espace, exploration de l' - astronomie. 1 PRÉSENTATION espace, exploration de l', science et technique de la navigation dans l'espace, également appelée astronautique. L'astronautique, terme inventé en 1927 par Joseph Henri Rosny (1856-1940), désigne à la fois les vols habités et les voyages entrepris par des sondes spatiales automatisées. Elle constitue une science interdisciplinaire, mettant à contribution différents domaines du savoir, notamment la physique, l'astronomie, les mathématiques, la chimie, la biologie, la médecine, l'électronique, l'informatique et la météorologie. Grâce aux sondes envoyées dans l'espace, on a pu rassembler de nouvelles données sur la nature et sur l'origine du Système solaire et de l'Univers (voir cosmologie). Les satellites placés en orbite autour de la Terre ont fait progresser les télécommunications, la prévision météorologique et l'assistance à la navigation ; ils ont également permis l'analyse précise de la surface terrestre, pour des applications civiles et militaires. L'ère spatiale commence véritablement en octobre 1957 avec le lancement par l'URSS de Spoutnik 1 et celui d'Explorer 1 par les États-Unis en janvier 1958. En octobre 1958, la NASA (National Aeronautics and Space Administration, Agence nationale de l'aéronautique et de l'espace) est fondée aux États-Unis. Au cours des deux décennies suivantes, plus de 1 600 engins spatiaux de tous types sont lancés, la plupart se limitant à une exploration de l'orbite terrestre. Puis, de juillet 1969 à décembre 1972, douze hommes marchent sur la Lune. Actuellement, plusieurs milliers d'objets sont en orbite autour de la Terre, la plupart gravitant à des altitudes assez basses (400 à 1 600 km) ; il s'agit principalement de restes d'étages de fusées, de satellites hors d'usage, ainsi que d'une multitude de débris résultant d'explosions, les plus petits (quelques centimètres) pouvant se révéler les plus dangereux pour un véhicule spatial habité (les plus grands sont plus aisément repérables). 2 PHYSIQUE DE L'ESPACE Le passage entre l'atmosphère terrestre et l'espace intersidéral est progressif. La densité de l'air diminue graduellement au fur et à mesure que l'on s'élève en altitude, jusqu'à devenir négligeable dans les couches supérieures de l'atmosphère : à 30 km au-dessus du niveau de la mer, la pression barométrique vaut un huitième de celle qui règne au niveau de la mer. À 60 km, elle n'est plus que de 1/3 600 de cette valeur, et à 90 km, 1/400 000 seulement. À l'altitude de 200 km, on trouve encore une atmosphère résiduelle suffisamment dense pour freiner les satellites par un phénomène de frottement aérodynamique, ce qui leur fait progressivement perdre de l'altitude, jusqu'à provoquer leur rentrée destructrice dans l'atmosphère. Cela a été le cas pour la station spatiale américaine Skylab, qui s'est désintégrée le 11 juillet 1979 au-dessus de l'Australie et du sud de l'océan Indien. Les satellites placés à une altitude plus élevée ont donc une durée de vie supérieure (un corps satellisé à 1 000 km d'altitude peut s'y maintenir plusieurs siècles). 2.1 Rayonnement dans l'espace Au sens classique du terme, l'espace est vide. Pourtant les milieux interplanétaires et interstellaires contiennent en fait d'infimes quantités de gaz comme l'hydrogène, et de petites quantités de poussières de météorite. Les rayons X, le rayonnement ultraviolet, la lumière visible et le rayonnement infrarouge provenant du Soleil traversent l'espace, de même que les rayons cosmiques, composés principalement de protons (noyaux d'hydrogène), de particules alpha (noyaux d'hélium) et, dans une proportion plus faible, de noyaux atomiques de masse plus élevée. Partiellement filtré par l'atmosphère, le rayonnement cosmique est potentiellement dangereux pour les spationautes évoluant pendant de longues durées à l'extérieur de leur vaisseau. 2.2 Gravitation La loi de la gravitation universelle stipule qu'un corps attire tout autre corps avec une force dont l'intensité est proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Ainsi, l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre (notamment sur les satellites et les sondes spatiales) diminue rapidement au fur et à mesure que l'on s'éloigne d'elle. Le champ gravitationnel s'étend cependant à une distance infinie, son action, même infinitésimale, étant toujours présente quelle que soit l'altitude. Dans un vaisseau spatial en orbite autour de la Terre -- ou de tout autre corps céleste -- les corps sont dits en état d'apesanteur (ou impesanteur) parce qu'ils échappent aux effets habituels de leur propre poids : spationautes et objets semblent flotter librement. Les forces aérodynamiques qui s'exercent sur les ailes (surfaces portantes) d'un avion le soutiennent en s'opposant à la force de gravitation ; de plus, il peut utiliser des hélices ou des réacteurs pour se diriger. Un engin spatial ne peut pas fonctionner de cette façon, du fait de l'absence d'air dans l'espace ; il doit utiliser la réaction de fusées pour la propulsion et les manoeuvres : lorsqu'un moteur-fusée projette un jet de gaz dans une direction donnée, la réaction imprime à l'engin une impulsion dans la direction opposée, conformément au troisième principe de la mécanique énoncé par Newton. 3 LES HOMMES DANS L'ESPACE L'espace est un milieu hostile pour l'homme. Tout d'abord, il ne contient pas d'oxygène, indispensable à la respiration de l'homme. Par ailleurs, la température dans l'espace peut approcher le zéro absolu (- 273,15° C) dans l'ombre d'une planète ; à l'inverse, elle peut devenir extrêmement élevée sous l'effet direct du rayonnement solaire. La combinaison des rayonnements solaires et cosmiques, fortement énergétiques, peut aussi se révéler mortelle en l'absence de protection par une combinaison suffisamment efficace. Ces conditions environnementales extrêmes peuvent aussi affecter le fonctionnement des instruments utilisés dans les vaisseaux et les sondes spatiales. Des expériences de longue durée en état d'apesanteur ont été réalisées, afin d'évaluer les effets d'une telle situation, en vue de mieux préparer les hommes aux missions dans l'espace. Il existe plusieurs façons de se protéger contre les agressions de l'environnement spatial. L'habitacle des véhicules spatiaux constitue le premier rempart, et pour les sorties dans l'espace -- dites aussi activités extra-véhiculaires -- on utilise une combinaison étanche, disposant de son propre système d'alimentation en air ou oxygène pressurisé. Pour réguler la température à bord d'une station spatiale, on peut placer à différents endroits de sa surface externe des panneaux absorbants et réfléchissants. Enfin, les trajectoires des vols spatiaux habités sont soigneusement étudiées afin d'éviter les ceintures de radiations, lieux de rayonnement intense entourant la Terre. Dans la perspective, encore lointaine sans doute, de longues expéditions interplanétaires, il faudra probablement recourir à d'épais blindages pour protéger les équipages contre le vent solaire. De même, on pourrait rendre plus supportable la durée d'un séjour prolongé dans l'espace en recréant artificiellement une gravité comparable à celle que l'on connaît sur Terre : le véhicule spatial devrait alors ressembler à une grande roue en rotation lente autour de son moyeu central, ou à un haltère tournant d'une extrémité sur l'autre. 4 HISTORIQUE De nombreux et très anciens récits font état de l'attirance de l'homme pour l'espace, comme en témoignent des textes babyloniens remontant à 4000 av. J.-C. Certains mythes de la Grèce antique (en particulier celui de Dédale et d'Icare, qui ont pris leur envol grâce à des ailes faites de plumes et de cire) reflètent également le désir universel de voler. Dès le IIe siècle av. J.