L’Épopée de la NASA : Pionnière de l’Exploration Spatiale et Scientifique 🚀

La National Aeronautics and Space Administration (NASA), l’Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace, est l’agence fédérale américaine qui dirige la majeure partie du programme spatial civil des États-Unis et la recherche aéronautique. Depuis sa création le 29 juillet 1958, la NASA a joué un rôle prédominant à l’échelle mondiale dans les domaines du vol spatial habité, de l’exploration du Système solaire et de la recherche spatiale. Cet article explore l’histoire fascinante de la NASA, ses réalisations emblématiques, ses défis et ses orientations actuelles, tirant parti des informations riches et détaillées fournies par les sources.

Les Fondations de la NASA : Contexte et Création 🇺🇸🇷🇺

La naissance de la NASA est indissociable de la Guerre Froide et de la course à l’espace qui l’a caractérisée. Avant la NASA, l’astronautique civile aux États-Unis était fragmentée, gérée par diverses branches des forces armées.

La Course à l’Espace et la Réponse Américaine 📡

En 1955, les États-Unis et l’URSS ont chacun annoncé leur intention de lancer un satellite artificiel dans le cadre de l’Année Géophysique Internationale (juillet 1957 – décembre 1958). Aux États-Unis, le programme Vanguard de la marine était chargé du développement du satellite et de son lanceur, mais il connut des échecs répétés. Le tournant majeur est survenu le 4 octobre 1957, lorsque l’Union soviétique a réussi à placer le satellite Spoutnik 1 en orbite, provoquant un choc national aux États-Unis, qui étaient alors persuadés de leur supériorité technique.

Face à ce revers, les programmes spatiaux de l’Armée de l’Air et de l’Armée de Terre américaines, basés sur des travaux autour des missiles balistiques intercontinentaux, ont pris de l’importance. C’est l’équipe de Wernher von Braun, travaillant pour l’Armée de Terre et associée au Jet Propulsion Laboratory (JPL), qui a finalement lancé le premier satellite américain, Explorer 1, le 1er février 1958, grâce au lanceur Juno I, dérivé du missile balistique Redstone.

La Naissance Officielle de l’Agence ✍️

Convaincu de la nécessité de fédérer les efforts dispersés entre les centres de recherche militaires et civils, le président américain Dwight D. Eisenhower a décidé de créer une agence spatiale dédiée aux projets civils. Après des auditions de spécialistes par un sous-comité du Sénat américain dès novembre 1957 et la mise en place du comité Purcell en février 1958 pour déterminer l’organisation de la future agence, plusieurs options furent envisagées. Finalement, la majorité des experts s’est prononcée en faveur de faire du National Advisory Committee on Aeronautics (NACA) le cœur de cette nouvelle entité. La NACA était une agence de recherche aéronautique qui s’était déjà fortement impliquée dans les programmes de missiles des années 1950, avec près de 50 % de son activité touchant alors au domaine spatial.

La loi créant la NASA fut approuvée par le Congrès en juillet 1958, et le décret d’application du National Aeronautics and Space Act a été signé par le président Eisenhower le 29 juillet 1958. C’est ainsi que la NASA, dont le siège social est à Washington, est née.

Reprise des Activités et Établissements Clés 🏢

Au moment de sa création, la NASA a intégré les centres de recherche de la NACA, qui employait environ 8 000 personnes et disposait d’un budget annuel de cent millions de dollars américains. Parmi les plus importants figuraient le Centre de recherche Langley (plus de 3 000 personnes, axé sur l’aérodynamique, les structures et la mise en œuvre opérationnelle des avions et lanceurs), le Centre de recherche Ames (1 450 personnes, aérodynamisme à vitesses élevées) et le Centre de recherche Lewis (devenu Centre de recherche Glenn en 1981, 2 700 personnes, spécialisé dans la propulsion aérospatiale).

Initialement, le programme Vanguard et les projets de l’Armée de l’Air (notamment les travaux sur le moteur F-1, des projets de satellites et de sondes lunaires) furent transférés à la NASA. Cependant, le transfert du Jet Propulsion Laboratory (JPL) et de l’Army Ballistic Missile Agency (l’équipe de von Braun), qui avaient été à l’origine du premier succès spatial américain, rencontra une résistance des responsables militaires, arguant que ces entités travaillaient principalement sur des projets militaires. Un compromis fut trouvé : le JPL fut transféré à la NASA sous condition d’achever le missile balistique Sergeant, et les équipes de von Braun furent finalement intégrées à la NASA en juillet 1960.

Deux nouveaux établissements furent également créés : le Centre de vol spatial Goddard en 1959, près de Washington, spécialisé dans les missions scientifiques (observation de la Terre, Soleil, astronomie, astrophysique), et le Manned Spacecraft Center (renommé Centre spatial Lyndon B. Johnson en 1973), créé en 1961 pour le programme spatial habité et situé à Houston, Texas, à partir de 1963.

L’Ère des Premiers Vols Habités et la Conquête Lunaire 🌕

Les années 1960 ont été une période de croissance rapide et d’objectifs ambitieux pour la NASA, dominée par la compétition intense avec l’Union soviétique et la volonté américaine de reconquérir son prestige.

