Artemis III : la NASA dévoile les zones d'atterrissage. Plongée au cœur du pôle Sud lunaire.

Les missions Apollo ont atterri en zone équatoriale — plate, ensoleillée, prévisible. Artemis III vise le pôle Sud lunaire, qui n'a rien de tout cela. La NASA a publié sa liste finale de 13 régions candidates en août 2023, toutes situées à moins de 6 degrés du pôle. Les cartes topographiques détaillées du Lunar Reconnaissance Orbiter montrent pourquoi il s'agit d'un défi d'ingénierie sans précédent dans le vol spatial habité. Le terrain est ancien, lourdement cratérisé, et partiellement en ombre permanente — ce qui est précisément la raison pour laquelle il est si important.

Pourquoi le pôle Sud

Le pôle Sud lunaire contient de la glace d'eau. Ce n'est plus une hypothèse. La mission LCROSS de la NASA a confirmé la présence d'eau dans le cratère Cabeus en 2009, et l'instrument radar de Chandrayaan-1 a détecté de la glace dans les régions en ombre permanente (PSR) autour du pôle en 2018. L'observation du télescope aéroporté SOFIA en 2020 a détecté des molécules d'eau à la surface éclairée de la Lune à hauteur de 6 parties par million — bien en dessous de ce qui existe dans les PSR, où les modèles estiment une concentration de 3 à 8 % de glace d'eau en masse dans certains endroits.

La glace d'eau au pôle Sud a deux usages directs pour les missions. Premièrement, elle constitue la matière première pour la fabrication in situ de propergol : en électrolysant l'eau en hydrogène et oxygène, on obtient du carburant pour fusée produit sur la Lune plutôt qu'expédié depuis la Terre à 1 million de dollars le kilogramme. Deuxièmement, c'est la ressource primaire pour toute base lunaire durable. L'architecture à long terme du programme Artemis repose sur l'eau du pôle Sud comme fondement logistique.

Les 13 régions d'atterrissage — ce que montrent les données

Les 13 régions candidates de la NASA ont été sélectionnées en croisant trois jeux de données : les cartes de pente de l'instrument LOLA de LRO (pentes inférieures à 15 degrés nécessaires pour un atterrissage sûr), les cartes d'illumination (régions avec au moins 6 jours d'ensoleillement continu pour la production d'énergie), et les cartes de dégagement du terrain (zones sans obstacles d'au moins 100 m pour la trajectoire de descente du Space Launch System). Chaque région mesure environ 15 km x 15 km.

Les régions les mieux notées se regroupent près du bord du cratère Shackleton, situé à 89,9 degrés sud — à 10 kilomètres du pôle lui-même. Le bord de Shackleton bénéficie d'un éclairage solaire quasi continu (environ 89 % de l'année), ce qui en fait l'un des meilleurs sites naturels de production d'énergie sur la Lune. Son intérieur, en revanche, est en ombre permanente et contient probablement d'importants dépôts de glace.

Les régions de Haworth, Malapert et Nobile figurent également sur la liste de la NASA. Le cratère Nobile est notable : le CubeSat Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map) a détecté des concentrations élevées d'hydrogène lors de son survol en 2022 — preuve indirecte de glace souterraine à moins d'un mètre de la surface.

Le défi d'ingénierie : un terrain qui ne pardonne pas les erreurs

Le relief du pôle Sud crée des défis de navigation qui n'existaient pas sur les sites d'atterrissage d'Apollo. À l'équateur, le Soleil est au zénith — les ombres sont courtes et l'éclairage est homogène. Près des pôles, la lumière solaire arrive selon des angles de 1,5 à 3 degrés par rapport à l'horizon, créant des ombres très longues et faisant apparaître les parois des cratères comme un terrain plat dans les systèmes de navigation optique. Le système de navigation relative au terrain (TRN) du Human Landing System (HLS) de SpaceX doit fonctionner dans cet environnement lumineux sans le GPS sur lequel reposent les systèmes d'atterrissage de précision terrestres.

Le Starship HLS de SpaceX utilise une combinaison de trackers stellaires, d'altimétrie LIDAR et de correspondance de caractéristiques optiques avec des images LRO préchargées. L'approche TRN a fonctionné lors de l'atterrissage de Mars 2020 Perseverance, où des conditions de faible angle solaire prévalent et où le GPS est indisponible. Cependant, le relief du pôle Sud lunaire est plus chaotique : la densité de cratères à 89 degrés sud est environ 3 fois supérieure à celle du site d'atterrissage d'Apollo 11 à 0,67 degré nord.

