Crédit d'image: NASA
Le 14 janvier, le président George Bush a prononcé un discours au siège de la NASA décrivant une nouvelle orientation stratégique pour l'agence spatiale américaine. Alors que certaines des idées initiales pour la mise en œuvre de la nouvelle politique spatiale peuvent et doivent être sensiblement améliorées, la politique dans son ensemble représente clairement un pas important et attendu depuis longtemps dans la bonne direction pour le programme spatial américain. Le comité directeur de la Mars Society accueille donc favorablement la nouvelle politique telle que présentée dans la directive présidentielle intitulée «Un esprit renouvelé de découverte». et prie instamment le Congrès de fournir les fonds demandés pour les étapes initiales demandées pour le programme au cours du prochain exercice.
Notre analyse des forces importantes et des domaines nécessaires à l'amélioration de la nouvelle politique est présentée ci-dessous.
Une analyse
Comme indiqué, la nouvelle politique spatiale de Bush offre à la fois des opportunités et des pièges à ceux qui souhaitent poursuivre l'exploration humaine et l'expansion dans l'espace en général, et Mars en particulier. Bien que cela ne représente pas le début d'un véritable programme Lune / Mars, puisque presque toutes les dépenses sérieuses pour des systèmes matériels autres que la capsule de l'équipage sont reportées aux administrations qui entreront en fonction en 2009 ou au-delà, cela ouvre en fait le terrain pour le lancement de telles un programme si l’administration de 2009 le souhaite. Il fournit également une certaine quantité d'énergie gratuite qui, si elle était correctement gérée au cours de la période 2004-2008, pourrait être utilisée pour assurer l'émergence d'une puissante initiative d'exploration humaine dans le cadre de l'administration de 2009.
Dans son discours, Bush a redéfini le but du programme spatial américain comme «l'établissement d'une présence humaine dans tout le système solaire». Cette déclaration peut sembler à certains comme un simple épanouissement rhétorique, mais elle a en fait une signification programmatique concrète importante, car elle légitime les dépenses de la NASA pour soutenir le développement technologique pour l'exploration humaine de la Lune et de Mars. De telles dépenses étaient interdites dans l'ordre des choses précédent, et au cours des dix dernières années, les technologues à la recherche de financement pour d'importantes technologies d'exploration humaine Lune / Mars ont dû les justifier en faisant valoir leur valeur pour d'autres programmes établis, tels que le programme d'exploration robotique dirigé par le JPL. ou l'ISS. Cela n'a pas permis d'obtenir un financement adéquat pour de nombreuses technologies, telles que l'utilisation planétaire des ressources in situ (ISRU), et a conduit à des catastrophes telles que le prometteur programme d'habitation gonflable Transhab dirigé par le JSC, qui a déraillé lors de la découverte de ce planétaire. des travaux de technologie d'exploration étaient effectués sous le couvert de l'ISS et ont été annulés par le personnel du Congrès. C'est pour cette raison que la Mars Society a, depuis sa convention de fondation en 1998, fait campagne pour la création d'un article de la NASA destiné à soutenir le développement des technologies d'exploration humaine, afin qu'une telle activité puisse avoir lieu ouvertement. L'initiative de Bush atteint pleinement cet objectif, grâce à un financement initial sain du programme. Pour cette raison, sinon aucune, la décision de Bush doit être considérée comme une évolution extrêmement positive.
La nouvelle politique créera également une organisation de programme au siège de la NASA, appelée Code T, qui augmentera considérablement le niveau des efforts de la NASA pour développer des plans efficaces pour l'exploration planétaire humaine. C'est également une évolution bienvenue.