Programme Mercury : Premiers Pas Américains dans l’Espace 🧑‍🚀

Lancé en 1958, avant même la création officielle de la NASA, le programme Mercury visait à envoyer le premier Américain dans l’espace. Le 5 mai 1961, Alan Shepard effectua un vol suborbital de quinze minutes à bord de la capsule Freedom 7. Cependant, les États-Unis manquaient encore d’un lanceur suffisamment puissant pour un vol orbital complet. C’est le 20 février 1962 que John Glenn devint le premier astronaute américain à réaliser une orbite autour de la Terre à bord de Mercury-Atlas 6. Trois autres vols habités eurent lieu en 1962 et 1963.

Le 25 mai 1961, le président John F. Kennedy annonça le lancement du programme Apollo, un objectif audacieux de poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie, principalement pour restaurer le prestige américain face aux succès soviétiques en pleine Guerre Froide.

Programme Gemini : Maîtrise des Techniques Spatiales ✨

À l’achèvement du programme Mercury en 1963, des techniques cruciales pour les vols lunaires n’étaient pas encore maîtrisées. La NASA a donc lancé le programme Gemini comme étape intermédiaire, visant à acquérir ces compétences sans attendre le développement du vaisseau lunaire sophistiqué.

Les trois objectifs principaux du programme Gemini étaient de:

• Maîtriser les techniques de localisation, de manœuvre et de rendez-vous spatial.
• Mettre au point les techniques de sorties extravéhiculaires (activités dans l’espace).
• Étudier les conséquences de l’impesanteur sur la physiologie humaine lors de vols de longue durée.

Le vaisseau spatial Gemini, bien qu’initialement conçu comme une amélioration de la capsule Mercury, devint un engin sophistiqué de 3,5 tonnes (contre environ 1 tonne pour Mercury), capable de transporter deux astronautes pour des missions allant jusqu’à deux semaines. Il était lancé par un lanceur Titan II, un missile de l’armée de l’air reconverti. Après des problèmes de mise au point résolus fin 1963 et deux vols sans équipage en 1964 et début 1965, le premier vol habité, Gemini 3, emmena Virgil Grissom et John Young le 23 mars 1965. Lors de la mission suivante, Edward White réalisa la première sortie dans l’espace américaine. Huit missions supplémentaires, émaillées d’incidents mineurs, eurent lieu jusqu’en novembre 1966, permettant de perfectionner le rendez-vous spatial et l’amarrage, de réaliser des vols de longue durée (Gemini 7 resta près de 14 jours en orbite), et de mener de nombreuses autres expériences. À l’issue de Gemini, les États-Unis avaient rattrapé leur retard scientifique sur l’URSS, bien que l’URSS ait conservé une supériorité symbolique en ayant envoyé une femme, Valentina Terechkova, dans l’espace en juin 1963.

Programme Apollo : L’Homme sur la Lune 🌕

Le programme Apollo est le point culminant des efforts de la NASA dans les années 1960. Pour atteindre la Lune, la NASA a développé la famille de lanceurs Saturn, dont le Saturn V, capable de placer 118 tonnes en orbite basse, un record inégalé depuis. Ce lanceur géant de 3 000 tonnes était essentiel pour lancer le vaisseau Apollo et le module lunaire Apollo, conçu pour transporter les astronautes à la surface lunaire. Une clé de la réussite d’Apollo fut le développement d’un nouveau type de propulsion utilisant l’hydrogène liquide, dont la mise au point avait commencé fin 1950 avec l’étage Centaur.

Le programme a connu deux accidents graves : l’incendie au sol du vaisseau Apollo 1, qui a coûté la vie à son équipage et retardé le calendrier de près de deux ans, et l’explosion d’un réserveur d’oxygène sur Apollo 13, dont l’équipage a survécu en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours. La méthode audacieuse du rendez-vous orbital lunaire a été adoptée, nécessitant deux vaisseaux spatiaux. Le programme Apollo a mobilisé un budget considérable de 135 milliards de dollars américains (valeur 2005) et jusqu’à 400 000 personnes.

L’objectif fut atteint le 21 juillet 1969 par Neil Armstrong et Buzz Aldrin, membres de la mission Apollo 11. Cinq autres missions se sont posées sur la Lune, y séjournant jusqu’à trois jours, rapportant 382 kilogrammes de roches lunaires et installant des instruments scientifiques. Les astronautes ont effectué des observations in situ lors d’excursions pouvant durer 8 heures, assistés à partir d’Apollo 15 par un véhicule tout-terrain, le rover lunaire Apollo.

Exploration du Système Solaire : Reconnaissance Lunaire et Premiers Survols Planétaires 🔭

Parallèlement à Apollo, la NASA a mené plusieurs programmes pour affiner sa connaissance de l’environnement spatial et du terrain lunaire, essentiels pour la conception des engins et la préparation des atterrissages lunaires.

• En 1965, les satellites Pegasus ont été lancés pour évaluer le danger des micrométéorites.
• Les sondes Ranger (1961-1965), après des échecs initiaux, ont fourni des photos de haute qualité de la surface lunaire pour identifier les sites d’atterrissage.
• Le programme Lunar Orbiter (1966-1967) a cartographié 99 % du sol lunaire, mesuré la fréquence des micrométéorites et l’intensité du rayonnement cosmique, et validé le réseau de télémesure.
• Le 2 juin 1966, la sonde Surveyor 1 a réalisé le premier alunissage en douceur, fournissant des informations rassurantes sur la consistance du sol lunaire.

