Artemis (anciennement Exploration Mission 1 ou EM-1) est la première mission du programme Artemis de l'agence spatiale civile américaine, la NASA. Ce programme a pour objectif de retourner sur la surface lunaire et d'y maintenir à terme une présence humaine plus ou moins continue. Pour cette mission, le vaisseau spatial Orion est placé sur une orbite lunaire par la fusée géante américaine (SLS) qui effectue là son premier vol. Le lancement programmé initialement fin est repoussé à plusieurs reprises pour régler des problèmes de fuites dans l'alimentation des réservoirs d'hydrogène et en raison de passages d'ouragans sur la Floride. Le lancement a finalement lieu le , la mise en orbite autour de la Lune le et le retour sur Terre (en mer) le .
Artemis a pour objectif de valider le fonctionnement en vol du lanceur SLS et de l'ensemble des systèmes du vaisseau Orion dans des conditions proches des missions lunaires avec équipage. Au cours de la mission, le vaisseau Orion s'est placé sur une orbite lunaire haute avant de revenir sur Terre et d'effectuer une rentrée atmosphérique. La prochaine mission du programme, , doit embarquer en 2026 un équipage qui effectuera une deuxième répétition avant la mission qui doit faire revenir des humains à la surface de la Lune en 2027. En , la NASA a pris la décision de repousser la présence de l'homme sur la Lune pour la mission , qui aura lieu en 2028.
Le lanceur a également embarqué une dizaine de CubeSats scientifiques qui ont été placés en orbite lunaire ou sur des trajectoires interplanétaires.
Contexte
Projets américains avortés de retour des hommes sur la Lune (1989-2017)
Depuis la mission habitée de 1972, dernière mission du programme Apollo de la NASA, plus aucun astronaute ne s'est éloigné de plus de quelques centaines de kilomètres de la Terre. L'agence spatiale américaine réalise depuis cette époque des études sur le scénario d'une mission habitée vers Mars, mais sans planning précis car ce projet a un coût supérieur d'un ordre de grandeur à celui du programme lunaire. Les dirigeants politiques américains, de leur côté, initient au cours des décennies qui ont suivi le programme Apollo, plusieurs programmes habités ambitieux à destination de l'espace lointain (c'est-à-dire au-delà de l'orbite terrestre basse), mais ceux-ci ne sont pas menés à terme faute de moyens financiers et d'une véritable volonté politique. Ces projets avortés sont dans l'ordre chronologique la de George H. W. Bush (1989), le programme Constellation de George W. Bush (2004) et le (2010) initié sous la législature de Barack Obama dont la première mission, l, est annulée en 2017.. Malgré l'arrêt de ce dernier projet, la NASA poursuit, à la demande du gouvernement, le développement de deux des composants prévus : le lanceur spatial lourd (SLS) et le vaisseau spatial Orion.
Lancement du programme Artemis (2019)
En , à l'instigation du président américain Donald Trump, la date du retour de l'homme sur la Lune, que la NASA avait fixée à 2028 sans programmation clairement définie, est avancée de quatre ans, ce qui donne naissance au programme Artemis. La NASA reçoit pour instruction d'amener un équipage sur le sol lunaire d'ici 2025.. Le programme doit déboucher sur l'exploration durable de notre satellite, c'est-à-dire l'organisation de missions régulières dont l’aboutissement serait l'installation d'un poste permanent sur la Lune. Le programme doit également permettre de tester et de mettre au point les équipements et procédures qui seront mis en œuvre au cours des futures missions avec équipage à la surface de la planète Mars. La réalisation des missions du programme Artemis nécessite l'achèvement des développements en cours sur le lanceur lourd (SLS) et le vaisseau spatial Orion, qui ont débuté dans les années 2010 mais qui sont marqués par des dérapages budgétaires et calendaires réguliers. Il nécessite également le développement d'un nouveau véhicule spatial, le (HLS), chargé d'emporter les hommes sur le sol lunaire, et des missions robotiques, chargées de réaliser des reconnaissances et des études scientifiques complémentaires. L'architecture des missions repose également sur la future station spatiale (LOP-G) qui, placée en orbite autour de la Lune, servira de relais entre la Terre et la surface de la Lune.