-C., l'écrivain grec Lucien de Samosate fait le récit d'un voyage imaginaire sur la Lune. Dans Somnium (« le Songe «), ouvrage posthume publié en 1634, l'astronome allemand Johannes Kepler esquisse une description d'un voyage sur la Lune. En 1752, Voltaire conte, dans Micromégas, le périple d'un géant, habitant de l'étoile Sirius, et du secrétaire perpétuel de l'Académie de la planète Saturne. En 1865, Jules Verne publie De la Terre à la Lune, dans lequel son génie visionnaire s'exprime par une description proche d'une réalité qui se concrétisera un siècle plus tard. Dans un genre radicalement différent, l'écrivain anglais H.G. Wells publie en 1898 la Guerre des mondes, puis en 1901 les Premiers Hommes dans la Lune. Au début du XXe siècle, les pionniers du cinéma de fiction prennent également pour thème la conquête spatiale, Georges Méliès réalisant le Voyage dans la Lune (1902), et Fritz Lang la Femme sur la Lune (1929). La bande dessinée participe aussi à cette fresque d'anticipation : l'exemple le plus célèbre est celui d'Hergé, qui publie en 1953 Objectif Lune, suivi en 1954 par On a marché sur la Lune. Le cinéma de science-fiction poursuit ce processus avec notamment 2001 : l'Odyssée de l'espace, le film que Stanley Kubrick réalise en 1968, coécrivant le scénario avec l'écrivain anglais Arthur Clarke (il a décrit dans un article paru dès 1945 le principe des satellites géostationnaires). 4.1 Premiers modèles Des siècles durant, les voyages spatiaux relèvent de la seule imagination. Pendant tout ce temps, des astronomes, chimistes, mathématiciens, météorologues et physiciens tentent de comprendre la nature du Système solaire et de l'Univers. Aux VIIe et VIe siècles av. J.-C., les philosophes et mathématiciens grecs Thalès et Pythagore pensent que la Terre est une sphère. Vers 127 av. J.-C., Hipparque crée le premier catalogue d'étoiles (il est considéré comme le père de l'astronomie de position -- également appelée astrométrie). Au IIe siècle av. J.-C., Ptolémée fait la synthèse de tous ces travaux, en présentant un modèle géocentrique du cosmos (la Terre étant selon lui située au centre du Système solaire) encore appelé aujourd'hui système de Ptolémée : cette représentation de l'Univers reste en vigueur jusqu'à la Renaissance. 4.2 Au IIIe Découvertes scientifiques siècle av. J.-C., l'astronome Aristarque de Samos affirme que la Terre tourne sur elle-même et se déplace autour du Soleil. Mais il faut attendre près de 1 700 ans pour que l'astronome polonais Nicolas Copernic présente l'Univers sous forme d'un système héliocentrique, où les planètes décrivent des orbites autour du Soleil ( voir système de Copernic) : en publiant De revolutionibus orbium coelestium, ouvrage fondamental en astronomie, juste avant sa mort en 1543, il marque le début d'une conception moderne de l'Univers, faisant même avancer l'ensemble des idées scientifiques -- à tel point que l'on parle encore aujourd'hui de révolution copernicienne. Plus tard, les observations de l'astronome danois Tycho Brahé permettent à son disciple allemand Johannes Kepler d'établir les trois lois régissant le mouvement des planètes autour du Soleil. D'autres illustres astronomes, tels Galilée (1564-1642), Edmund Halley, sir William Herschel et sir James Hopwood Jeans, apportent une contribution majeure à l'astronomie moderne, fondatrice de l'astronautique. Les physiciens et les mathématiciens contribuent également à édifier les bases de l'astronautique. En 1654, le physicien allemand Otto von Guericke réfute la vieille théorie selon laquelle « la nature a horreur du vide «. En 1687, Newton formule les lois de la gravitation universelle : les trois principes fondamentaux qui régissent la mécanique newtonienne sont toujours utilisés, notamment pour établir les calculs relatifs à la propulsion et aux trajectoires des engins spatiaux modernes. Malgré ces avancées théoriques, les voyages spatiaux demeurent impossibles avant que les progrès techniques réalisés au XXe siècle ne fournissent des solutions pratiques pour la propulsion par fusée, le guidage et le contrôle des véhicules spatiaux. 4.3 Propulsion par fusée Les techniques de propulsion par fusée ont, elles aussi, des origines très anciennes. Les toutes premières fusées utilisent comme combustible de la poudre à canon, selon un processus très voisin des feux d'artifice actuels. Des chroniques racontent qu'en Chine, en 1232, la ville de Kaifeng est protégée des Mongols par l'utilisation de fusées. À partir de la Renaissance, l'utilisation de fusées à des fins militaires est évoquée en Europe. Dès 1804, l'armée anglaise met sur pied une compagnie d'artillerie équipée de fusées dont la portée atteint environ 1 800 m. Aux États-Unis, le pionnier de la propulsion par fusée est un professeur de physique : Robert Goddard, qui commence au début des années 1920 une série d'expériences sur la technologie des fusées. Il lance la première fusée à propergol liquide le 16 mars 1926. En 1903, Konstantin Tsiolkovski, un enseignant russe, propose déjà l'utilisation d'ergols liquides pour propulser les engins spatiaux. Les choses se précisent avec la publication, en 1923 et 1925, de Die Rakete zu den Planetenräumen (« la fusée dans l'espace interplanétaire «), d'Hermann Oberth, ingénieur et physicien allemand, puis de Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (« la possibilité d'atteindre les corps célestes «), de l'architecte allemand Walter Hohmann : le premier ouvrage expose des notions essentielles à la mise en oeuvre de fusées, tandis que dans le second figurent les premiers calculs détaillés de trajectoires interplanétaires. La Seconde Guerre mondiale fournit ensuite l'impulsion nécessaire au développement de fusées suborbitales à longue portée. Les États-Unis, l'URSS, la Grande-Bretagne et l'Allemagne développent simultanément des fusées à usage militaire (voir missiles). Les plus efficaces sont les missiles V2 allemands (des fusées à propergol liquide, utilisées pour le bombardement de Londres). À la fin de la guerre, l'armée américaine récupère bon nombre de V2, qui sont ensuite testés aux États-Unis au cours de vols verticaux, alimentant la recherche naissante en astronautique. Après la guerre, certains ingénieurs allemands partent pour l'URSS, mais les principaux spécialistes des fusées rejoignent les États-Unis, les plus célèbres d'entre eux étant Walter Dornberger et Wernher von Braun. 5 ENGINS SPATIAUX Inhabités pour la plupart, les véhicules spatiaux sont très variés dans leurs formes et leurs dimensions, selon la nature de leur tâche. Ils possèdent un équipement de transmissions radio, pour recevoir puis retransmettre des informations vers la Terre et pour communiquer leur position. Les véhicules spatiaux habités doivent satisfaire à des exigences nettement plus contraignantes que leurs homologues inhabités. Les hommes doivent pouvoir y trouver de l'eau, des vivres, et disposer d'équipements leur permettant de dormir. Le véhicule doit être équipé d'un système de navigation et de guidage, et d'un dispositif de communication avec la Terre. Une des particularités de ces engins est leur bouclier thermique (certains satellites récupérables en sont également dotés) : il les protège contre l'énorme quantité de chaleur créée par le frottement du véhicule, propulsé à très grande vitesse dans l'atmosphère lors de son retour sur Terre. Ce bouclier est en général réalisé avec des matériaux composites : sur la navette spatiale américaine, les tuiles protectrices sont construites à partir de fibres de silice. 