Malgré la priorité donnée à Apollo, la NASA a également lancé des missions vers d’autres planètes. Les sondes des années 1960 étaient petites et rudimentaires.

• En 1962, Mariner 2 fut la première sonde spatiale à survoler une autre planète (Vénus).
• Mariner 4 a réussi le premier survol de Mars en 1964.
• Trois autres sondes Mariner ont survolé Vénus en 1967 et deux Mars en 1969.

L’Après-Apollo : Consolidation et Diversification (1970s-1980s) 🛰️

Au début des années 1970, la période de compétition acharnée avec l’URSS en matière de vols habités a pris fin, notamment avec l’abandon par les Soviétiques de leur programme lunaire habité. Ce nouveau contexte, marqué par un dégel des relations symbolisé par le vol soviéto-américain du projet Apollo-Soyouz en 1975, a conduit à une réduction significative du budget de la NASA, qui avait culminé à 4,4 % du budget fédéral en 1965.

La Navette Spatiale et ses Défis 🧑‍🚀

Dans ce contexte de contraintes budgétaires, la NASA s’est limitée au projet de la navette spatiale, un engin réutilisable conçu pour abaisser drastiquement le coût de la mise en orbite. Le feu vert fut obtenu en 1972, en intégrant les besoins du Département de la Défense des États-Unis et en révisant à la baisse les ambitions initiales du programme. Le développement fut plus long que prévu, se prolongeant jusqu’au début des années 1980.

Columbia, la première des quatre navettes spatiales, a effectué son vol inaugural le 12 avril 1981. Bien que techniquement réussie, les coûts opérationnels des navettes se sont avérés bien plus élevés que prévu. La catastrophe de Challenger le 28 janvier 1986, qui a coûté la vie à son équipage, a remis en question la stratégie du « tout navette » et a contraint la NASA à remettre en service les lanceurs classiques, qui avaient été abandonnés. La navette a notamment cessé de lancer des satellites commerciaux.

Une autre initiative de cette période fut la station spatiale Skylab, un projet conçu à moindre coût en recyclant des composants du programme Apollo. Trois équipages l’ont occupée successivement en 1973-1974, mais la station fut abandonnée faute de budget et détruite en rentrant dans l’atmosphère en 1979.

L’Exploration Planétaire au-delà de la Lune 🪐

La course à l’espace s’est également étendue à l’exploration planétaire. Après le succès de la sonde soviétique Venera 7 (1970) qui a réalisé le premier atterrissage sur une autre planète (Vénus), la NASA a choisi de privilégier l’exploration de Mars, en raison de son potentiel à abriter la vie et de la possibilité de futures missions habitées.

• En 1971, Mariner 9 est devenue la première sonde spatiale à se placer en orbite autour d’une autre planète (Mars).
• Les deux sondes du programme Viking, lancées en 1975, comprenaient deux atterrisseurs et deux orbiteurs, marquant le premier projet d’exploration planétaire complet vers Mars. Les atterrisseurs ont atteint le sol martien en 1976 et ont transmis des données jusqu’en 1982.
• La seule planète interne non explorée au début des années 1970, Mercure, fut la cible de Mariner 10, lancée en 1973. Mariner 10 fut la première sonde spatiale à utiliser la technique de l’assistance gravitationnelle.

L’alignement rare des planètes externes à la fin des années 1970 a inspiré le projet Grand Tour Suite, qui visait à survoler les quatre planètes externes avec une seule sonde. Bien que trop coûteux et abandonné en 1970, il fut remplacé début 1972 par le programme Voyager. Pour préparer la voie aux Voyager, les sondes Pioneer 10 et 11 furent lancées en 1972 et 1973 respectivement. Pioneer 10 fut la première sonde à survoler Jupiter en 1973, suivie par Pioneer 11 qui survola Jupiter en 1974 et Saturne en 1979.

Les sondes Voyager 1 et Voyager 2, lancées en 1977, sont parmi les projets les plus réussis de la NASA. Voyager 1 a atteint Jupiter en 1979 et Saturne en 1980, collectant une quantité énorme de données inédites. Voyager 2 a survolé ces deux planètes en 1979 et 1981, puis a réussi à boucler le Grand Tour en passant près d’Uranus en 1986 et de Neptune en 1989.

La fin des années 1970 a vu la situation de la NASA se dégrader fortement, avec de nombreux départs de salariés et les ressources financières absorbées par le projet de la navette spatiale. Peu de nouvelles missions ont vu le jour. Cependant, le projet Galileo vers Jupiter, proposé en 1974, a commencé à être financé en 1977. Son lancement a été reporté à plusieurs reprises en raison des retards de la navette et de l’accident de Challenger, pour finalement atteindre le système jovien en 1995 et achever sa mission en 2003. D’autres projets, comme la sonde VOIR vers Vénus et la mission International Solar Polar, furent annulés en raison de réductions budgétaires.

En 1983, une nouvelle stratégie fut mise en place, axée sur la réalisation de sondes à coûts modérés. Magellan, une version simplifiée de VOIR, fut lancée en 1989 (après un report dû à Challenger) et cartographia avec succès Vénus entre 1990 et 1992.

