Aller sur la Lune n’est pas une mince affaire. Notre satellite naturel orbite autour de la Terre à une distance moyenne de 238 855 miles (384 400 kilomètres). Alors, combien de temps faut-il pour atteindre notre voisin le plus proche à partir du moment où un vaisseau spatial décolle ?
Sur la base des missions lunaires des dernières décennies, la réponse varie d’environ huit heures à 4,5 mois. L’engin construit par l’homme le plus rapide à passer près de la Lune – ce qui signifie qu’il ne s’est pas arrêté là – était la sonde New Horizon lancée par la NASA en 2006 pour étudier Pluton ; ce vaisseau spatial est passé près de la lune 8 heures et 35 minutes après le lancement.
Mais pour les missions dont la destination est la lune, le trajet prend un peu plus de temps. En 1959, lors de la toute première lune mission, le Luna 1 de l’Union soviétique a pris 34 heures pour atteindre la lune. Cette mission sans équipage était destinée à toucher la surface de la lune, mais le vaisseau spatial a dévié de sa trajectoire, passant à 3 725 milles (5 995 kilomètres) de la lune. Il a finalement cessé de transmettre lorsque ses batteries sont mortes, et il flotte toujours dans l’espace à ce jour.
En 1969, lorsque les astronautes ont atterri sur la Lune, il a fallu à l’équipage d’Apollo 11 109 heures et 42 minutes du décollage au premier pas de Neil Armstrong sur la lune.
Les raisons de ces temps de trajet variables vers la Lune dépendent de nombreux facteurs, mais l’une des raisons les plus importantes est la quantité de carburant utilisée. Les ingénieurs ont découvert qu’utiliser moins de carburant lors d’une mission lunaire peut prendre plus de temps, mais le travail est quand même fait. Cela peut être réalisé en utilisant les forces gravitationnelles naturelles des corps célestes, tels que la Terre et la Lune, pour aider à guider le vaisseau spatial sur un itinéraire plus long.
Par exemple, en 2019, Israël a envoyé un vaisseau spatial sans équipage nommé Beresheet atterrir sur la lune. Après le décollage, Beresheet a fait une boucle autour de la Terre pendant environ six semaines sur des orbites toujours plus larges avant de prendre suffisamment d’élan pour filer vers la lune. Il y est arrivé, mais pas comme le souhaitait l’organisation israélienne SpaceIL : l’équipe a perdu le contact et Beresheet s’est écrasé sur la surface lunaire 48 jours après le lancement, déversant des milliers de tardigrades microscopiques sur la lune dans le processus.
Le vaisseau spatial qui détient le record du plus long voyage vers la Lune est la sonde CAPSTONE de la NASA, un cubeat de 55 livres (25 kilogrammes) qui a pris 4,5 mois quitter la Terre, en faire le tour plusieurs fois et enfin entrer sur l’orbite de la Lune en 2022. CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) a été envoyé sur la Lune pour tester une orbite que la NASA envisage d’utiliser pour son projet Avant-poste spatial de passerelle.
Quelle que soit la route empruntée par un vaisseau spatial, chaque mission lunaire passe par plusieurs étapes essentielles. Entre 60 et 90 % du poids de lancement de toute mission spatiale est constitué du carburant qui lui permet d’échapper à la gravité terrestre et d’entrer dans l’espace. Une fois que le vaisseau spatial arrive en orbite, il doit utiliser le moins de carburant possible pour atteindre la trajectoire optimale vers sa cible, car inclure plus de carburant rend le vaisseau spatial plus lourd et plus cher.
Enfin, l’engin doit effectuer une nouvelle consommation de carburant pour s’échapper de l’orbite terrestre et continuer son chemin. Les vitesses des vaisseaux spatiaux en transit ont tendance à être similaires, mais là où Luna 1 avait une trajectoire directe, Apollo 11 avait besoin d’une trajectoire en orbite lunaire plus précise, ce qui expliquait le temps de trajet plus long. Cela signifiait diriger l’engin non pas vers la lune mais juste à côté d’elle pour qu’il entre en orbite et à une vitesse suffisamment sûre pour lancer un atterrisseur et le recevoir à nouveau.
Apollo 11 a mis environ 4,5 jours pour atteindre la Lune, pour d’autres raisons également. Par exemple, il fallait réaliser un batterie de manœuvres et de contrôles aux systèmes de guidage et de navigation avant de quitter la gravité terrestre.
« Une fois hors de l’influence principale de la gravité terrestre, seules des corrections mineures de l’orbite sont nécessaires, donc moins de carburant est nécessaire. » Gretchen Benedixmembre fondateur et professeur au Centre des sciences et technologies spatiales de l’Université Curtin en Australie, a déclaré à Live Science. « Pesanteur fait tout le travail – la gravitation de la lune tirera sur la masse lancée. »
Mais le temps de trajet dépend aussi d’autres facteurs. L’un des plus importants, selon Mark Blanton, qui dirige l’analyse et les évaluations intégrées de la mission Lune vers Mars de la NASA, est le but de la mission.
« Les missions ou les agences évalueront le type de fusées disponibles et leurs capacités à transporter des engins spatiaux », a-t-il déclaré à Live Science. « Les capacités de la fusée et les objectifs de la mission détermineront la taille du vaisseau spatial, par exemple s’il s’agit d’un instrument scientifique ou d’une mission avec équipage.
« Lorsque vous rassemblerez toutes ces contraintes, cela vous permettra de concevoir une trajectoire optimale, et cela vous informera sur le nombre d’orbites terrestres pour établir une géométrie ou une trajectoire particulière », a déclaré Blanton.