En outre, la politique de Bush fournit également une base pour inclure les exigences de recherche en exploration humaine dans la conception des missions planétaires robotisées. À la fin des années 90, des représentants du bureau des missions d'exploration humaine au JSC ont tenté d'utiliser les possibilités de vol à bord des atterrisseurs d'exploration robotique dirigés par le JPL, mais comme les chercheurs du JSC n'avaient ni mandat ni argent, ils n'avaient ni force ni fonds pour sauvegarder leurs demandes et ont été traités en conséquence. Dans le cadre de la nouvelle politique spatiale, un mandat et des fonds devraient être disponibles pour soutenir la recherche liée à l'exploration humaine et les expériences de vol technologique à bord de vaisseaux spatiaux robotiques lunaires et planétaires. Cela pourrait permettre à de telles charges utiles de voler en tant que clients payants à bord du vaisseau spatial scientifique parrainé par le JPL / Code S, ou de soutenir le financement d'atterrisseurs robotiques contrôlés par un programme d'exploration humaine dont la principale mission serait de fournir des données d'ingénierie pour le programme d'exploration humaine, avec d'autres charges utiles scientifiques transportées en fonction de l'espace disponible.
La politique de Bush identifie également d'où proviendront les fonds nécessaires pour soutenir une véritable initiative d'exploration humaine, à savoir la redirection des budgets existants de la navette spatiale et de l'ISS. Actuellement, le budget de la navette est d'environ 4 milliards de dollars par an, tandis que le budget de l'ISS se situe entre un et deux milliards. Ce total de 5 à 6 milliards de dollars par an est plus que suffisant pour amener les humains sur la Lune et sur Mars dans les dix ans suivant le début du programme. Ainsi, l'initiative peut être réalisée dans le cadre du budget actuel de la NASA d'environ 16 milliards de dollars par an en dollars de 2004, un niveau jugé acceptable par les présidents et les majorités du Congrès des deux partis politiques pour les quatre dernières mandats présidentiels. Ainsi, la base financière du programme est claire, et n'est pas un briseur de budget ou en aucune façon fantastique.
Dans son discours, le président a invité toutes les nations à se joindre aux États-Unis pour poursuivre le programme proposé. Nous nous félicitons de cette déclaration, car nous convenons pleinement que l’exploration et la colonisation du système solaire sont un grand objectif qui peut aider à rassembler l’humanité, digne et exigeant la mobilisation des meilleurs talents de tous les peuples du monde. Terre.
Pour diverses raisons politiques et diplomatiques, la politique de Bush retarde la suppression progressive de la navette et de l'ISS jusqu'en 2010, retardant ainsi le démarrage d'un important programme d'exploration humaine jusque vers cette époque. Ainsi, le choix de démarrer ou non réellement un programme d'exploration humaine sur la Lune ou Mars, et quel devrait être son rythme ou ses objectifs, est effectivement placé entre les mains de l'administration de 2009.
Le mérite de cette décision est discutable. Un point clé cependant, c'est que l'administration 2009 aura le choix. En précisant que l'objectif fondamental du programme de vols spatiaux humains est de permettre aux humains de VOLER À TRAVERS L'ESPACE (la vision de l'ère Apollo) pour explorer d'autres mondes, plutôt que de permettre aux humains de VIVRE L'ESPACE (la vision de l'ère Shuttle), la politique Bush ( devrait-il être soutenu soit par sa réélection ou par l'accord sur cette question d'une administration alternative en 2005) empêche effectivement l'engagement de la NASA pour une navette de deuxième génération (? Shuttle 2?) en tant que prochain programme majeur. Il y a quelques mois à peine, des factions importantes au sein des cercles de politique spatiale du Congrès et de la NASA ont projeté un tel programme Shuttle 2 comme prochain grand projet de l'agence après l'ISS. Si cela s'était produit, l'avenir aurait ressemblé à ceci: la décennie actuelle serait consommée avec le retour de la navette en vol et la construction de l'ISS. La prochaine décennie serait consacrée à prolonger la durée de vie de Shuttle et à développer Shuttle 2. Les années 2020 seraient alors une répétition des années 1980, tentant de rendre Shuttle 2 opérationnel, conduisant à une décision en 2030 sur le prochain grand projet , qui aurait probablement été l'ISS-2. Heureusement, ce? Jour de marmotte? Le scénario d'une stagnation perpétuelle dans l'espace est désormais exclu.