Communication et alimentation : l'infrastructure n'existe pas encore

Le pôle Sud ne dispose d'aucune couverture de relais de communication. La Terre est toujours proche de l'horizon depuis le pôle — lorsqu'elle est visible — ce qui signifie que les liaisons de communication directes nécessitent des antennes pointées presque horizontalement, sujettes à l'obstruction par le relief. Le plan de la NASA pour Artemis III prévoit une interruption temporaire des communications pendant certaines phases des opérations de surface, comblée par le Lunar Gateway lorsqu'il est dans la bonne position orbitale.

Le Lunar Gateway (lancement prévu 2027-2028) sera en orbite de halo quasi rectiligne (NRHO) qui offre des fenêtres de communication de 6 heures vers le pôle Sud toutes les 24 heures. Pour une couverture continue, la NASA a passé des contrats avec des fournisseurs commerciaux pour des satellites relais lunaires. Le réseau de satellites relais lunaires d'Intuitive Machines et le projet de réseau 4G LTE lunaire de Nokia (également sous contrat dans le cadre du programme CSLI de la NASA) visent tous deux la couverture du pôle Sud — aucun n'est encore opérationnel.

Ce que les astronautes d'Artemis III feront réellement sur place

Le plan actuel de la NASA pour la surface d'Artemis III prévoit deux sorties extravéhiculaires (EVA) totalisant environ 20 heures de temps en surface, réparties sur un séjour de 6,5 jours. Les principaux objectifs scientifiques sont le prélèvement d'échantillons de plusieurs unités géologiques près de la zone d'atterrissage et le déploiement de la foreuse à glace PRIME-1 — une version avancée de la foreuse TRIDENT conçue pour extraire de la glace à un mètre sous la surface.

Les objectifs secondaires incluent le déploiement de trois sismomètres (dans la continuité du réseau sismique ALSEP d'Apollo) et le prélèvement d'échantillons à la limite de l'ombre permanente — la zone de transition scientifiquement critique où le rayonnement solaire n'est jamais parvenu mais qui est accessible à pied depuis la zone d'atterrissage éclairée.

Le retour d'échantillons est la priorité scientifique la plus élevée. Les échantillons d'Apollo provenant de sites équatoriaux ont répondu à des questions fondamentales sur la composition de la Lune et l'histoire du système solaire. Les échantillons du pôle Sud — en particulier des limites des PSR — permettront de déterminer si la glace d'eau est un matériau cométaire ancien, un dégazage volcanique ou de l'hydrogène du vent solaire implanté dans le régolithe. Cette question a des implications directes sur l'origine de l'eau terrestre elle-même.

Calendrier : où en est réellement Artemis III en 2026

Artemis I a volé en novembre 2022 — une capsule Orion inhabitée autour de la Lune. Artemis II, le premier survol lunaire habité, a été repoussé à plusieurs reprises et cible désormais avril 2026 au plus tôt. L'équipage — Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch et l'astronaute de l'ASC Jeremy Hansen — s'entraîne depuis 2023. Artemis III, l'atterrissage proprement dit, était initialement prévu pour 2025, puis 2026, et est désormais réalistement une mission de 2027 compte tenu des retards d'Artemis II et du calendrier de développement du Starship HLS de SpaceX.

SpaceX a effectué des vols d'essai intégrés du Starship jusqu'en 2025, la variante HLS étant toujours en développement. Le Space Launch System et Orion de la NASA sont tous deux des matériels opérationnels. Le chemin critique pour Artemis III est l'obtention de la certification pour le vol habité du HLS de SpaceX — un processus qui nécessite des vols d'essai inhabités supplémentaires avant que les astronautes puissent monter à bord.

Contexte actionnable pour ceux qui suivent le programme

• La liste restreinte des zones d'atterrissage est définitive : les 13 régions candidates de la NASA sont les emplacements réellement envisagés, et non une liste préliminaire. La sélection finale du site aura lieu dans les 6 mois suivant une date de lancement confirmée d'Artemis III.
• Le Starship HLS est l'élément critique : suivez le calendrier des vols d'essai inhabités du HLS de SpaceX, et non celui du SLS/Orion, pour jauger le véritable timing d'Artemis III.
• Les missions précurseurs commerciales comptent : IM-2 (Intuitive Machines, 2024) et IM-3 ciblent le pôle Sud avec des instruments de prospection de glace. Leurs résultats influenceront la sélection finale du site d'Artemis III et les objectifs scientifiques.
• La fenêtre de 2027 est réaliste : si le HLS de SpaceX termine son vol de démonstration inhabité d'ici mi-2026 et que la NASA le certifie pour un usage habité, un atterrissage en 2027 devient réalisable. Une fenêtre de secours en 2028 existe si la fenêtre de lancement de 2027 est manquée.