5.1 Propulsion Il existe deux types principaux de moteur-fusée : les fusées à propergols solides, qui utilisent des produits chimiques brûlant d'une manière analogue à la poudre, et les fusées à propergols liquides, qui utilisent un couple d'ergols (un combustible et un comburant) transportés sous forme liquide dans des réservoirs distincts. La plupart des fusées qui ont été utilisées pour le lancement des engins spatiaux américains sont des fusées à plusieurs étages, chaque étage disposant de son propre système de propulsion, largué après épuisement de sa réserve de propergols. C'est également le cas du lanceur européen Ariane 4, qui a mis en orbite plus de la moitié des satellites commerciaux entre 1988 et 2003. La technologie des engins spatiaux s'apparente à celle des missiles balistiques à longue portée. De 1957 à 1965, les États-Unis et l'URSS sont les deux seuls pays à disposer d'une capacité de lancement de satellites. Les années suivantes, la France, le Japon, l'Inde et la Chine accèdent à l'espace, lançant des satellites de plus en plus complexes. Le 24 décembre 1979, l'Agence spatiale européenne (ESA) commence son propre programme de lancements depuis le Centre spatial de Kourou (Guyane française) avec la fusée Ariane 1. Mais les États-Unis et la Russie demeurent encore les seules puissances spatiales capables de faire accéder des hommes à l'orbite basse, respectivement grâce à la navette spatiale et aux vaisseaux Soïouz. 5.2 Lancement et retour Le lancement d'un véhicule spatial s'effectue à partir d'une base, contrôlée par des équipes d'ingénieurs et de techniciens opérant à distance depuis un bâtiment voisin. Les inspections avant le départ sont multiples, la mise à feu et le décollage n'arrivant qu'après une longue campagne de préparatifs. Au retour, il faut surmonter le problème de la rentrée dans l'atmosphère. Dès les premiers vols habités, la solution retenue est celle du bouclier thermique, qui équipe entre autres les capsules américaines des programmes Mercury, Gemini et Apollo ; sur la navette spatiale, des tuiles en céramique cimentées individuellement à la coque assurent la protection. Avant l'ère de la navette, qui se pose sur une piste d'atterrissage comme un avion, toutes les capsules américaines effectuent un retour dans l'océan. Les astronautes sont rapidement localisés puis récupérés par hélicoptère et recueillis à bord de navires de la marine américaine. Les spationautes russes (ou cosmonautes) atterrissent quant à eux en Sibérie, la capsule Soïouz étant freinée par un système de parachutes. 5.3 En orbite autour de la Terre L'orbite d'un corps satellisé autour de la Terre peut être de forme circulaire ou elliptique. Une orbite circulaire est parcourue à une vitesse constante, d'autant plus faible que l'altitude est élevée (deuxième loi de Kepler) : comme le fait remarquer dès 1945 Arthur Clarke, il existe donc une altitude où la vitesse de rotation d'un satellite est identique à celle de la Terre. C'est l'altitude géostationnaire, ainsi appelée parce qu'elle permet à un satellite placé à 35 768 km au-dessus de l'équateur de se déplacer sur une trajectoire dite géosynchrone, de sorte qu'il demeure à une position fixe au-dessus d'un certain point déterminé de l'équateur. La plupart des satellites de télécommunications sont placés sur cet anneau, désormais connu sous le nom d'orbite géostationnaire. Sur une orbite elliptique, la vitesse varie d'un maximum atteint au périgée -- c'est-à-dire à l'altitude la plus faible -- à un minimum atteint à l'apogée -- soit à l'altitude la plus élevée (ce résultat provient là encore de l'application de la deuxième loi de Kepler). Une caractéristique importante de l'orbite est sa position par rapport à la Terre : elle peut se situer dans n'importe quel plan passant par le centre de la Terre (l'angle entre le plan orbital et le plan équatorial étant appelé inclinaison de l'orbite). Ainsi, une orbite polaire s'inscrit dans un plan passant par les pôles Nord et Sud -- c'est-à-dire qu'il traverse l'axe de rotation de la Terre -- ; une orbite équatoriale est une orbite située dans le plan de l'équateur. Un satellite d'observation placé en orbite polaire, transportant généralement des caméras sensibles dans le domaine infrarouge, peut balayer l'intégralité de la surface du globe en vingt-quatre heures. Si l'inclinaison de l'orbite est inférieure à 90°, la couverture est réduite, certaines régions proches des pôles n'étant plus survolées. Dans le cas d'un satellite météorologique géostationnaire comme ceux de la famille Meteosat, un calcul très simple prouve que l'image transmise par le satellite (toutes les 30 minutes environ) couvre un peu moins d'un hémisphère terrestre (sa zone de visibilité est limitée à 81,2° de latitude de part et d'autre de l'équateur). Un corps placé dans le vide peut théoriquement tourner indéfiniment sur son orbite. Mais si sa trajectoire est suffisamment basse par rapport à l'atmosphère terrestre, le frottement de l'air provoquera une perte progressive d'altitude. De nombreux satellites finissent ainsi leur vie : ils sont détruits en rentrant dans l'atmosphère, où ils se consument comme un météore. 6 PROGRAMMES SPATIAUX INHABITÉS L'ère spatiale commence lors du lancement du premier satellite artificiel : Spoutnik 1 est placé en orbite terrestre par l'URSS le 4 octobre 1957 (Spoutnik signifiant « compagnon «). 6.1 Premiers satellites artificiels Spoutnik 1 est une sphère d'aluminium de 58 cm de diamètre et pèse 83 kg. Il tourne autour de la Terre en un peu plus de 96 minutes, évoluant sur une orbite elliptique de 947 km d'apogée et 228 km de périgée. Il se désintègre le 4 janvier 1958 en rentrant dans les couches denses de l'atmosphère. Spoutnik 1 est suivi le 3 novembre 1957 par Spoutnik 2, un engin de 508 kg embarquant à son bord le premier être vivant lancé dans l'espace : la chienne Laïka, qui survit une semaine. Spoutnik 2 retombe le 14 avril 1958. Alors que Spoutnik 2 est encore en orbite, les États-Unis lancent leur premier satellite, Explorer 1, depuis cap Canaveral, en Floride, le 31 janvier 1958. Objet cylindrique de 15 cm de diamètre et de 203 cm de longueur, pesant 14 kg, Explorer 1 transmet pendant 112 jours des mesures sur les rayons cosmiques et les micrométéorites, qui conduisent notamment à la découverte des ceintures de radiations (ceintures de Van Allen). Le 17 mars 1958, les États-Unis lancent leur deuxième satellite, Vanguard 1, un petit satellite de 16 cm de diamètre et 1,5 kg seulement (il est surnommé « Pamplemousse « en raison de sa taille) : l'étude précise des variations de son orbite met en évidence les irrégularités de la forme du globe terrestre. Premier satellite équipé de panneaux solaires, il peut fonctionner grâce à cette énergie pendant plus de 6 ans. 6.2 Missions lunaires inhabitées En tant que plus proche voisine de la Terre, la Lune a été l'objectif de nombreuses missions spatiales. En 1958, les premières tentatives de sondes lunaires des États-Unis et de l'URSS échouent. La sonde russe Luna 2, lancée le 12 septembre 1959, atteint la Lune 36 heures plus tard. À partir de cette date, de nombreux tirs lunaires sont effectués par les deux pays, avec des résultats divers. Les premières photographies de la face cachée de la Lune sont prises par Luna 3, lancée par les Russes le 4 octobre 1959. L'une des missions les plus fructueuses est Ranger 7, lancé par les États-Unis le 28 juillet 1964. Avant de s'écraser dans la région de Fra Mauro, il transmet 4 316 images du sol lunaire, vu depuis des altitudes comprises entre 300 m et 1 800 km environ. Partie le 31 janvier 1966, Luna 9 réalise le premier alunissage en douceur, suivie par Surveyor 1 le 30 mai de la même année. Ce dernier transmet vers la Terre 11 150 photographies en gros plan de la Lune. Malgré l'intérêt des différentes données scientifiques recueillies, l'objectif majeur demeure de faire marcher un homme sur la Lune. Pour y parvenir, un assez grand nombre de vols inhabités préparatoires sont accomplis, parmi lesquels ceux de Surveyor 3 et 5, qui se posent sur la Lune en douceur, en 1967, après un voyage d'environ 2 jours. Les deux sondes renvoient sur Terre un grand nombre d'images de la surface lunaire. Surveyor 3 prélève des échantillons du sol lunaire et les examine avec une caméra de télévision. Surveyor 5 analyse chimiquement le sol lunaire, en utilisant une technique de diffusion de particules alpha : il s'agit de la première analyse d'un corps extraterrestre effectuée sur