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Thales Alenia Space : au cœur des plus grand défis industriels liés à l’exploration lunaire

Nous démarrons cette Nouvelle Année sur une note pleine d’espoir pour l’avenir. Thales Alenia Space a signé un contrat avec l’Agence Spatiale Européenne (ESA) pour développer le module de communication et de ravitaillement ESPRIT (European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications) de la future station spatiale cislunaire Gateway. En vertu de ce contrat de 296,5 millions d’euros, Thales Alenia Space en France assurera la maîtrise d’œuvre d’ESPRIT, en collaboration avec Thales Alenia Space en Italie et au Royaume-Uni pour former une équipe centrale internationale et avec des contributions clés de Thales Alenia Space en Belgique et en Espagne.

Le module ESPRIT se compose de deux principaux éléments : le premier, désigné HLCS (Halo Lunar Communication System), assurera les communications entre la station et la Lune ; le second, ERM (ESPRIT Refueling Module), alimentera la station en xénon et en ergols chimiques pour à la fois prolonger sa durée de vie et alimenter un futur un atterrisseur lunaire réutilisable ou un vaisseau de transport vers l’espace lointain, notamment à destination de Mars. Le tunnel pressurisé de l’ERM intègre de larges fenêtres offrant une vue à 360°. Sa livraison est prévue en 2026 pour un lancement l’année suivante.

© ESA

Mais le module ESPRIT n’est pas la seule contribution de Thales Alenia Space à l’exploration lunaire. Voici un aperçu des autres projets fascinants actuellement engagés.

Une station spatiale cislunaire

Gateway est l’un des piliers du programme Artemis de la NASA, destiné à établir une présence durable sur le sol sélène et une base de départ pour les futures missions d’exploration interplanétaire. Ce projet est mené dans le cadre d’une coopération internationale entre la NASA et l’ESA. Assemblée pièce par pièce de manière automatique, cette station d’environ 40 tonnes évoluera sur une orbite elliptique autour de la Lune. Elle sera équipée d’un bras robotique et de ports d’amarrage, et composée de modules dédiés à l’habitation longue durée des équipages, à l’alimentation en énergie, la propulsion, la logistique et les communications. Elle n’a pas vocation à être occupée en permanence, mais pourra accueillir jusqu’à 4 astronautes à la fois pendant un à trois mois.

© Thales Alenia Space

Thales Alenia Space est responsable du développement du module pressurisé I-HAB (International - Habitat), qui sera doté d’espaces d’habitation pour l’équipage et de points d'amarrage pour les véhicules de passage. Il bénéficiera de la riche et longue expérience de Thales Alenia Space en matière de modules pressurisés destinés à la Station spatiale internationale (ISS), ainsi que de nouvelles technologies. Ce module incarnera l’évolution des éléments de l’ISS vers une nouvelle génération d’infrastructures orbitales dédiées à l’exploration de l’espace lointain. L’I-HAB répondra aux nouvelles exigences en matière de structures plus légères, de systèmes renforcés de protection contre les micrométéorites, de systèmes d’amarrage et d’écoutille optimisés, d’architectures fonctionnelles et avioniques au tout dernier standard, et de systèmes de contrôle thermique plus efficaces, dotés de radiateurs déployables pour assurer une diffusion de chaleur totalement autonome et de systèmes de conditionnement innovants. L’I-HAB expérimentera pour la première fois une exposition prolongée à l’environnement de l’espace lointain, ce qui permettra de tester des solutions potentielles de protection contre les radiations cosmiques.

© ESA

 

I-HAB sera inoccupé la plupart du temps. De ce fait, des solutions dédiées aux opérations robotiques devront être mises en œuvre. Contrairement à l’ISS, la conception de ce module fera largement appel aux techniques de réalité virtuelle pour créer des aménagements intérieurs modulaires et reconfigurables qui optimiseront l'espace et le confort des membres d’équipage. L’I-HAB sera fourni par l’ESA, avec des contributions d’autres agences spatiales, en l’occurrence la JAXA japonaise pour le système de contrôle environnemental et de survie, la NASA pour l’avionique et les logiciels, et la CSA canadienne pour les composants robotiques. L’intégration de tous ces éléments reposera sur l’expertise de Thales Alenia Space, acquise notamment lors du développement des nœuds de jonction (Node 2 et Node 3) de l’ISS. Le lancement de l’I-HAB est prévu en 2026.

Séjour longue durée dans l’espace

Thales Alenia Space a récemment signé un contrat avec Northrop Grumman pour développer le module pressurisé de HALO (Habitation and Logistics Outpost), l’un des deux principaux éléments de la Lunar Gateway, dont le lancement est prévu en 2023.

© ESA

Ce module, qui représente une contribution cruciale de la NASA, sera lancé en même temps que l’élément d’alimentation et de propulsion PPE (Power and Propulsion Element). Sa vocation première est de fournir un espace de vie pour les astronautes et de préparer leur voyage vers la surface de la Lune. Il offrira également des capacités de commande, de contrôle et de traitement de données, de stockage et de distribution d’énergie, de régulation thermique, de communication et de localisation. Il sera doté de trois ports d’amarrage pour les véhicules de passage et de futurs autres modules, ainsi que de l’espace utile pour les expériences scientifiques et le stockage. Lorsque le vaisseau Orion de la NASA y sera amarré, HALO pourra accueillir jusqu’à quatre astronautes pendant 30 jours, le temps d’aller explorer la surface lunaire.

Thales Alenia Space est responsable de la conception et fabrication de sa structure primaire (module pressurisé), du contrôle de pression du module et du vestibule, d’une partie du système de protection anti-micrométéorites, ainsi que de l’interface avec les systèmes d’amarrage de la NASA. La conception de HALO est dérivée de celle du vaisseau-cargo automatique Cygnus de Northrop Grumman, dont Thales Alenia Space est partenaire de longue date.

