (Apollo 9 et 10), ainsi que la possibilité de faire le transfert depuis la Terre sur l'orbite lunaire et inversement (Apollo 8 et 10). Les astronautes doivent également subir des tests physiques et un entrainement rigoureux pour apprendre à utiliser l'équipement.
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Références
- ↑ http://www.universetoday.com/103206/what-is-the-distance-to-the-moon/
- ↑ http://www.universetoday.com/13562/how-long-does-it-take-to-get-to-the-moon/#ixzz36JPDSHyF
- ↑ http://er.jsc.nasa.gov/seh/ricetalk.htm
- ↑ http://www.nasa.gov/audience/foreducators/rocketry/home/what-was-the-saturn-v-58.html
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ http://www.pbs.org/spacestation/station/living_eating.htm
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vesc.html
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Moon_landing
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Roving_Vehicle
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ http://www.livescience.com/33423-how-to-get-to-moon.html
- ↑ http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/main/cev.html
- ↑ https://money.cnn.com/2005/08/10/news/funny/moontrip/
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