Vers une Station Spatiale Permanente 🏗️

En 1983, le président Ronald Reagan demanda à la NASA de lancer un projet de station spatiale dédiée à la recherche scientifique et occupée en permanence. Il annonça le 25 janvier 1984 la volonté des États-Unis de construire cette station en coopération internationale, avec un coût estimé alors à huit milliards de dollars américains. Ce projet devint la station spatiale Freedom, le noyau de la future Station spatiale internationale.

Le budget pour les sondes spatiales augmenta dans les années qui suivirent. Le développement de Mars Geoscience/Climatology Orbiters (MGCO), plus tard nommé Mars Observer, fut lancé en 1984 pour succéder aux programmes Viking et Mariner 9. Cependant, le contact fut perdu avec la sonde au moment de son insertion en orbite martienne en 1992, marquant l’échec le plus coûteux du programme de sondes spatiales de la NASA depuis 1967. Sa mission fut en grande partie reprise par Mars Global Surveyor et 2001 Mars Odyssey.

Les Années 1990 : Coopération Internationale et Nouvelles Stratégies 🤝

Les années 1990 ont été marquées par une réorientation stratégique majeure de la NASA, notamment en raison du changement du paysage géopolitique et des contraintes budgétaires croissantes.

L’Aube de la Station Spatiale Internationale 🛰️

Le changement politique en Russie a ouvert la voie à un accord de coopération spatiale entre les États-Unis et la Russie, ratifié fin 1992 par les présidents George Bush et Boris Eltsine. Cet accord a permis aux astronautes américains d’effectuer des séjours prolongés dans la station Mir, avec la NASA payant 400 millions de dollars à l’agence spatiale russe. Plusieurs missions ont eu lieu entre 1995 et 1998, où onze astronautes américains ont passé 975 jours à bord de la station Mir, ravitaillée à neuf reprises par les navettes spatiales américaines.

Fin 1993, la Russie est devenue un acteur majeur du programme de la Station Spatiale Internationale (ISS), qui peinait jusque-là à démarrer faute de consensus sur son financement. L’agence spatiale russe devait fournir quatre modules pressurisés et participer au ravitaillement et à la relève des équipages. La nouvelle mouture de l’ISS devait inclure deux sous-ensembles : la partie américaine héritée du projet Freedom et la partie russe basée sur « Mir 2 ». Le feu vert pour le lancement de la construction de l’ISS a été donné en 1998.

En parallèle, la NASA a exploré de nouveaux concepts pour les vols spatiaux habités, comme le prototype de navette à échelle 1/2, le X-33, développé avec Lockheed Martin. Cet engin mono-étage entièrement réutilisable incorporait un moteur à tuyère aerospike, mais le projet fut abandonné en février 2001 après un investissement de 1,3 milliard de dollars.

« Faster, Better, Cheaper » et ses Conséquences 📉

Le début des années 1990 a vu deux sondes spatiales très coûteuses (près d’un milliard de dollars chacune) essuyer des échecs : Mars Observer (échec total) et Galileo (problème d’antenne limitant les données). Ces revers ont rendu les projets d’exploration spatiale, longs à développer et risqués, vus avec méfiance par les sphères politiques. L’Administrateur de la NASA, Daniel Goldin, a alors adopté le slogan « faster, better, cheaper » (« plus vite, mieux, moins cher »), qui s’est traduit par la création du programme Discovery. Les missions Discovery étaient plus petites, plus spécialisées, moins chères, moins complexes et développées plus rapidement. Les deux premières sondes de ce programme, NEAR et Mars Pathfinder, furent lancées en 1996, suivies par Lunar Prospector (1998) et Stardust (1999).

Ce nouveau dogme fut également appliqué aux programmes existants, notamment l’exploration de Mars. À partir de 1994, une nouvelle sonde devait être lancée tous les 26 mois. Mars Global Surveyor (1996) fut un succès, mais les missions suivantes, Mars Climate Orbiter (1998) et Mars Polar Lander (1999), furent des échecs. Ces échecs remirent en question le dogme du « faster, better, cheaper », et les missions suivantes, comme 2001 Mars Odyssey (2001), furent mieux financées.

L’Émergence de l’Observation de la Terre 🌍

Fin des années 1980, la NASA a cherché à lancer d’autres projets importants. Le rôle de l’agence dans la confirmation du trou dans la couche d’ozone (découvert en 1985) a contrebalancé les critiques post-Challenger. Dans ce contexte, la NASA a fait de l’observation de la Terre une composante majeure de son programme, avec le projet « Mission to Planet Earth » proposé en 1987 et officialisé en 1990. Son cœur était le Earth Observing System (EOS), initialement prévu pour deux gros satellites sophistiqués, mais revu à la baisse pour trois satellites de taille moyenne : Terra (1999), Aqua (2002) et Aura (2004).

Le satellite UARS (lancé en 1991) fut le premier à répondre aux préoccupations environnementales, fournissant des données clés sur la destruction de la couche d’ozone et vérifiant l’application du protocole de Montréal. D’autres missions importantes d’EOS furent TOPEX/Poseidon (1992) et Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) (1997), qui confirmèrent le rôle essentiel des satellites dans la prévision météorologique.