place. Entre 1966 et 1967, le programme Lunar Orbiter prépare le terrain pour les missions Apollo. Cinq orbiteurs tournent autour de la Lune, prenant des milliers de photographies permettant le choix des futurs sites d'alunissage. Deux autres missions lunaires automatisées sont à mettre à l'actif de l'URSS : Luna 16, lancée le 12 septembre 1970, récupère environ 113 g de sol lunaire, placés dans un container scellé et réexpédié vers la Terre. Luna 17, lancé le 10 novembre 1970, fait parcourir la Lune à Lunokhod 1 (« marcheur lunaire «), un véhicule automatisé muni d'une caméra de télévision et de batteries solaires. Durant 10 jours lunaires, le véhicule, contrôlé depuis la Terre, se déplace de 10,5 km, retransmettant des images et des données. Luna 21, en 1973, renouvelle cette performance, en déposant Lunokhod 2 sur la Lune. 6.3 Satellites scientifiques La technologie spatiale devenant de plus en plus fiable, une large variété de satellites est construite. Les scientifiques sont très motivés à l'idée d'obtenir des informations précises sur la Terre, le Soleil, les étoiles et l'espace en général, informations qu'ils ne peuvent recueillir depuis le sol, en raison de l'atmosphère terrestre (hormis, d'une façon limitée, par l'utilisation de ballons opérant à grande altitude). Dans les années 1960-1970, de nombreux satellites astronomiques sont lancés par les Américains : les observatoires solaires orbitaux OSO (Orbiting Solar Observatories) étudient le rayonnement ultraviolet et les rayons X et gamma du Soleil ; les satellites Pioneer étudient les rayons cosmiques, le vent solaire et les caractéristiques électromagnétiques de l'espace ; les observatoires astronomiques orbitaux OAO (Orbiting Astronomical Observatories) observent le rayonnement des étoiles, et les observatoires géophysiques orbitaux OGO (Orbiting Geophysical Observatories) étudient les relations entre le Soleil, la Terre et leur environnement spatial. Le satellite d'astronomie infrarouge IRAS (Infrared Astronomy Satellite), projet anglo-américain, lancé en 1983, explore les étendues cachées de notre galaxie. Le télescope spatial Hubble (Hubble Space Telescope) est lancé par la navette spatiale Discovery (« Découverte «) en 1990. Malgré le défaut de courbure du miroir principal du télescope (aberration de sphéricité pour 2 microns seulement), le télescope retransmet dès les premiers jours des images jusqu'ici impossibles à obtenir depuis la Terre. Hubble est réparé en décembre 1993 par un équipage de la navette Endeavour, qui interpose un dispositif correcteur appelé COSTAR ( voir télescope). 6.4 Satellites utilitaires Cette famille de satellites se divise en trois catégories génériques : télécommunications (ce sont les satellites commerciaux, qui relaient les lignes téléphoniques et les chaînes de télévision), observation de l'environnement et aide à la navigation. Les satellites qui observent l'environnement transmettent différents types d'images. Les satellites météorologiques informent quotidiennement des températures et de la répartition des masses nuageuses. D'autres satellites, comme les Landsats américains, pionniers de l'observation de la Terre à des fins civiles, scrutent la surface du globe avec des analyseurs multispectraux et transmettent les données à des stations terrestres. Traitées pour générer des représentations en couleurs, ces données fournissent des informations très diversifiées : on obtient des renseignements sur les caractéristiques des sols, les quantités d'eau et de glace, la pollution des eaux côtières, la salinité et les dégâts provoqués sur les récoltes et dans les forêts par les insectes. Même les incendies de forêt peuvent être ainsi détectés. De même, l'étude des plissements et des fractures dans la croûte terrestre aide les géologues à identifier les gisements pétrolifères et miniers. Le programme SPOT (Satellite pour l'observation de la Terre), entrepris par la France avec la participation de la Belgique et de la Suède (5 satellites lancés en 1986, 1990, 1993, 1998 et 2002, dont seul Spot 3 n'est plus opérationnel), a déjà fourni plusieurs millions d'images haute résolution ; la filière Spot doit être suivie par le programme européen Pléiades -- un projet de satellites multicapteurs (optiques et radars) destinés à des applications civiles et militaires. De fait, les satellites d'observation terrestre sont aussi utilisés pour obtenir des images d'intérêt militaire (mouvements de navires et de troupes par exemple). Voir aussi télédétection. Les satellites de navigation permettent d'établir très précisément la position d'un navire. Ainsi, le système GPS (global positioning system), reposant sur un ensemble de 24 satellites en orbite autour de la Terre à environ 17 000 km d'altitude (ils sont répartis en 6 plans inclinés de 55° par rapport à l'équateur terrestre), atteint une précision de quelques mètres - elle est encore réservée aux militaires américains, la performance du service commercial ouvert à tous ayant été volontairement limitée (précision d'environ 100 m). 6.5 Exploration des planètes Au-delà de la Lune, des sondes spatiales se sont posées sur Mars et Vénus et ont effectué un survol de chaque planète du Système solaire, hormis Pluton. Certaines d'entre elles ont également étudié les comètes et les astéroïdes. 6.5.1 Mars En mai 1971, l'URSS lance Mars 2 et 3, deux sondes qui s'écrasent à la surface de Mars, après avoir transmis des données. En août 1973 suivent Mars 4, 5, 6 et 7, mais divers problèmes techniques perturbent ces missions. En juillet 1988, les Russes envoient les sondes Phobos 1 et 2 en direction du satellite martien dont elles portent le nom. La première est perdue à la suite d'une erreur humaine. La seconde cesse de fonctionner le 27 mars 1989, après avoir transmis des images de Phobos prises à moins de 200 km d'altitude. Côté américain, Mariner 9 est lancée en mai 1971 : la sonde se satellise autour de Mars du 13 novembre 1971 à octobre 1972, photographiant la planète rouge sous presque tous les angles (plus de 7 000 images), révélant de nombreux paysages inconnus et permettant l'établissement de la première carte quasi complète de Mars. Lancées respectivement le 20 août et le 9 septembre 1975, les sondes Viking 1 et 2 partent pour un voyage de onze mois vers Mars. Chacune d'elles est composée d'un orbiteur et d'un module d'atterrissage, équipé de deux caméras vidéo couleur, d'un sismomètre, de capteurs météorologiques, d'instruments destinés à détecter une éventuelle présence de vie martienne (aucune des expériences biologiques ne s'avère concluante) et d'un bras articulé de 3 m de long, télécommandé depuis la Terre. Elles fonctionnent correctement pendant plusieurs années. Le 7 novembre 1996 est lancée la sonde spatiale Mars Global Surveyor, qui inaugure le nouveau programme d'exploration de Mars par la NASA. En revanche, la sonde spatiale russe Mars 96, équipée de matériel scientifique russe, européen et américain, également lancée en novembre 1996, s'échoue dans l'océan Pacifique après avoir brûlé dans l'atmosphère terrestre. L'Institut des sciences de l'espace russe avait placé tous ses espoirs dans cette sonde, qui contenait un vaisseau spatial destiné à graviter autour de la planète. Les Américains, tirant les enseignements de leurs échecs passés, choisissent une nouvelle stratégie : effectuer des missions moins coûteuses mais plus fréquentes (environ tous les deux ans). Ainsi suivent les missions Mars Pathfinder (1997), Mars Climate Orbiter (1998), Mars Polar Lander (1999) et Mars Odyssey (2001) toujours en orbite martienne. Voir aussi Mars (astronomie). 