Planification des missions de la phase du programme Artemis
En , la NASA détaille dans un document la première phase du programme Artemis, qui comprend trois missions : a pour objectif de tester pour la première fois en vol le lanceur lourd SLS tandis qu est un vol habité autour de la lune et la première mission à déposer un équipage sur la Lune..
Objectifs de la mission Artemis La mission Artemis est la première mission testant de manière intégrée des versions opérationnelles des composants du programme Artemis. L'objectif de la mission est de valider le fonctionnement du nouveau lanceur dont c'est le premier vol ainsi que celui du vaisseau Orion, qui lui a déjà été testé en orbite terrestre. Orion, qui n'embarque pas d'équipage pour cette mission, effectuera une répétition des différentes phases d'une mission réelle : injection du vaisseau Orion sur une trajectoire de transit vers la Lune, insertion en orbite autour de celle-ci, modification de l'orbite, injection sur une orbite de retour vers la Terre, rentrée atmosphérique à grande vitesse. Les objectifs détaillés de la mission sont. : vérifier la capacité du bouclier thermique du vaisseau Orion à résister aux températures subies () lors de la rentrée atmosphérique du vaisseau en provenance de la Lune. La température atteinte est bien supérieure à celle subie lorsque le vaisseau spatial quitte l'orbite basse terrestre (mission précédente dOrion) car la vitesse de rentrée est de au lieu de et la quantité de chaleur à évacuer progresse comme le cube de la vitesse ; valider le déroulement de toutes les phases d'une mission normale depuis le compte à rebours jusqu'à la récupération du vaisseau Orion dans l'Océan Pacifique. Les ingénieurs vérifieront durant le vol les différents systèmes : télécommunications, propulsion, navigation, production d'énergie par les panneaux solaires. La mission permettra de s'assurer que le système de régulation thermique du vaisseau fonctionne dans les conditions spatiales extrêmes et que l'électronique résiste au franchissement des ceintures de radiation de Van Allen. Le fonctionnement de l'organisation au sol (équipes assurant le suivi et le soutien de la mission) et des différents équipements assurant le support sur Terre (réseau d'antennes) seront vérifiés ; valider les opérations de récupération du vaisseau Orion, l'exploitation des données recueillies par les charges utiles ; réaliser plusieurs objectifs secondaires comme la validation du système navigation optique du vaisseau Orion ou le déploiement d'une dizaine de nano-satellites de type CubeSat (charge utile secondaire) dont certains utiliseront leur propulsion pour se placer sur une orbite lunaire.
Configuration La mission met en œuvre pour la première fois le lanceur spatial géant (SLS) et doit permettre de valider les principaux systèmes du vaisseau spatial Orion qui sera chargé dans les missions futures de transporter les équipages jusqu'aux abords de la Lune.
Lanceur SLS
vignette|redresse=1.5|Le premier étage du SLS constitue le plus gros étage de fusée jamais construit. Le vaisseau spatial Orion est placé en orbite par le lanceur spatial super lourd de la NASA (SLS), dont c'est le premier vol. utilise la version de cette fusée, qui dispose d'un étage supérieur aux performances non optimales (ICPS) mais qui a le mérite d'être opérationnel. La version , qui disposera de l'étage EUS et sera disponible vers 2025, disposera d'une capacité supérieure de 35 %. Le SLS comporte deux étages, est haut de et a une masse de ( sans les ergols liquides). Le premier étage est motorisé avec quatre moteurs-fusées RS-25D (étant dérivés des moteurs employés sur la navette spatiale) brûlant un mélange d'oxygène et d'hydrogène liquides et est assisté par deux propulseurs d'appoint à propergol solide qui fournissent 75 % de la poussée au décollage. Ces propulseurs sont composés de cinq segments et constituent une version dérivée des propulseurs d'appoint de quatre segments utilisés pour la navette spatiale. La poussée maximale du lanceur au décollage est de (kN) et atteint un pic de . Le second étage ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) est une version légèrement modifiée du second étage du lanceur . L'ICPS a une masse de et une poussée maximale de . Dans la version Block 1, le lanceur SLS peut placer en orbite basse et sur une trajectoire de transit vers la Lune..