Les préoccupations concernant le réchauffement climatique ont pris le pas sur la couche d’ozone au début des années 1990. Des travaux sur l’impact des lancements de la navette spatiale sur la stratosphère dès les années 1970 avaient déjà conduit le Congrès américain à élargir le domaine d’intervention de la NASA à la recherche environnementale en 1975 et 1977. Le lancement du Earth Resources Technology Satellite (ERTS), rebaptisé Landsat 1, en 1972 marqua le début d’une nouvelle classe de satellites d’observation de la Terre. L’observation de la Terre a également bénéficié des méthodes de recherche développées pour la cartographie de Mars par les sondes Viking et les survols de Vénus par Mariner, qui ont été appliquées pour la première fois à la Terre avec le satellite Seasat lancé en 1978. L’émergence de théories assimilant la Terre à un système global et la recherche comparative entre planètes ont conduit à la création du « Earth Science Program ».

L’Essor des Télescopes Spatiaux ✨

Pour explorer l’univers proche et lointain, la NASA a lancé de nombreux satellites scientifiques et télescopes spatiaux, tels que OAO (1972-1981), HEAO (1977-1979), IRAS (1983), FUSE (1999-2007) et STEREO (depuis 2006). L’étude du fond diffus cosmologique a été au centre des missions COBE (1989-1993) et WMAP (depuis 2001).

Dans le cadre de son plan Great Observatory Programs, la NASA a lancé quatre télescopes spatiaux majeurs pour étudier l’univers lointain dans toutes les gammes d’ondes:

• Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, couvre la lumière visible, l’ultraviolet et le rayonnement infrarouge.
• Le Compton Gamma-Ray Observatory, spécialisé dans l’astronomie gamma, lancé en 1991.
• Le télescope à rayons X Chandra, lancé en 1999.
• Le télescope infrarouge Spitzer, lancé en 2003.

Ces observatoires sont progressivement remplacés par des télescopes encore plus puissants, comme le Fermi Gamma-ray Space Telescope (2008) et le très attendu télescope spatial James-Webb, lancé le 25 décembre 2021. Le James-Webb, un projet international d’une valeur de 8,8 milliards de dollars, est un télescope infrarouge doté d’un miroir primaire de 6,5 mètres de diamètre, conçu pour étudier les premières étoiles et galaxies.

Dans le domaine de l’astronomie, la NASA participe aussi à des projets comme le télescope européen Herschel (2009) et le télescope infrarouge aéroporté SOFIA (avec l’agence spatiale allemande, installé sur un Boeing 747). D’autres observatoires comme GLAST (2008), et la participation à Planck (2009) contribuent à la physique du cosmos et la cosmologie. Le télescope Kepler (2009) est dédié à la recherche d’exoplanètes et a découvert plus de 2 500 de ces mondes, ouvrant de nouvelles perspectives.

Le 21ème Siècle : Défis, Innovations et Retour sur la Lune 🔴

La décennie 2000 a marqué une période de succès exceptionnels pour l’exploration du Système solaire, mais aussi de défis majeurs pour le programme spatial habité de la NASA.

Renouvellement des Objectifs et la Vision pour l’Exploration Spatiale 🌌

La désintégration de la navette spatiale Columbia le 1er février 2003, qui a entraîné le décès de son équipage et une interruption de 29 mois des missions des navettes, a eu des répercussions importantes. Cet accident a perturbé l’assemblage de l’ISS et a conduit à une réduction temporaire de son équipage permanent.

En réaction, le président George W. Bush a rendu publics le 15 janvier 2004 de nouveaux objectifs à long terme pour le programme spatial américain, formalisés par le plan Vision for Space Exploration. Cette stratégie était motivée par deux objectifs clés:

• Développer de nouveaux vaisseaux pour remplacer la flotte vieillissante et coûteuse des navettes spatiales, dont deux avaient explosé en vol. Les navettes devaient s’arrêter en 2010 (le dernier vol, STS-135, a eu lieu en juillet 2011), et un nouveau véhicule spatial devait desservir l’ISS.
• Renouer avec le succès d’Apollo en fixant des objectifs ambitieux à long terme. Reprenant l’approche de Kennedy, Bush a demandé à la NASA d’élaborer un programme permettant des séjours prolongés sur la Lune d’ici 2020, avec l’expérience lunaire servant ensuite à concevoir une mission habitée vers Mars. Le programme Constellation, techniquement similaire à Apollo, fut lancé la même année.

Cependant, le programme Constellation a rencontré des problèmes de conception et de financement. Le président Barack Obama, suivant les recommandations de la commission Augustine en 2009, a décidé d’abandonner le retour d’astronautes sur la Lune à l’horizon 2020 au profit d’une démarche d’exploration plus progressive, précédée de recherches approfondies sur la propulsion. La viabilité du programme Constellation et ses choix techniques furent contestés, le financement étant jugé insuffisant (manque de 3 milliards de dollars par an) et le lanceur Ares I de peu d’intérêt. Le comité Augustine a également recommandé de prolonger l’utilisation de la navette au-delà de 2010 et la durée de vie de l’ISS jusqu’en 2020 pour rentabiliser l’investissement. La Commission a suggéré que la NASA s’appuie davantage sur les opérateurs privés pour l’orbite basse et se concentre sur les objectifs au-delà de cette orbite, comme l’exploration de la Lune, les points de Lagrange, les lunes de Mars ou les objets géocroiseurs (« flexible path »). En conséquence, le programme Constellation fut annulé début 2010.