6.5.2 Vénus En 1970, les Soviétiques réussissent à pénétrer l'atmosphère dense et couverte de nuages de Vénus, avec la sonde Venera 7 (du nom russe de la planète). Vénéra 8 devient, le 22 juillet 1972, le premier engin fonctionnant depuis le sol d'une planète du Système solaire autre que la Terre, capable de transmettre des informations relatives à la nature du sol vénusien (Vénéra 8 mesure une température de 470 °C et une pression voisine de 100 bars, soit environ 88 fois celle de l'atmosphère terrestre au niveau du sol). En octobre 1975, Venera 9 et 10 déposent des modules d'atterrissage sur la surface, qui résistent pendant une heure et retransmettent les premières photographies (monochromes) de la surface vénusienne. Des images en couleurs sont obtenues en 1982 grâce à Venera 13 et 14. L'année suivante, Venera 15 et 16 se satellisent autour de Vénus pour observer sa surface par radar. En 1985, alors qu'elles font route vers la comète de Halley, les sondes Vega 1 et 2 (contraction des mots russes Venera et Galley, transcription russe de Halley) larguent chacune un module d'atterrissage, qui libère lui-même un ballon-sonde dans l'atmosphère de Vénus. Parallèlement, les Américains lancent en 1978 Pioneer Venus 1, un orbiteur, et Pioneer Venus 2, composé de quatre sondes atmosphériques : ils atteignent Vénus respectivement les 5 et 9 décembre 1978. L'orbiteur cartographie la quasi-totalité de la surface de Vénus, les sondes analysant la composition de l'atmosphère, son mouvement et son interaction avec le vent solaire. La sonde Magellan est lancée le 5 mai 1989 depuis la navette Atlantis et placée en orbite quasi polaire autour de Vénus. Elle commence à transmettre des images radar de la surface de la planète en août 1990. 6.5.3 Mercure La planète la plus proche du Soleil est examinée de près par Mariner 10, qui survole Mercure à moins de 692 km d'altitude, le 29 mars 1974 (en février 1974, l'engin avait utilisé la gravité de Vénus pour se placer sur la bonne trajectoire). Il prend des milliers d'images, révélant un sol semblable à celui de la Lune, couvert de cratères. Lors de son deuxième survol, en septembre de la même année, l'engin spatial détecte un champ magnétique totalement insoupçonné. Lors de sa troisième et dernière rencontre en mars 1975, Mariner 10 s'approche à moins de 317 km de la surface de Mercure. 6.5.4 Jupiter et Saturne Les sondes américaines Pioneer 10 et 11, lancées respectivement le 3 mars 1972 et le 5 avril 1973, traversent sans dommage la ceinture d'astéroïdes située au-delà de l'orbite de Mars -- jusque-là inexplorée. Pioneer 10 est, en décembre 1973, la première sonde effectuant le survol de Jupiter, qu'elle survole à nouveau en décembre 1974, avant de poursuivre -- autre première -- son voyage au-delà du Système solaire, dans l'espace interstellaire. Quant à Pioneer 11, elle survole Jupiter en décembre 1974, utilisant l'attraction jovienne pour infléchir sa trajectoire vers Saturne, qu'elle est la première à survoler, le 1 er septembre 1979. Cette mission ouvre la voie au tandem Voyager 1 et 2, qui, après avoir observé en 1979 Jupiter et ses satellites, survole Saturne (respectivement en novembre 1980, pour Voyager 1, qui passe très près du satellite Titan, et 1981 pour Voyager 2). En décembre 1995, la sonde spatiale Galileo se place en orbite autour de Jupiter, après un voyage d'environ 6 ans dans le Système solaire. L'étude de Jupiter et de ses quatre grandes lunes (Ganymède, Europe, Io et Callisto) par Galileo constitue l'une des explorations spatiales les plus fructueuses du point de vue des découvertes scientifiques. 6.5.5 Uranus et Neptune Après avoir dépassé Saturne, Voyager 2 se dirige vers Uranus : le 24 janvier 1986, elle passe à 107 000 km de la planète, découvrant quatre anneaux supplémentaires et dix nouveaux satellites. La sonde s'approche à moins de 30 000 km de Miranda, l'un des satellites d'Uranus, transmettant des images spectaculaires de ce corps couvert de glace. Voyager 2 met ensuite le cap vers Neptune, survolant la planète à moins de 5 000 km, le 24 août 1989. Le lendemain, elle s'approche à 38 500 km de Triton, le principal satellite de Neptune, révélant la présence d'une atmosphère très ténue. Le passage de Voyager 2 permet également de découvrir six nouveaux satellites (trois autres satellites, plus éloignés de la planète, sont découverts en 2003, portant à onze le nombre total des satellites de Neptune). Voyager 1 et 2 continuent désormais leur voyage au plus profond de l'espace, à des milliards de kilomètres de notre Soleil : on espère qu'elles émettront jusqu'en 2015 (un vidéodisque décrivant la Terre et ses habitants a été placé à bord de chacune d'elles dans l'éventualité où elles croiseraient des membres d'une civilisation extraterrestre). 7 VOLS HABITÉS Dans l'année qui suit les succès des premiers satellites artificiels, les États-Unis et l'URSS conçoivent des programmes pour envoyer des hommes en orbite. Les deux pays lancent d'abord des chiens et des singes dans l'espace, pour étudier les effets de l'apesanteur sur les êtres vivants. 7.1 Programmes Vostok et Mercury L'URSS est la première à réussir : le 12 avril 1961, le cosmonaute Iouri Gagarine fait le tour de la Terre à bord de la capsule Vostok 1 (« Orient «), avant d'atterrir sain et sauf en Sibérie. La mission dure 1 heure 48 minutes. Au cours des deux années qui suivent, cinq autres vols du même programme sont effectués. Le pilote de Vostok 6, Valentina Terechkova, est la première femme dans l'espace. Du 16 au 19 juin 1963, elle boucle 48 révolutions autour de la Terre, en 70 heures 41 minutes. Pendant ce temps, un programme similaire prend tournure dans le camp américain : Mercury. Le 5 mai 1961, Alan Shepard -- pilote militaire de formation -- devient le premier américain envoyé dans l'espace. À bord de sa capsule Mercury (dénommée Freedom 7), il suit une trajectoire culminant à 187 km d'altitude, le vol suborbital ayant duré 15 minutes. Un vol similaire suit le 21 juillet, effectué par Virgil Grissom ; le 20 février 1962, John Glenn est le premier astronaute en orbite autour de la Terre. Trois autres vols Mercury sont effectués en 1962 et 1963 par Scott Carpenter, Walter Schirra et Gordon Cooper. Ces hommes sont tous à l'origine des membres de l'armée de l'air ou de la marine américaines. 7.2 Programmes Voskhod et Gemini Les chercheurs soviétiques modifient l'engin spatial Vostok afin de recevoir deux ou trois cosmonautes : c'est le programme Voskhod (« Soleil levant «). Le 14 octobre 1964, un équipage composé des cosmonautes Vladimir Komarov, Boris Iegorov et Konstantin Feoktistov accomplit 15 révolutions autour de la Terre à bord de Voskhod 1. Il s'agit de l'unique vol habité de l'année 1964, portant à 455 le cumul d'heures passées dans l'espace par des cosmonautes, tandis que les astronautes ne totalisent que 54 heures dans l'espace. Le 18 mars 1965, les cosmonautes Pavel Beliaïev et Alekseï Leonov partent à bord de Voskhod 2 pour boucler 17 révolutions. Au cours de cette mission, Leonov effectue la première sortie dans l'espace : il flotte librement pendant 12 minutes à l'extérieur du vaisseau spatial, auquel il demeure rattaché par une sorte de « cordon ombilical « de 5 m de long. Du côté américain, le programme Gemini est conçu pour mettre au point la technologie nécessaire à une future mission sur la Lune. En mai 1961, le président américain John F. Kennedy lance le programme Apollo, avec la ferme volonté d'envoyer un homme marcher sur la Lune « avant la fin de la décennie «. Gemini emporte deux astronautes et peut fonctionner pendant une durée suffisamment longue pour mettre en oeuvre les techniques de rendez-vous et d'arrimage avec un autre engin spatial. Dix vols Gemini sont réussis entre 1965 et 1966. Au cours du vol de Gemini 4, Edward White effectue lui aussi une sortie dans l'espace, le 3 juin 1965. Utilisant un dispositif de déplacement à réaction, il passe 21 minutes dans l'espace. Gemini 6 et 7 réussissent, le 15 décembre 1965, le premier rendez-vous spatial, s'approchant à quelques dizaines de centimètres l'un de l'autre. Après avoir tourné en orbite pendant une vingtaine d'heures à bord de Gemini 6, l'équipage, constitué de Walter Schirra et Thomas Stafford, revient sur Terre, tandis que Gemini 7 continue de voler pendant plus de 300 heures, avec à son bord Frank Borman et James Lovell Jr. Ce vol de presque 14 jours fournit les informations médicales nécessaires à la préparation des futures missions lunaires Apollo. Il démontre en outre la fiabilité de systèmes de propulsion à hydrogène et oxygène. Les vols suivants, Gemini 10, 11 et 12, permettent de réaliser des arrimages avec un véhicule-cible, constitué d'un étage de fusée préalablement placé en orbite. 