Le lanceur SLS reprend de nombreux éléments développés dans le cadre des programmes précédents. L'étage supérieur, les propulseurs d'appoint à cinq segments qui ont été testés en vol dans le cadre du programme Constellation, les moteurs à ergols liquides RS-25D du premier étage qui propulsaient la navette spatiale américaine. Les quatre moteurs RS-25D de la mission sont des engins qui ont déjà volé à plusieurs reprises et qui ont été légèrement modifiésLe moteur a volé entre 1998 et 2011, le moteur quatre fois entre 2001 et 2006, le moteur six fois entre 2006 et 2011 et le moteur trois fois entre 2009 et 2011. : modernisation du système de contrôle, poussée maximale passant de 104 à 109 %.. De même, l'enveloppe des propulseurs d'appoint est en grande partie constituée d'éléments qui ont volé à plusieurs reprises dans le cadre de missions de la navette spatiale.. Par contre, le premier étage proprement dit, s'il reprend certaines caractéristiques du réservoir externe de la navette spatiale américaine (diamètre et revêtement extérieur), est entièrement nouveau. Avec une hauteur de et un diamètre de , c'est le plus gros étage de fusée jamais construit depuis le début de l'ère spatiale..
+Comparaison de quelques caractéristiques de Artemis 1, Apollo 11 et de la Navette spatiale américaine (lanceur + charge utile) Caractéristique Artemis 1 Apollo 11 Navette spatiale américaineMasse au décollage (t) Hauteur totale (m) Diamètre maximum Poussée maximale (kN) Charge utile (orbite basse)
Vaisseau Orion
vignette|Le vaisseau Orion peu avant son installation au sommet du lanceur pour la mission . La charge utile principale de la mission est constituée par le vaisseau spatial Orion développé par la NASA. Celui-ci comprend un module de commande dans lequel se trouve la cabine des astronautes et un module de service qui abrite la propulsion, les panneaux solaires Le module de service est fourni par l'Agence spatiale européenne et dérive du véhicule automatique de transfert européen (ATV), le véhicule de ravitaillement autonome de la Station spatiale internationale. Le vaisseau Orion est coiffé par la tour de sauvetage dont le rôle est d'arracher et éloigner le vaisseau en cas de défaillance du lanceur. Ce module est largué dès que la fusée se trouve au-dessus de la couche atmosphérique épaisse, et après le décollage.. Le module fourni comporte des panneaux solaires rectangulaires déjà utilisés sur l'ATV qui remplacent les panneaux circulaires envisagés initialement par la NASA et Lockheed Martin.. Le vaisseau Orion a une masse de dont pour la tour de sauvetage, pour le module de commande et pour le module de service.. est le deuxième vol du vaisseau Orion mais, contrairement au premier vol, Exploration Flight Test 1 (EFT-1) (), le vaisseau est complètement opérationnel et il emporte notamment un système de support de vie. Aucun équipage n'est embarqué.
Installations de lancement vignette|La plateforme de lancement mobile est déplacée à l'aide de son transporteur à chenilles. vignette|redresse|La plateforme de lancement mobile installée sur le pas de tir 39B est encadrée par les mâts paratonnerre et le château d'eau du système de déluge. Au premier plan les tuyaux amenant les ergols pour le remplissage des réservoirs de la fusée.