L’Exploration de Mars et du Système Solaire Profond Continues 🔴

La décennie 2000 fut exceptionnellement active pour l’exploration du Système solaire, avec le lancement de 12 sondes interplanétaires et la préparation de trois autres missions lancées en 2011. Cela résultait en partie de la décision de la décennie précédente de privilégier des missions plus modestes mais plus nombreuses.

L’exploration de Mars fut au cœur de cette activité:

• L’orbiteur 2001 Mars Odyssey (2001).
• Les deux astromobiles MER (Spirit et Opportunity) (2003).
• L’orbiteur MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) (2005).
• L’atterrisseur Phoenix (2007).
• Le rover Mars Science Laboratory (Curiosity), initialement prévu pour 2009, repoussé à 2011.

Toutes ces missions martiennes furent des succès et ont considérablement fait progresser la connaissance de Mars.

L’orbiteur Messenger (2004) a étudié Mercure en détail pour la première fois. Les petits corps n’ont pas été oubliés avec l’impacteur Deep Impact (2004) vers une comète et l’orbiteur Dawn (2007) qui a exploré les deux plus grands corps de la ceinture d’astéroïdes. Le seul échec notable fut la sonde CONTOUR (2002). La mission de Cassini-Huygens (lancée dans les années 90) vers Saturne fut un succès total. New Horizons (2006) fut lancée pour un long voyage qui l’amena près de Pluton en 2015. Enfin, dans le cadre du programme Constellation, deux missions de reconnaissance lunaire furent lancées : Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) (2009) et l’impacteur LCROSS (2009).

La décennie 2010 a continué avec une série ininterrompue de succès scientifiques. La sonde Dawn a démontré brillamment les capacités d’un moteur ionique en se plaçant en orbite autour de Vesta (2011) et Cérès (2015). New Horizons, après dix ans de transit, a survolé le système plutonien en 2015, révélant une complexité inattendue. Le robot Curiosity de Mars Science Laboratory, déposé en 2012, a enchaîné les découvertes sur le sol de Mars, aidant les scientifiques à déterminer si la vie avait pu y exister. Le télescope Kepler a découvert plus de 2 500 exoplanètes.

La crise budgétaire du début des années 2010 et l’explosion du coût du télescope spatial James-Webb ont réduit les fonds disponibles pour d’autres missions scientifiques. Des projets comme Jupiter Europa Orbiter ont été abandonnés. Cependant, l’embellie économique au milieu de la décennie a permis de relancer des projets, comme la mission Europa Clipper vers la lune Europe (en développement depuis 2017) et deux missions du programme Discovery vers des astéroïdes, Lucy et Psyché, approuvées en 2017. Le développement de Mars 2020 (Perseverance), basé sur l’architecture de Curiosity et lancé en juillet 2020, a été décidé pour collecter des échantillons du sol martien en vue d’une future mission de retour d’échantillons.

Le Partenariat avec le Secteur Privé 🚀💸

Suite au retrait de la navette spatiale en 2011 et à l’abandon du programme Constellation, la NASA s’est appuyée sur le secteur privé pour pallier l’absence de système de desserte de la Station spatiale internationale. Le programme Commercial Crew Development (CCDev) visait à confier à des opérateurs privés le développement de vaisseaux pour la relève des équipages américains. En 2014, la NASA a sélectionné les vaisseaux CST-100 de Boeing et le Crew Dragon de SpaceX pour des montants respectifs de 4,2 et 2,6 milliards de dollars, avec un premier vol prévu en 2017. Bien que ces projets aient pris du retard, le premier vol avec équipage du Crew Dragon a eu lieu en mai 2019.

Le Programme Artemis et le Retour Lunaire 🌑🚀

Malgré l’annulation du programme Constellation, la NASA a poursuivi la construction du vaisseau Orion et a lancé le développement d’un nouveau lanceur lourd, le Space Launch System (SLS). Ces programmes ont lourdement ponctionné le budget de l’agence, sans objectif clair après l’abandon d’une mission vers un astéroïde qui devait être une étape intermédiaire pour l’homme sur Mars.

Début 2017, la NASA a précisé sa stratégie pour le programme spatial habité en prévision de l’abandon de l’ISS, annonçant le développement d’une station spatiale en orbite lunaire, la Deep Space Gateway (DSG), qui serait assemblée à partir de composants transportés par le SLS et desservie par Orion. Un retour d’astronautes sur le sol lunaire était évoqué pour 2028, avec la station comme tremplin à long terme pour des missions martiennes.

Cependant, début 2019, à quelques mois du cinquantième anniversaire d’Apollo 11, le président Donald Trump a demandé à la NASA de ramener des astronautes sur la Lune dès 2024, soit quatre ans plus tôt que la date initialement envisagée. Pour répondre à cette exigence, malgré un budget initialement insuffisant, la NASA a lancé le programme Artemis. Ce programme repose sur les composants en cours de développement (SLS, Orion) et déjà prévus (Deep Space Gateway / Lunar Gateway). Pour respecter ce calendrier ambitieux, la NASA sous-traite entièrement la conception et la réalisation du vaisseau lunaire Human Landing System (HLS) qui doit déposer les hommes sur la Lune, ainsi que les missions robotiques exploratoires.