7.3 Soïouz et Apollo L'année 1967 est tragique pour les deux nations lancées dans la course à l'espace. Le 27 janvier, à cap Kennedy, pendant un exercice d'entraînement au sol, un incendie se déclare dans la capsule Apollo, remplie d'une atmosphère d'oxygène pur, causant la mort des trois astronautes, Virgil Grissom, Edward White et Roger Chaffee. Cette perte tragique introduit un retard de plus d'un an dans le programme Apollo, la conception de l'engin étant revue de manière approfondie. Le 24 avril de la même année, un autre accident mortel frappe le nouveau vaisseau russe conçu pour accueillir trois hommes. Vladimir Komarov, chargé de tester le Soïouz dans l'espace, est tué à son retour sur Terre, à la suite d'une défaillance du système de parachutes. Le programme spatial soviétique est retardé de près de deux ans. Le 11 octobre 1968, après six vols de qualification inhabités, Apollo 7 est lancé par une fusée Saturne 1B : les astronautes Walter Schirra, Walter Cunningham et Don Eisele volent pendant 260 heures autour de la Terre. Le 21 décembre 1968, la mission Apollo 8 part pour un vol de repérage, avec à son bord Franck Borman, James Lovell et William Anders : 10 rotations sont effectuées autour de la Lune. Le vol suivant se déroule du 3 au 14 mars 1969 en orbite terrestre : à bord d'Apollo 9, James McDivitt, David Scott et Russel Schweickart (un civil) testent le module lunaire (LEM). Puis vient Apollo 10, dernier vol préparatoire : du 18 au 26 mai 1969, Thomas Stafford et Eugen Cernan se placent en orbite lunaire à bord du LEM, tandis que John Young pilote le module de commande : c'est l'ultime répétition avant le véritable alunissage, le LEM s'étant approché à moins de 16 km du sol lunaire. Les opérations d'arrimage du module lunaire se déroulent correctement, permettant aux deux astronautes de réintégrer le module de commande, avant que le moteur du module de service ne soit allumé pour se placer sur la trajectoire de retour vers la Terre : le programme Apollo est désormais prêt. Entre-temps, l'URSS lance Zond, un engin spatial inhabité, qui transporte autour de la Lune des caméras et des échantillons biologiques. Soïouz 3 est un succès, le colonel Gueorgui Beregovoï bouclant 60 fois le tour de la Terre fin octobre 1968. En janvier 1969, Soïouz 4 et 5 s'arriment dans l'espace, les cosmonautes Alexis Elisseïev et Evgueni Khrounov en profitent alors pour passer, via l'espace (ils sont revêtus de combinaisons spatiales ressemblant à des scaphandres), de Soïouz 5 à Soïouz 4, piloté par Vladimir Chatalov, qui les ramène sur Terre. Les 11, 12 et 13 octobre 1969, Soïouz 6, 7 et 8, lancés à un jour d'intervalle, effectuent un vol groupé, sans toutefois s'accoster. En juin 1970, Andrian Nikolaïev et Vitali Sevastianov établissent un record de durée de vol : 17 jours, 16 heures et 59 minutes passées à bord de Soïouz 9. 7.4 Les hommes sur la Lune Au milieu de l'été 1969, le rêve ancestral est réalisé : fouler le sol lunaire. Apollo 11, lancé le 16 juillet, va devenir un vol spatial historique. Resté aux commandes du vaisseau principal, Michael Collins attend sur son orbite lunaire, tandis que Neil Armstrong et Edwin Aldrin amorcent leur descente vers la Lune, à bord du module lunaire baptisé Eagle. Le 20 juillet 1969, l'alunissage se fait dans la région de la mer de la Tranquillité (Mare Tranquillitatis). Précisément 6 heures et 39 minutes plus tard, Armstrong, dans son encombrante combinaison spatiale, descend l'échelle et pose le pied gauche sur le sol lunaire, à 21 h 56, heure de Houston (soit à 3 h 56 du matin le 21 juillet, heure de Paris). Les premiers mots d'Armstrong sont demeurés célèbres : « C'est un petit pas pour l'homme, mais un pas de géant pour l'humanité. « Aldrin le rejoint un quart d'heure plus tard, et les deux astronautes passent plus de 2 heures à marcher sur le sol lunaire, sur une distance d'environ 60 m. Ils récoltent 20,7 kg d'échantillons prélevés à la surface lunaire, prennent des photographies et installent un dispositif d'expérience sur le vent solaire, un réflecteur de faisceau laser et un ensemble de dispositifs permettant de déceler une éventuelle activité sismique. Armstrong et Aldrin plantent également sur le sol lunaire le drapeau américain, puis conversent par satellite avec le président Richard Nixon. Des millions de téléspectateurs regardent, dans le monde entier, les images retransmises de la Lune en direct, et les astronautes marcher et courir sous l'effet d'une gravité six fois plus faible que sur Terre. Une fois retournés à l'intérieur du module lunaire, où ils peuvent quitter leurs combinaisons, les deux astronautes se reposent pendant quelques heures avant de décoller à bord de l'étage de remontée du module lunaire LEM, en utilisant la moitié inférieure -- stationnée à demeure sur la Lune -- comme pas de tir. Une fois arrimé au module de commande (la capsule conique, propulsée par le module de service, de forme cylindrique et terminée par une énorme tuyère), l'étage de remontée est largué après que les deux astronautes venant de la Lune ont rejoint leur coéquipier resté en orbite. Le vol de retour d'Apollo 11 se déroule sans incident : la capsule amerrit le 24 juillet dans l'océan Pacifique, près d'Hawaii. Afin d'éviter tout risque de contamination de l'environnement terrestre, les trois astronautes revêtent des vêtements d'isolement biologique et sont placés en quarantaine (pendant trois semaines) dans des locaux spéciaux. 7.4.1 Apollo 12 La mission lunaire suivante débute le 14 novembre 1969. Apollo 12 emmène Charles Conrad, Richard Gordon et Alan Bean. Conrad et Bean se posent au nord des montagnes de Riphaeus (dans la zone appelée océan des Tempêtes), à 180 m seulement de l'endroit où la sonde Surveyor 3 a aluni deux ans plus tôt. Les deux astronautes explorent les environs à deux reprises, y passant à chaque fois près de 4 heures. Ils installent de nouveaux dispositifs expérimentaux, prennent de nouveaux clichés, recueillent 34,1 kg d'échantillons du sol lunaire, et prélèvent des éléments de Surveyor 3. À leur retour, le 24 novembre, les astronautes sont à nouveau placés en situation d'isolement, mais sont libérés dès le 10 décembre. Apollo 12 apporte de nombreuses améliorations par rapport à Apollo 11, en particulier dans la précision de l'alunissage. Les résultats sont si positifs qu'on projette de faire alunir Apollo 13 dans une zone plus accidentée. 7.4.2 Apollo 13 Le 11 avril 1970, Apollo 13 quitte le pas de tir à 13 h 13, heure de Houston. Mais l'équipage, commandé par James Lovell, un astronaute déjà expérimenté, assisté de Fred Haise et John Swigert, ne peut mener à bien sa mission. Le 13 avril, à 21 h 07 -- soit après 55 heures, 54 minutes et 53 secondes de vol -- le réservoir d'oxygène liquide n° 2, situé dans le module de service d'Odyssey, explose violemment, mettant du même coup fin à tout espoir d'alunissage. Le retour sur Terre est mouvementé, les trois hommes et les contrôleurs au sol devant rivaliser d'ingéniosité pour surmonter les multiples difficultés de la situation : l'équipage se réfugie à bord du module lunaire Aquarius, dont les réserves d'oxygène et d'énergie électrique sont très limitées, et doit utiliser son moteur pour effectuer de délicates manoeuvres de correction de trajectoire pour retrouver le chemin de la Terre ; ils retournent dans le module de commande, puis larguent le LEM 84 minutes avant leur amerrissage dans le Pacifique sud, le 17 avril à 12 h 07, au terme d'un périple de près de 143 heures. Une commission d'enquête reconstitue l'incroyable mécanisme à l'origine de l'accident : le vaisseau a décollé avec un réservoir rempli d'oxygène pur, traversé par un réseau de câbles électriques dénudés. La gaine isolante en Téflon de ces câbles ayant accidentellement fondu au cours d'une opération de vidange exécutée une quinzaine de jours avant le tir, la température est montée bien au-delà du maximum admissible, sans qu'aucun instrument n'ait détecté l'anomalie. C'est une simple étincelle qui a provoqué la catastrophe. 