La décision de laisser la responsabilité de la mise en œuvre, et donc du contrôle, du programme à l'administration 2009 promet de faire des cinq prochaines années un moment extrêmement intéressant pour les défenseurs de l'espace. Dans son discours, M. Bush a défini l'expansion humaine dans le système solaire comme le but de la NASA, et a proposé l'idée d'une base lunaire initiée d'ici 2020 comme la stratégie par laquelle cet objectif pourrait être abordé. C'est un plan, mais les cinq prochaines années verront d'autres plans proposés par la classe politique comme des moyens efficaces par lesquels l'objectif global souhaité peut être atteint avec une vitesse, une fiabilité et un coût minimum. Le grand débat sur ce que devrait être notre stratégie pour atteindre la Lune et les planètes n'a donc pas été clos par le discours de Bush, mais ouvert.
La victoire dans cette saine bataille d'idées reviendra à ceux qui convaincront les joueurs, non seulement d'aujourd'hui, mais de 2009 et au-delà, du mérite de leurs concepts. La Mars Society se félicite de ce défi et cherchera à participer activement à cette discussion pour apporter son expertise technique et faire comprendre à la classe politique, à la communauté technique, à la presse et au public que, dans le contexte de la nouvelle politique spatiale , que l'exploration humaine à court terme de Mars est faisable, abordable et vraiment digne des efforts et des risques requis.
Lors de la transition d'un type de programme spatial à un autre, tous les efforts devraient être faits pour éviter des dommages collatéraux inutiles à des parties précieuses de l'ancien programme. La décision annoncée par le siège de la NASA à la fin de la semaine dernière d'abandonner la mission Shuttle prévue pour mettre à niveau et redynamiser le télescope spatial Hubble (HST) est un exemple du genre d'erreur à éviter. Le spectrographe Cosmic Origins et la caméra Widefield 3 conçus pour porter le HST à son plein potentiel ont déjà été construits et testés, et promettent un énorme retour scientifique lors de la livraison en orbite. Si le plan Bush devait mettre immédiatement fin à la navette et économiser les 24 milliards de dollars requis pour la faire fonctionner jusqu'en 2010 afin de lancer immédiatement le programme Lune / Mars avec un financement substantiel, ce serait une chose. Mais étant donné la décision de retourner la navette en vol, l'annulation de la mise à niveau de Hubble n'économiserait qu'environ 200 millions de dollars, soit 1% du budget du programme de la navette, tout en détruisant environ 90% de sa valeur scientifique. C'est extrêmement stupide.
Les arguments de sécurité ne se laveront pas non plus; si la navette est suffisamment sûre pour voler vers l'ISS, elle est suffisamment sûre pour effectuer sa mission à Hubble. En effet, alors que les missions de la navette vers le Hubble peuvent ne pas avoir le refuge sûr en orbite de l'ISS, la faible inclinaison des vols Hubble permet des lancements interrompus pour réchauffer les eaux tropicales, où les chances de survie de l'équipage sont bien meilleures que dans le froid glacial de l'Atlantique Nord. sites requis par les lancements de l'ISS. De plus, il est difficile de comprendre comment une agence trop risquée pour entreprendre une mission de navette vers Hubble pourrait être sérieuse pour envisager une mission sur la Lune ou sur Mars.
L'annulation de la mission Hubble ne peut donc être qualifiée que de grave erreur, apparemment commise au nom de la volonté d'apparaître «décisive». en rompant avec l'ancien paradigme en faveur du nouveau. En plus du mal fait à l'astronomie, ce serait une très mauvaise chose pour la nouvelle politique spatiale infantile de commencer sa vie avec un record aussi désagréable. En aucun cas, la prétendue disponibilité imminente du télescope spatial James Webb ne doit être acceptée non plus comme justification de l'abandon de Hubble. Ce serait répéter l'erreur que la NASA a commise en abandonnant le Saturn V pour la navette soi-disant supérieure, ou le Skylab pour l'ISS? des erreurs qui ont fait reculer le programme spatial de dizaines de milliards de dollars par décennies. Si les dirigeants de la NASA ne voient pas de raison sur cette question, le Congrès devrait prendre des mesures énergiques pour renverser cette très mauvaise décision.