Les Grandes Orientations et le Budget Actuel de la NASA 💰

En 2019, la NASA disposait d’un budget de 21,5 milliards de dollars américains et employait environ 17 300 personnes directement (22 000 avec le Jet Propulsion Laboratory), ainsi qu’un grand nombre de sous-traitants répartis entre dix centres spatiaux, principalement au Texas, en Californie, en Floride, en Alabama, en Virginie et à Washington. Les missions marquantes en cours à cette époque incluaient l’achèvement et l’exploitation de l’ISS, l’utilisation et la réalisation de plusieurs télescopes spatiaux (dont le James-Webb), les sondes spatiales OSIRIS-REx, Mars 2020 et Mars Science Laboratory. La NASA joue également un rôle essentiel dans les recherches sur le changement climatique.

Ventilation du Budget 2024 📊

En 2024, le budget de la NASA s’élève à 37,19 milliards de dollars américains. Les principaux postes de dépenses sont:

• Programme spatial habité (41% du total), divisé entre l’ISS et le programme Artemis:
  • La Station spatiale internationale (ISS), dont la date de fin est repoussée au début des années 2030, absorbe 12% du budget (environ 1,3 milliard US$ pour le support et 1,96 milliard US$ pour le ravitaillement et la relève d’équipages).
  • Le programme Artemis, visant le retour humain sur la Lune vers 2027, absorbe plus de 29% du budget:
    • 2,5 milliards US$ pour le lanceur géant Space Launch System (SLS).
    • 1,9 milliard US$ pour le développement de l’atterrisseur lunaire HLS.
    • 1,22 milliard US$ pour le développement du vaisseau Orion.
    • 914 millions US$ pour le développement de la station spatiale lunaire Lunar Gateway.
    • 380 millions US$ pour le développement de la combinaison spatiale extravéhiculaire.
• Missions scientifiques (30,4% du budget total):
  • Exploration du Système solaire par sondes spatiales (3,38 milliards US$).
  • Astrophysique (télescopes spatiaux, 1,56 milliard US$).
  • Étude du Soleil (héliophysique, 750 millions US$).
  • Sciences de la Terre (observation depuis l’espace des couches atmosphériques, surface terrestre, environnement spatial, 2,473 milliards US$).
• Support aux missions (3,85% du budget, 1,05 milliard US$), principalement les télécommunications (580 millions US$).
• Gestion des établissements et infrastructures (14,1% du budget): informatique, administration des centres spatiaux, maintenance, etc..
• Recherches et développement de technologies spatiales (5,12% du budget, 1,39 milliard US$).
• Recherche aéronautique (3,66% et 996 millions US$), l’activité originelle de la NACA.
• Le reste du budget se répartit entre le programme éducatif (158 millions US$), le support au développement commercial (228 millions US$) et l’Inspection générale (50 millions US$).

Programme Spatial Habité : ISS et Artemis 🧑‍🚀

En début 2010, le programme spatial habité de la NASA était en restructuration après l’annulation de Constellation et l’arrêt des navettes spatiales. L’agence devait s’appuyer lourdement sur ses partenaires, notamment l’agence spatiale russe, pour l’ISS. Le programme COTS (Commercial Orbital Transportation Services) n’étant pas encore pleinement opérationnel pour le ravitaillement, la NASA a décidé de confier la relève des équipages à des opérateurs privés via le programme CCDev. Boeing et Sierra Nevada Corporation furent sélectionnées le 1er février 2010 pour développer des moyens de transport d’astronautes vers et depuis l’ISS. La construction des lanceurs Constellation fut arrêtée, mais le développement du vaisseau Orion a continué.

En décembre 2021, la NASA avait recruté 360 astronautes depuis 1959, dont 44 encore actifs et 10 apprentis.

L’ISS continue d’être un pilier du programme, avec une date de fin régulièrement repoussée, actuellement programmée pour le début des années 2030. Le programme Artemis représente la nouvelle ambition phare, visant le retour sur la Lune vers 2027. Il comprend le développement du lanceur SLS, de l’atterrisseur HLS, du vaisseau Orion, et de la station lunaire Lunar Gateway, avec un budget conséquent alloué à ces postes.

Missions Scientifiques : Une Priorité Constante 🔭🔬

Le programme scientifique représente une part significative du budget de la NASA (26% en 2011, plus de 5 milliards de dollars). Il est construit sous l’égide du United States House Committee on Science, Space, and Technology.

Exploration du Système Solaire 🌌

En 2014, 1,346 milliard de dollars (7,6% du budget) étaient consacrés aux missions d’exploration du Système solaire, pour dix sondes en opération ou en transit et trois missions en développement. Ce budget est ventilé entre:

• Recherche en sciences planétaires (exploitation de données, modélisation, gestion d’échantillons, détection de géocroiseurs).
• Recherche de technologies spatiales (production d’énergie, propulsion ionique, logiciels).
• Cinq programmes de missions d’exploration par destination/coût : Discovery (coût modéré, hors Mars), New Frontiers (coût moyen), Outer Planets (planètes externes), Mars, et Lunar Quest Program.

Le programme des planètes extérieures (Outer Planets Program) se concentrait début 2015 sur Cassini-Huygens (lancée en 1997, étudiant Saturne depuis 2004, prolongée jusqu’en 2017) et la mission Europa Clipper, en développement depuis 2017 pour étudier la lune Europe.

