Artemis III

Pour tenir le premier des deux objectifs assignés au programme Artemis (faire atterrir un équipage à la surface de la Lune dès 2025), l'agence spatiale américaine a prévu de lancer dans un premier temps des missions simplifiées : vaisseau lunaire aux capacités réduites, équipage sur le sol lunaire réduit à deux astronautes (puis quatre astronautes), équipements scientifiques réduits, masse des roches lunaires ramenées sur Terre limitée, séjour de relativement courte durée. Artemis III est la première mission de ce type. Elle est précédée par un test du lanceur SLS Bloc 1 et du vaisseau Orion sans équipage (mission Artemis I en 2021) et une mission circumlunaire dans la même configuration mais avec équipage (Artemis II vers 2023). Selon le scénario préconisé par la NASA (mais non figé) la mission Artemis III est précédée par deux modules de la station spatiale sur une orbite de type NRHO et un premier ravitaillement de cette station. Les exemplaires du vaisseau lunaire HLS sont lancés et testés en orbite lunaire avant l'envoi de la mission proprement dite. La mission Artemis III doit être la première avec équipage depuis Apollo 17 à amener des hommes au-delà de l'orbite terrestre basse (c'est-à-dire à plus de quelques centaines de kilomètres de la Terre).

Le site d'atterrissage de la mission est situé près du pôle Sud de la Lune car les réserves de glace d'eau qu'on y trouve au fond des cratères situés en permanence à l'ombre peuvent être exploitées pour optimiser les séjours de longue durée : fourniture d'oxygène, d'eau consommable et d'ergols pour la propulsion. La Terre comme le Soleil étant très bas sur l'horizon au niveau du pôle Sud, les communications avec la Terre devront être relayées par la station spatiale lunaire.

Schéma du déroulement de la mission.

L'équipage d'une mission Artemis à la surface de la Lune près du pôle Sud (vue d'artiste).

Décollage de l'étage de remontée du vaisseau HLS (vue d'artiste).

Selon le scénario préconisé par la NASA, la durée totale de la mission Artemis III est de 25 à 34 jours et le séjour sur la Lune de 6,5 jours. L'équipage est composé de quatre personnes dont deux (un équipage mixte) doivent descendre sur le sol lunaire. Le déroulement de cette première mission sur le sol lunaire est le suivant[1]^, [2] :

• les deux modules de la station spatiale lunaire Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) sont prépositionnés par des lanceurs commerciaux et assemblés en orbite lunaire NRHO ;
• un vaisseau de ravitaillement chargé de consommables est lancé par un lanceur commercial et s'amarre à la station ;
• les trois modules du vaisseau lunaire HLS sont lancés séparément par des lanceurs commerciaux et s'amarrent également à la station spatiale. Des programmes de diagnostic sont lancés à distance ;
• si le diagnostic est positif, le lanceur géant SLS Bloc 1 décolle en emportant le vaisseau Orion avec son équipage de quatre astronautes ;
• le vaisseau Orion s'amarre également à la station spatiale lunaire ;
• deux des astronautes embarquent à bord du vaisseau lunaire HLS et entament la descente vers le sol lunaire. Celle-ci dure environ un jour.
• la descente se décompose en cinq phases : le transfert de l'orbite NRHO à une orbite basse circulaire de 100 km (durée 12 heures), l'abaissement du périlune, la phase de freinage consistant à annuler pratiquement la vitesse horizontale, la phase d'approche permettant de positionner le vaisseau au-dessus du site d'alunissage et la descente verticale finale une fois le vaisseau au-dessus de la zone d'alunissage ;
• le vaisseau lunaire se pose sur un site du pôle Sud. Il génère de manière continue de l'énergie grâce à ses panneaux solaires. Les astronautes disposeront d'un rover non pressurisé analogue à celui du programme Apollo. Le séjour à la surface de la Lune doit durer six jours et demi, soit trois jours de plus que la dernière mission Apollo. Au moins deux sorties extra-véhiculaires d'une durée minimale de quatre heures sont réalisées. Le cahier des charges de l'alunisseur limite à 26 kg la quantité de roches lunaires que pourront ramener les astronautes[3] ;
• à la fin de son séjour l'équipage redécolle de la surface avec le seul étage de remontée.
• une fois sur une orbite basse, le vaisseau lunaire est manœuvré de manière à réussir un rendez-vous spatial avec la station spatiale.
• son équipage réintègre alors le vaisseau Orion qui est resté amarré à la station spatiale durant leur séjour sur la Lune et retrouve les deux coéquipiers restés en orbite ;
• l'étage de remontée, qui n'est pas réutilisé pour ces premières missions, est largué ;
• le vaisseau Orion quitte la station spatiale avec à son bord l'équipage complet, le résultat de la collecte des échantillons lunaires et certaines expériences scientifiques ;
• de retour sur Terre, il amerrit dans l'océan et est recueilli avec son équipage par des navires pré-positionnés.