Problèmes technologiques
La bonne façon de réaliser un programme dont les objectifs englobent à la fois une base lunaire permanente et l'exploration humaine de Mars est de concevoir un ensemble de matériel de transport capable d'accomplir des missions humaines sur Mars, un sous-ensemble modulaire modifié pouvant être utilisé pour soutenir les activités lunaires. En abordant le problème de cette manière, vous économisez beaucoup de temps et d'argent, car un seul ensemble de matériel doit être développé au lieu de deux. Il maximise également la valeur de la Lune en tant que terrain d'essai pour Mars, car dans le cadre de cette approche, les missions lunaires seront effectuées en utilisant le matériel de Mars et serviront directement à la secouer. Pourvu que cette approche soit adoptée, un programme lancé en 2009 pourrait facilement réaliser un atterrissage lunaire piloté d'ici 2015 et lancer la première expédition humaine sur Mars d'ici 2018. La constitution d'une base lunaire permanente et la poursuite des missions sur Mars pourraient alors se produire simultanément. Comme il n'est possible de lancer sur Mars que tous les deux ans dans tous les cas, les implications d'un programme simultané en cours sont simplement que le taux de lancement du programme lunaire serait quelque peu réduit pendant les années de lancement sur Mars. Les programmes de lancement simultané serviraient également à minimiser les coûts de lancement en maximisant le taux de production des lignes de production de propulseur, car le coût de fonctionnement d'une usine de fabrication de lanceurs n'augmente que marginalement avec un taux de production plus élevé. Pour utiliser une analogie banale, il faut très peu de travail supplémentaire pour cuire deux steaks au lieu d'un, à condition de les faire cuire tous les deux en même temps. Dans la production de lanceurs, cette parabole de cuisine détient encore plus de force, car les coûts de main-d'œuvre dominent massivement ceux des matériaux.
Dans le cadre d'un programme Lune / Mars aussi bien planifié, certaines technologies sont essentielles. Nous ne nous occupons que de deux des boosters de levage lourds les plus critiques et de l'ISRU.
Boosters de levage lourds
L'instrument technique clé requis pour rendre les bases lunaires et les missions sur Mars réalisables est un véhicule de transport lourd avec un étage supérieur hydrogène / oxygène capable de lancer des charges utiles de la classe des 50 tonnes en injection trans-lunaire ou trans-mars. C'est la capacité démontrée au cours des années 1960 par le Saturne V.Une fois qu'un tel véhicule est disponible, les missions aller-retour lunaires ou la livraison à sens unique des habitations et autres charges utiles lourdes à la surface lunaire peuvent être facilement accomplies avec un seul lancement. Les missions Mars pilotées peuvent également être accomplies en utilisant plusieurs lancements Trans-Mars discrets d'un tel système, sans assemblage en orbite, comme le montrent le plan Mars Direct (Zubrin et Baker, 1990), le plan de la mission Stanford (Lusignan, et al 1992), ou la JSC Design Reference Mission 3 (Weaver et al, 1994).
De tels systèmes de lancement de classe Saturn V peuvent être facilement créés à ce stade, soit en convertissant la pile de lancement de la navette en éliminant l'orbiteur et en le remplaçant par un étage supérieur LOx / H2, ou en créant de nouveaux systèmes de propulsion entièrement liquides. La Mars Society a récemment vu les plans d'une grande entreprise aérospatiale pour faire évoluer sa gamme existante de boosters de levage moyen afin de créer une famille de boosters de levage lourds modulaires avec des charges utiles allant du quart, de la moitié et des capacités complètes de Saturn V. Sur la base de l'expérience de cette entreprise avec les précédents développements réussis de lanceurs, l'ensemble du programme de développement visant à créer toute la famille de boosters pourrait être réalisé en cinq ans avec un coût de développement d'environ 4 milliards de dollars. Le coût de lancement récurrent pour la conception du système de classe Saturn V était de 300 millions de dollars par lancement, soit moins de 1000 $ / lb pour la livraison de la charge utile à LEO. Les méthodes de création de telles familles de booster sont évidentes pour les ingénieurs de lanceurs expérimentés, et nous ne doutons pas que les concurrents de cette société ont des plans pour créer des ensembles de matériel similaires avec des coûts et des calendriers de développement comparables.