HALO aura le même diamètre que Cygnus (3 m), mais sera plus long d’un mètre, soit environ 7 m au total, afin d’offrir plus d’espace aux astronautes.

Artemis, la clé d’une présence durable de l’Homme sur la Lune

Gateway représente véritablement la figure de proue des ambitions lunaires de la NASA. L’agence intègrera ses deux premiers modules (PPE et HALO) sur Terre et les lancera ensemble en 2023, avant d’envoyer une mission commerciale de ravitaillement.

© ESA

Le vaisseau de transport Orion acheminera le premier équipage en orbite lunaire en 2024. L’atterrisseur lunaire de la station spatiale cislunaire Gateway, chargé d’emmener les astronautes sur le sol lunaire, sera capable de s’arrimer directement à la capsule Orion pour le transfert d’équipage lors des premières missions Artemis. Mais la NASA prévoit de maintenir une flexibilité pour les options d’amarrage à la station. Lors des missions ultérieures, les équipages arriveront à la station à bord d’Orion, avant d’effectuer des recherches et des alunissages.

Orion, conçu pour emmener des astronautes plus loin que jamais

Orion est le nouveau vaisseau spatial de la NASA, conçu pour repousser les limites du vol spatial habité. À l’issue de la mission, la capsule ramènera sur Terre les astronautes en toute sécurité après une rentrée à plus de 32 000 km/h dans l’atmosphère terrestre et un atterrissage en douceur - mais mouvementé !

Thales Alenia Space travaille avec l’ESA aux côtés d’Airbus Defence and Space afin de développer les systèmes critiques de tous les modèles de vol du Module de service européen ESM (European Service Module), parmi lesquels la structure, les protections anti-micrométéorites, le contrôle thermique, le stockage des consommables et la distribution énergétique.

Thales Alenia Space a récemment livré la structure du troisième ESM, qui emmènera la première femme et le prochain homme sur la Lune en 2024.

© Thales Alenia Space/Briot

Un saut sur la Lune

Le système d’atterrissage habité HLS (Human Landing System) est une autre composante majeure du programme lunaire Artemis de la NASA.

Qualifié pour le transport d’astronautes, ce module permettra aux astronautes d’atteindre la surface lunaire, de vivre et d’opérer au sol pendant une semaine au maximum, avant de rejoindre l’orbite lunaire.

Un consortium international emmené par la société Dynetics fait partie des équipes sélectionnées par la NASA pour concevoir le HLS. Dans ce cadre, Thales Alenia Space est chargé de concevoir le volume principal du module d’équipage, et en particulier sa structure primaire, l’écoutille de sortie extravéhiculaire (SEV), les fenêtres et les protections thermiques et anti-micrométéorites. La conception de la structure pressurisée de la cabine s’effectuera en priorité sur les autres composants du système, puisqu’elle constitue la pièce maîtresse de l’atterrisseur.

L’objectif est de conduire la revue de conception détaillée (CDR) du HLS début 2021, de sorte que la NASA puisse retenir la meilleure solution technique et autoriser la production des deux premiers modèles de vol en vue de leur lancement en 2024 et 2026 respectivement.

© Dynetics

Une présence prolongée de l’Homme sur la Lune à l’étude

Thales Alenia Space a également été sélectionné pour étudier des solutions avancées devant permettre d’établir une présence durable de l’Homme sur l’« astre des nuits ».

© Thales Alenia Space

L’une d’elles concerne le projet visionnaire de grand atterrisseur logistique européen EL3 (European Large Logistic Lander). Partie intégrante des activités internationales d’exploration lunaire, il s’agit d’un système polyvalent destiné à une grande variété de missions. Il vise en particulier à fournir des services de fret et de logistique pour des missions d’exploration lunaire dirigées par la NASA via Artemis. Il permettra par ailleurs à l’Europe de mener une mission indépendante d’exploration du pôle Sud de la Lune, à l’aide d’un laboratoire robotisé dérivé du rover collecteur d’échantillon SFR (Sample Fetch Rover).

Trouver de l’eau et... communiquer avec la Terre

Pour répondre à la question cruciale de savoir s’il y a de l’eau sur la Lune, la NASA enverra le rover VIPER explorer le pôle Sud de l’astre, à la recherche d’eau sous forme de glace et d’autres ressources potentielles, à l’aide de ses trois instruments et d’une foreuse d’un mètre de long. Les données recueillies par le véhicule indiqueront l’emplacement de cette glace et la manière la plus facile d’y accéder. Les premières cartes modélisant les ressources d’eau sur la Lune marqueront une étape cruciale dans le programme Artemis de la NASA. De plus, l’identification des ressources lunaires nécessaires à la production d’oxygène et de carburant pourrait soutenir de futures expéditions interplanétaires. Cette mission, dont le lancement est prévu fin 2023, durera une centaine de jours terrestres.

© NASA

Thales Alenia Space fournira le transcepteur et le diplexeur en bande X du rover pour assurer les communications entre lui et la Terre.

Thales Alenia Space collabore également avec CommStar Space Communications pour concevoir un satellite-relais de données hybride Terre-Lune de prochaine génération d’ici à 2023.

Vers un nouvel écosystème lunaire

L’exploration spatiale se poursuit donc au travers de ces nouveaux programmes fondateurs, l’espace marquant toujours la frontière ultime de l’Homme vers l’inconnu. Cependant, aussi ambitieux et visionnaires soient-ils, ces projets ne visent qu’une chose avant tout : offrir une vie meilleure et plus durable sur Terre... et au-delà !

#SpaceforLife.