7.4.3 Apollo 14 et 15 Apollo 14 atteint l'objectif initialement dévolu à Apollo 13 : il est lancé le 31 janvier 1971, après que des modifications ont été effectuées dans l'engin spatial pour parer aux dysfonctionnements rencontrés par Apollo 13. Le capitaine Shepard, un astronaute expérimenté, et Edgar Mitchell se posent dans la région accidentée de Fra Mauro, Stuart Roosa les attendant dans le module de commande en orbite lunaire. Shepard et Mitchell passent plus de 9 heures à explorer une zone dont on pense qu'elle contient des roches figurant parmi les plus anciennes alors recensées sur la Lune. Ils rapportent 42,9 kg d'échantillons rocheux et installent une station d'expérimentation scientifique automatisée. Les trois astronautes reviennent sur Terre sans incident le 9 février 1971. Apollo 15 est lancé le 26 juillet 1971. Le commandant de bord est David Scott, le pilote du module lunaire, James Irwin, et le pilote du module de commande, Alfred Worden. Scott et Irwin passent 2 jours et 18 heures sur le sol lunaire, au bord de la mer des Pluies (Mare Imbrium), à proximité de la rainure d'Hadley, mesurant 366 m de profondeur, et de la chaîne des Apennins (Montes Apenninus), l'une des formations montagneuses les plus élevées de la Lune. Au cours de leurs 18 heures et 36 minutes d'exploration de la surface lunaire, les deux astronautes parcourent plus de 28,2 km à proximité du mont Hadley, grâce au véhicule lunaire à propulsion électrique, alors utilisé pour la première fois. Ils déploient aussi un ensemble complexe d'instruments scientifiques et recueillent environ 76 kg de roches, parmi lesquelles ce qu'on pense être un morceau cristallin de la croûte lunaire originelle, vieille d'environ 4,6 milliards d'années. Une caméra vidéo laissée sur la Lune filme le départ de Scott et d'Irwin ; avant que l'équipage ne quitte l'orbite lunaire pour son retour vers la Terre, il satellise autour de la Lune un « orbiteur « de 35,6 kg, afin de transmettre des données concernant les champs gravitationnel, magnétique et de haute énergie dans l'environnement lunaire. Lors du voyage de retour, Worden fait une incursion de 16 minutes dans l'espace, alors que le vaisseau Apollo se trouve encore à quelque 315 000 km de la Terre, distance record pour une sortie extra-véhiculaire. Les astronautes d'Apollo 15 amerrissent sains et saufs le 7 août, à environ 530 km au nord de Hawaii : c'est le premier équipage de retour de la Lune à être dispensé de quarantaine. 7.4.4 Apollo 16 et 17 Le 16 avril 1972 commence Apollo 16, avant-dernière mission du programme, avec John Young, Charles Duke et Ken Mattingly. L'objectif de la mission est l'exploration de la région du cratère Descartes. Tandis que Mattingly attend en orbite, Young et Duke passent 20 heures 14 minutes sur la Lune, installant plusieurs expériences qui tirent leur énergie d'une pile à combustible nucléaire, parcourant 26,7 km (ils disposent aussi d'un véhicule lunaire) et recueillant 95,4 kg d'échantillons rocheux. Le programme prend fin avec le vol d'Apollo 17, du 7 au 19 décembre 1972. L'astronaute Eugen Cernan et son compagnon Harrison Schmitt, un géologue civil américain, sont les derniers hommes à marcher sur la Lune : ils y passent 22 heures 05 minutes, parcourant grâce au véhicule lunaire 36 km dans la région des monts Taurus, près du cratère de Littrow, avant de prendre le chemin du retour avec Ronald Evans, resté en orbite. 7.5 La navette spatiale Dans les années 1970, la mise au point d'un vaisseau spatial réutilisable devient la principale priorité du programme spatial américain. Après dix années de préparation, la première navette spatiale, Columbia, est lancée le 12 avril 1981. Les déconvenues que connaît la navette par la suite, ainsi que la concurrence du programme Ariane conduisent toutefois à reprendre l'utilisation des lanceurs classiques, à usage unique, pour mettre les satellites commerciaux et scientifiques en orbite. Deux autres projets de véhicule spatial réutilisable sont envisagés pour concurrencer la navette américaine : la navette russe Bourane -- qui effectue un vol en mode automatique le 15 novembre 1988 -- et l'avion spatial européen Hermes -- dont le programme est abandonné en 1993. Ainsi, de 1981 à 2003, les vaisseaux russes Soïouz et les navettes spatiales américaines constituent les seules voies d'accès à l'espace pour les hommes. Mais, en 2003, la Chine fait son entrée dans la conquête spatiale en lançant avec succès son premier vaisseau spatial habité. 7.6 Le programme spatial chinois Le 15 octobre 2003, la Chine devient le troisième pays au monde -- après l'ex-URSS et les États-Unis -- à envoyer un homme dans l'espace, dans le cadre d'un programme national. À bord du vaisseau Shenzhou 5 (« Vaisseau divin «), le colonel de l'armée de l'air Yang Liwei (38 ans) effectue 14 révolutions autour du globe avant de revenir sur Terre, devenant ainsi le premier spationaute chinois (ou taïkonaute). Deux ans seulement après le succès de ce premier vol spatial habité, la Chine démontre qu'elle maîtrise désormais la technologie pour les vols habités à plusieurs en envoyant deux hommes dans l'espace. À bord du vaisseau Shenzhou 6, lancé le 12 octobre 2005 par une fusée Longue Marche 2F depuis la base spatiale de Jiuquan (en Mongolie-Intérieure), les deux taïkonautes, Fei Julong et Nie Haisheng, restent en orbite autour de la Terre pendant 115 heures et 32 minutes. La prochaine étape du programme spatial chinois (Shenzhou 7) prévoit une sortie dans l'espace. À moyen terme, la Chine ambitionne de disposer d'une station spatiale et se positionne comme un futur concurrent sur le marché des satellites et dans le domaine de la conquête de la Lune. 8 STATIONS SPATIALES Saliout (« Salut «) et Skylab (« laboratoire du ciel «) sont les premiers engins conçus comme de véritables stations spatiales pour demeurer en orbite terrestre pendant des périodes prolongées et héberger un équipage pendant plusieurs jours ou plusieurs semaines. Ces stations ouvrent un immense champ pour l'expérimentation scientifique et l'observation astronomique. 8.1 Stations russes La station spatiale soviétique Saliout 1, un complexe orbital de plus de 18 tonnes, est satellisée le 19 avril 1971. Trois jours plus tard, Soïouz 10, avec à son bord trois cosmonautes, vient s'y arrimer ; pour une raison inconnue, l'équipage ne pénètre pas dans Saliout, son vaisseau se désarrimant pour revenir sur Terre. En juin de la même année, Soïouz 11 rejoint Saliout 1 ; Georgi Dobrovolsky, Vladislav Volkov et Victor Pataiev séjournent dans la station pendant 23 jours, établissant ainsi le nouveau record de durée pour un vol habité. Ils effectuent une série d'expériences portant sur l'étude des ressources terrestres et la biologie. Malheureusement, l'équipage ne peut rentrer à bon port : peu avant l'atterrissage, une brusque dépressurisation de la capsule provoque la mort par asphyxie des trois hommes. Saliout 1 se désagrége dans l'atmosphère le 11 octobre 1971 (sur ordre du centre de contrôle), après avoir tourné environ 2 800 fois autour de notre planète. La station suivante, Saliout 2, lancée en avril 1973, se désintègre en mai de la même année. La suite est plus souriante, avec les lancements de Saliout 3 (juin 1974-janvier 1975), Saliout 4 (décembre 1974-février 1977), Saliout 5 (juin 1976-août 