Les planificateurs de mission de la NASA et du centre d'opérations de l'ESA (ESOC) ont passé des mois à débattre des avantages et des inconvénients des différentes orbites, et ont maintenant décidé du chemin de la porte lunaire.

Comme la Station spatiale internationale, la passerelle sera un avant-poste humain permanent et changeant. Au lieu de faire le tour de notre planète cependant, il orbitera autour de la lune, servant de base aux astronautes et aux robots explorant la surface lunaire.

Comme un refuge de montagne, il fournira également un abri et un endroit pour s'approvisionner en fournitures pour les astronautes en route vers des destinations plus éloignées, ainsi qu'un lieu de relais de communication et un laboratoire de recherche scientifique.

Les équipes d'analyse de mission de l'ESOC continuent de travailler en étroite collaboration avec des partenaires internationaux pour comprendre comment ce choix d'orbite affecte les aspects vitaux de la mission, y compris l'atterrissage, rendez-vous avec les futurs engins spatiaux et scénarios d'urgence nécessaires pour assurer la sécurité des personnes et des infrastructures.

L'orbite du halo angélique

La passerelle, il a été décidé récemment, suivra une orbite de halo presque rectiligne, ou NRHO.

Au lieu d'orbiter autour de la lune sur une orbite lunaire basse comme Apollo, la passerelle suivra un chemin très « excentrique ». Au plus proche, il passera à 3000 km de la surface lunaire et à son plus loin, 70 000 km. L'orbite tournera en fait avec la lune, et vu de la Terre apparaîtra un peu comme un halo lunaire.

Des orbites comme celle-ci sont possibles en raison de l'interaction entre les forces gravitationnelles de la Terre et de la Lune. Alors que les deux grands corps dansent dans l'espace, un objet plus petit peut être « attrapé » dans une variété de positions stables ou quasi stables par rapport aux masses en orbite, également appelés points de libration ou de Lagrange.

De tels emplacements sont parfaits pour planifier des missions à long terme, et dans une certaine mesure dicter la conception du vaisseau spatial, ce qu'il peut transporter vers et depuis l'orbite, et de la quantité d'énergie dont il a besoin pour y arriver et y rester.

Voyager sur le chemin NRHO, une révolution de la passerelle dans son orbite autour de la lune prendrait environ sept jours. Cette période a été choisie pour limiter le nombre d'éclipses, quand la passerelle serait enveloppée par l'ombre de la Terre ou de la Lune.

"Trouver une orbite lunaire pour la passerelle n'est pas une chose anodine." dit Markus Landgraf, Analyste d'architecture travaillant avec les activités d'exploration humaine et robotique de l'ESA.

« Si vous voulez y rester plusieurs années, l'orbite du halo presque rectiligne est légèrement instable et les objets sur cette orbite ont tendance à s'éloigner."

Pour maintenir la passerelle en position, de petites manœuvres régulières de maintien en position seront nécessaires.

Monter sur scène

Alors pourquoi cette orbite ? Le facteur limitant fondamental lors du déplacement de pièces depuis la Terre, vers une base lunaire potentielle et la surface de la lune, est l'énergie.

"Dans les vols spatiaux habités, nous ne volons pas un seul, vaisseau spatial monolithique, " explique Florian Renk, analyste de mission au sein de la division Flight Dynamics de l'ESOC.

"Au lieu de cela, nous volons des morceaux, assembler des pièces dans l'espace et bientôt à la surface de la lune. Certaines parties que nous laissons derrière nous, certains que nous ramenons - les structures évoluent sans cesse. "

Pour échapper à l'attraction gravitationnelle de la Terre, il faut une énorme quantité d'énergie. Pour ensuite atterrir sur la lune et ne pas foncer droit devant elle, nous devons ralentir en perdant cette même énergie. Nous pouvons économiser une partie de cette énergie en laissant des parties du vaisseau spatial en orbite, emmenant seulement ce dont nous avons besoin à la surface de la lune.

Une base permanente sur cette orbite autour de la lune servira de relais, d'où les pièces peuvent être laissées derrière, ramassé et assemblé. Après le décollage, seule une manœuvre modérée sera nécessaire pour ralentir un vaisseau spatial en visite pour rejoindre la passerelle.

L'atterrisseur lunaire transportera alors des personnes, robots et infrastructures jusqu'à la surface lorsque la passerelle est la plus proche de la lune, qui se produit environ tous les sept jours. De même, une fenêtre de transfert vers la passerelle s'ouvre environ tous les sept jours pour le voyage de retour depuis la surface lunaire.

En avant vers la lune

Au cours des années 2020, la passerelle sera assemblée et exploitée à proximité de la lune, où il se déplacera entre différentes orbites et permettra les missions spatiales habitées les plus éloignées jamais tentées.

Il offrira une plate-forme de découverte scientifique dans l'espace lointain et constituera une expérience inestimable pour relever les défis des futures missions humaines vers Mars.

"L'expertise en dynamique de vol ici à l'ESOC est unique en Europe, " ajoute Rolf Densing, directeur des opérations de l'ESA.

"Nos analystes et experts en dynamique de vol apportent leur soutien à une gamme complète de missions, y compris certains des plus complexes et passionnants comme la passerelle lunaire. Nous sommes impatients de voir cette entreprise internationale ambitieuse se concrétiser."