Les affirmations de certains experts opposés à toute initiative d'exploration selon lesquelles un nouveau booster de levage lourd coûterait des dizaines de milliards de dollars à développer peuvent donc être facilement démontrées comme étant sans fondement. Ces véhicules de transport lourd auraient également de nombreuses applications en dehors du programme d'exploration humaine.
ISRU
Les bases lunaires et les expéditions sur Mars sont fortement avantagées par l'utilisation de techniques d'utilisation in situ des ressources (ISRU) pour la production de propergols de retour, de consommables humains, de carburants pour véhicules et d'oxygène à utiliser dans des missions prolongées sur une surface planétaire. Les économies de masse de la mission pour les bases lunaires ou les missions sur Mars résultant de l'ISRU ont été démontrées dans de nombreuses études et dépassent considérablement celles offertes par les concepts de propulsion avancés avec un développement beaucoup plus élevé et des coûts de système récurrents.
Une ISRU efficace nécessite à la fois des systèmes de traitement chimique et des sources d'énergie fiables, pour lesquelles les systèmes nucléaires spatiaux sont les plus prometteurs. Nous félicitons donc vivement l'administration pour son projet Prometheus visant à créer de tels systèmes nucléaires spatiaux. Cependant, nous notons que jusqu'à présent, les seules applications envisagées par la NASA pour ses systèmes d'énergie nucléaire spatiaux ont été l'énergie des engins spatiaux et la propulsion électrique nucléaire (NEP). Sans rejeter la valeur importante de la NEP pour les missions robotiques du système solaire externe et d'autres missions impliquant des changements de vitesse importants entrepris sur des périodes de temps étendues, nous notons que la taille des unités NEP nécessaires pour fournir la propulsion pour les missions d'exploration humaine est de l'ordre de 10000 kilowatts. En revanche, lorsqu'elle est utilisée pour produire des propulseurs chimiques sur des surfaces planétaires, la taille requise du réacteur pour soutenir l'exploration humaine est réduite à environ 100 kilowatts. En effet, un réacteur beaucoup plus petit stationné sur une surface planétaire faisant du propulseur peut émettre de l'énergie sur une longue période de temps avant le vol, le stocker comme propulseur chimique, qui peut ensuite libérer l'énergie aussi rapidement que nécessaire dans les conditions de vol. Les leviers de masse de la mission obtenus par ces options de propulsion chimique prises en charge par l'ISRU sont supérieurs à ceux offerts par la NEP, tandis que pour les missions du système solaire intérieur, les temps de vol sont inférieurs (deux ordres de grandeur de moins pour les applications lunaires). De plus, les systèmes chimiques soutenus par l'ISRU peuvent être utilisés non seulement pour le transfert orbital, mais aussi pour l'ascension planétaire.
Ainsi, bien que l'énergie nucléaire spatiale permette l'ISRU, c'est l'ISRU qui réduit considérablement le coût et augmente la valeur de l'énergie nucléaire spatiale pour soutenir l'exploration humaine. Les deux technologies devraient donc être poursuivies en parallèle et une fraction appropriée du budget de Prométhée devrait être affectée à la mise en vol des applications ISRU de l'énergie nucléaire spatiale et au soutien de missions robotiques faisant la démonstration de cette technologie sur la Lune et sur Mars.