1977), Saliout 6 (septembre 1977-juillet 1982) et Saliout 7 (avril 1982-février 1991). Ces stations sont visitées par plus de 30 équipages au total, qui regroupent 10 nationalités ; le premier français dans l'espace, le spationaute du Centre national d'études spatiales (CNES), Jean-Loup Chrétien, passe 7 jours à bord de Saliout 7 en juin 1982. Signalons également la performance de la cosmonaute Svetlana Savitskaïa : au cours de sa première mission à bord de Saliout 7, elle devient, en août 1982, la deuxième femme dans l'espace, dix-neuf ans après sa compatriote Valentina Terechkova ; pour sa seconde mission (le vol Soïouz T12, du 17 au 29 juillet 1984), elle devient la première femme ayant accompli une sortie dans l'espace. Un autre record est établi en 1984 par le trio Léonide Kizim, Vladimir Soloviev et Oleg Atkov : ils séjournent 237 jours à bord de Saliout 7. La station spatiale Mir (« paix «, ou « monde «) succède à la série des Saliout. Satellisée par une fusée Proton le 19 février 1986, elle est décrite par les Soviétiques comme le coeur de la première station spatiale destinée à être occupée en permanence. Elle se présente sous la forme d'un corps central cylindrique de 20 t, long de 13 m (diamètre maximum de 4,20 m), équipé de panneaux solaires. Elle peut héberger jusqu'à six cosmonautes et possède six sas d'arrimage (contre deux sur Saliout 6 et 7, et un seul sur les précédents). L'ajout progressif de modules complémentaires (les Kvant, des cylindres de 6 à 12 m de long et de 10 à 20 t) en fait un véritable complexe orbital, parfois appelé « train spatial «. Plusieurs cosmonautes y effectuent des séjours de longue durée dans l'espace : 326 jours en 1987 pour Iouri Romanenko et près de 366 jours pour le tandem Vladimir Titov-Musa Manarov l'année suivante (c'est encore, dix ans après le lancement de Mir, le plus long vol en équipage jamais réalisé dans l'espace). Le record le plus impressionnant est aujourd'hui détenu par le russe Valeri Poliakov, médecin et cosmonaute : il a vécu 467 jours consécutifs à bord de Mir, en 1994-1995. Le 2 septembre 1996, la spationaute française Claudie André-Deshays (devenue Claudie Haigneré) revient sur Terre, après avoir séjourné une quinzaine de jours dans la station orbitale Mir, dans le cadre de la mission Cassiopée - la cinquième du genre à être entreprise conjointement par les Français et les Russes depuis 1982. Claudie Haigneré, scientifique, médecin et ministre déléguée à la Recherche et aux Nouvelles Technologies dans le gouvernement formé en juin 2002, mène dans l'espace de nombreuses expériences en biologie, en médecine et en physique, et fait parvenir 90 p. 100 des données prévues relatives à l'étude du système cardio-vasculaire humain en apesanteur. Pendant cette mission, l'Américaine Shanon Lucid passe 188 jours dans l'espace, battant ainsi le record de la durée de séjour dans l'espace par une femme. Le 25 juin 1997, un vaisseau de ravitaillement heurte la station Mir, endommageant l'un des sept modules et un panneau solaire au cours d'une manoeuvre d'arrimage. Quatre ans plus tard, le 23 mars 2001, la station Mir est définitivement détruite, laissant place à la nouvelle Station spatiale internationale (ISS). 8.2 Stations américaines Le programme américain Skylab (« laboratoire céleste «) est plus ambitieux que son homologue soviétique Saliout. Laboratoire spatial expérimental conçu à partir d'éléments utilisés dans le cadre du programme Apollo, Skylab est satellisé le 14 mai 1973 par une fusée Saturn 5. Seuls les deux premiers étages servent à la propulsion, Skylab étant en fait, à l'origine, un troisième étage de fusée Saturn 5, dépouillé, puis réaménagé de façon à pouvoir héberger trois astronautes -- il s'agit d'une sorte de cylindre de 36 m de long et 6,6 de diamètre, complété par des panneaux solaires et un système de sas d'amarrage pour les vaisseaux Apollo qui vont desservir la station. Son orbite le fait tourner à 450 km d'altitude dans un plan incliné de 56° sur celui de l'équateur. Alors que les stations Saliout pèsent 19 t, la masse de Skylab atteint 89 t ; de même, le volume habitable est d'environ 330 m3, contre 100 m3 pour Saliout. Skylab est entre autres utilisé pour l'astronomie solaire, pour des études médicales de longue durée sur un équipage de trois personnes, pour des observations multispectrales approfondies de la Terre et pour une variété d'expériences scientifiques et techniques (la croissance des cristaux métalliques en état d'apesanteur, par exemple). Au cours même de son lancement, Skylab est sérieusement endommagé : un panneau solaire ne se déploie pas et une partie du bouclier thermique de la station est détériorée. La situation est sauvée par l'équipage composé de Charles Conrad, Joseph Kerwin et Paul Weitz, premiers arrivants à bord de Skylab, le 25 mai 1973. Les trois hommes procèdent aux réparations, travaillant dans l'espace pour débloquer le panneau solaire et disposer un écran protecteur afin de préserver la station contre l'échauffement provoqué par le rayonnement solaire. Ce premier vol dure jusqu'au 22 juin 1973, soit 28 jours. Également transporté par un vaisseau Apollo, le deuxième équipage, constitué d'Alan Bean, Owen Garriott et Jack Lousma, passe 59 jours en orbite, du 28 juillet au 25 septembre 1973. La troisième et dernière mission est confiée à Gerald Carr, Edward Gibson et William Pogue, arrivés le 16 novembre 1973 et repartis le 8 février 1974, après un séjour de 84 jours dans l'espace. Au total, dix sorties sont effectuées, représentant un cumul de 41 heures 56 minutes d'activité dite extra-véhiculaire. Le projet Skylab est considéré comme un succès : le bilan s'élève à plus de 740 heures passées à observer le Soleil, près de 180 000 clichés solaires transmis sur Terre, environ 64 km de bandes magnétiques recelant de précieuses données et 46 000 images de la surface terrestre. Après plus de six ans d'existence, le programme s'achève par une rentrée destructrice dans l'atmosphère, alors que Skylab accomplit sa 34 981 e révolution autour de la Terre. Le 11 juillet 1979, la station se désintègre au-dessus de l'Australie et de l'océan Indien. La navette spatiale, qui aurait pu venir lui apporter un dispositif de propulsion (pour stabiliser son orbite en rehaussant périodiquement l'altitude), n'a pu être mise au point suffisamment tôt. Il faut attendre encore près de cinq ans pour voir émerger un candidat à la succession de Skylab : en janvier 1984, les États-Unis présentent le projet Freedom . Le concept initial a depuis cédé la place à un projet d'envergure internationale : la Station spatiale internationale (ISS). 8.3 Station spatiale internationale (ISS) La construction de la Station spatiale internationale (ISS, pour International Space Station ) démarre le 20 novembre 1998 avec le lancement du module de contrôle russe Zarya (fin de la construction prévue en 2006). Construit et assemblé conjointement par les États-Unis (initiateurs du projet), la Russie, le Japon, le Canada, la France et d'autres pays européens regroupés au sein de l'Agence spatiale européenne (ESA), ce gigantesque complexe orbital (de la taille d'un terrain de football) -- constitué à terme d'une trentaine d'éléments -- doit notamment servir de laboratoire pour les sciences de la vie, de la Terre, de la matière et de l'Univers. L'ISS, qui accueille trois spationautes à partir du 2 novembre 2000, est ravitaillée régulièrement par des vaisseaux-cargo russes Progress (avant de l'être par des vaisseaux de transport automatiques européens ATV) et le renouvellement des équipages est assuré par des vaisseaux Soïouz et des navettes spatiales. Toutefois, l'accident tragique de la navette américaine Columbia, le 1er février 2003, retarde la poursuite des opérations d'assemblage de l'ISS et compromet l'avenir des vols habités dont l'utilité est remise en question (voir station spatiale). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