En outre, des exigences doivent être inscrites dans le programme Prometheus pour garantir que les systèmes électriques développés sont compatibles pour un fonctionnement à la surface de la Lune et de Mars, car leur utilisation sur la surface planétaire pour produire des propulseurs et des consommables représente de loin la méthode la plus avantageuse de les employant pour soutenir l'exploration de l'espace humain à court terme, et leur puissance est nécessaire en surface pour soutenir les opérations de base dans tous les cas.
La technologie ISRU et le développement de surpresseurs de charges lourdes devraient donc être des priorités centrales de l'effort du Code T dans l'immédiat.
D'autres systèmes devraient être développés avec le même souci de similitude maximale du matériel et de la technologie entre les applications de mission lunaire et martienne.
Implications politiques
Le train d'événements mis en mouvement par la nouvelle politique spatiale va créer un point de décision vers 2009 qui offrira trois alternatives pour l'action future. Ceux-ci sont;
1. L'administration de 2009 pourrait choisir d'interrompre complètement le programme Lune / Mars et simplement utiliser le véhicule d'exploration de l'équipage (CEV) comme une capsule lancée au-dessus des consommables pour continuer à visiter l'ISS. Cela conduirait à un programme ISS étendu de type Mir, mené à un coût inférieur à celui possible à l'aide de lancements de navette, mais sans objectif discernable. Cela entraînerait une stagnation dans l'espace pendant aussi longtemps qu'une telle décision programmatique a prévalu et une régression probable sur le transport lourd, l'ISRU et d'autres programmes nécessaires à l'exploration humaine.
L'administration de 2009 pourrait décider de procéder conformément à l'idée de construire une base lunaire, à partir de 2020, sans se soucier de la mission sur Mars, sauf pour affirmer que l'expérience lunaire sera sans doute utile plus tard lorsque d'autres envisagent d'aller sur Mars. Cela entraînerait le développement d'un matériel de programme lunaire pour la plupart incompatible (à l'exception du booster), ce qui obligerait à commencer à développer un nouvel ensemble de matériel vers 2030, ou peut-être 2040, étant donné les problèmes budgétaires qu'un tel programme lunaire autonome créerait, ce qui rend probable le premier atterrissage sur Mars avant le milieu du 21e siècle. Alternativement, étant donné l'intérêt limité que procurent les expéditions lunaires sans issue répétées, le programme pourrait simplement expirer.
3. L'administration de 2009 pourrait décider de lancer un programme Humains vers Mars, avec l'objectif d'atteindre Mars dans les dix ans, avec des expéditions vers la Lune en utilisant un sous-ensemble modifié du matériel de vol de Mars commençant vers l'année de programme 7. Parce qu'un seul ensemble de matériel devrait être développé au lieu de deux, et parce que le coût de l'aérospatiale est égal au nombre de personnes multiplié par le temps, cela représente une approche beaucoup moins coûteuse pour atteindre les objectifs énoncés dans la nouvelle politique spatiale que l'alternative (b). De plus, c'est la seule approche qui permettra aux explorateurs humains de marcher sur Mars au cours de la vie active de tout adulte aujourd'hui.
Il est donc impératif que tous ceux qui souhaitent voir l'exploration humaine de Mars devenir une réalité fassent tout ce qu'ils peuvent pour se battre pour le cours audacieux représenté par l'option C. Dans les laboratoires et les organisations d'ingénieurs, dans la presse, en classe et la salle des commissions, dans l'Arctique et dans le désert, dans les salles de congrès, et dans tous les lieux d'opinion publique allant des livres et des documents techniques aux groupes de discussion sur Internet et à la radio de fin de soirée, chacun devra jouer son rôle.
Une porte a été ouverte et une bataille d'idées qui déterminera la forme de l'avenir humain pour de nombreuses années à venir est désormais véritablement engagée. Où cela nous mènera à nous. Des visions contradictoires qui, il y a deux semaines, n'étaient que des débats hypothétiques parmi les militants de l'espace sont maintenant entrées au centre du discours politique. Nous nous félicitons du défi. Car comme la raison est notre témoignage et le courage est notre guide, nous l'emporterons.
Source d'origine: communiqué de presse de la Mars Society