Le programme Mars est distinct et très actif, avec plusieurs missions en cours début 2015:

• 2001 Mars Odyssey (orbiteur, depuis 2002, géologie, recherche d’eau).
• Mars Reconnaissance Orbiter (orbiteur lourd, depuis 2006, cartographie détaillée).
• MER (Spirit et Opportunity) (astromobiles, depuis 2004, exploration au sol).
• Mars Science Laboratory (Curiosity) (astromobile de 775 kg, depuis 2012, cratère Gale, climat, géologie).
• MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) (orbiteur, depuis 2014, étude de l’atmosphère).
• Mars 2020 (Perseverance) (astromobile, lancé en juillet 2020, prélèvements d’échantillons pour Mars Sample Return). La NASA s’est associée à l’Agence spatiale européenne pour le projet Mars Sample Return, lancé fin 2020.

Le programme New Frontiers regroupe des missions ambitieuses de coût inférieur à 700 millions de dollars. New Horizons (lancée en 2006, étude de Pluton en 2015, puis un objet de Kuiper) et Juno (lancée en 2011, orbite polaire autour de Jupiter) en font partie. La mission de retour d’échantillons d’astéroïde OSIRIS-REx a été lancée en 2016. En 2019, la NASA a sélectionné Dragonfly, un aérobot pour se poser sur Titan, satellite de Saturne.

Le programme Discovery vise des missions à coût modéré (moins de 425 millions de dollars) et développement rapide (moins de 36 mois). Les missions opérationnelles incluent Messenger (Mercure), Dawn (Vesta et Cérès), et LRO (Lune). Les missions en développement comprennent l’atterrisseur martien InSight (lancé en 2018) et l’instrument STROFIO sur la sonde européenne BepiColombo. En 2021, deux nouvelles missions vers Vénus, DAVINCI+ (sonde atmosphérique) et VERITAS (orbiteur radar), ont été sélectionnées dans ce cadre.

Astronomie Spatiale ✨

En 2014, les fonds alloués à l’astronomie spatiale représentaient 7,5% du budget (1 326 millions de dollars). Ces fonds sont répartis en plusieurs programmes : recherche en astrophysique, programme sur les origines (Hubble, SOFIA), physique du cosmos, exploration des exoplanètes, Astrophysics Explorer (missions à bas coût), et le télescope spatial James-Webb.

Des observatoires spatiaux comme Chandra (rayons X, 1999) et GLAST (rayons gamma, 2008) recueillent des données fondamentales sur l’univers. Le télescope Kepler (2009) est dédié à la recherche d’exoplanètes. La NASA participe également à des projets internationaux comme l’observatoire européen Planck (2009). D’autres télescopes actifs incluent Swift (rayons gamma, 2004), WMAP (fond diffus cosmologique, 2001), GALEX (ultraviolet, 2003), et WISE (infrarouge, 2009). Des projets futurs comme SPHEREx (2025) et Roman (2027) promettent de nouvelles avancées.

Étude du Soleil, de l’Héliosphère et de la Magnétosphère ☀️

Début 2010, la NASA disposait de dix-sept satellites opérationnels dédiés à l’étude du Soleil, de l’héliosphère et de la magnétosphère, avec un budget de 641 millions de dollars en 2014 (3,6% du budget total).

Ces missions incluent:

• L’observatoire solaire ACE (1993, radiations, surveillance de l’activité solaire).
• SoHO (conjointe avec l’ESA, 1995, météorologie spatiale, découverte de comètes).
• WIND (1994, vent solaire, magnétosphère).
• SDO (2010, observatoire solaire, champ magnétique solaire).
• Les satellites jumeaux STEREO (2007, éjections de masse coronale).
• IBEX (2008, interaction entre le vent solaire et les vents stellaires).
• Parker Solar Probe (2018, étude de la couronne solaire à faible distance). Des projets futurs comme IMAP (2025) et PUNCH (2025) poursuivront cette exploration.

Sciences de la Terre 🌎

La NASA dispose d’équipes de chercheurs qui modélisent le système Terre et exploitent les données de ses satellites et engins aéroportés. Elle possède le plus grand système de stockage informatique de données scientifiques, capable d’absorber des téraoctets par jour. Les activités principales se concentrent sur le cycle du carbone, la modélisation du système Terre, l’évolution de la couche d’ozone et la fourniture de références géodésiques.

Le programme Earth Systematic Missions effectue des collectes systématiques de données. Parmi la quinzaine de satellites opérationnels figurent:

• Aqua (2002, nuages, humidité).
• Aura (2004, ozone, vapeur d’eau, qualité de l’air).
• Terra (conjoint avec le Japon et le Canada, 2000, photosynthèse, aérosols, bilan radiatif).
• TRMM (conjoint avec le Japon, 1997, précipitations).
• LDCM (Landsat 8) (conjoint avec l’US Survey, 2012, ressources terrestres, catastrophes).
• GPM (conjoint NASA-JAXA, 2014, précipitations).
• Suomi NPP (conjoint avec NOAA et DOD, 2011, validation d’instruments météorologiques).
• SMAP (2015, humidité du sol).
• Jason-2/OSTM (conjoint avec CNES, 2008, hauteur des océans, courants).
• GRACE (conjoint avec l’agence spatiale allemande, 2002, champ de gravité terrestre).
• DSCOVR (2015, météorologie spatiale).

Des satellites comme ICESat-2 (2018), Grace-Follow-On (2018), et SWOT (franco-américain, 2022) sont en développement pour poursuivre la mesure des glaces polaires, des variations de gravité et de la circulation océanique. La NASA travaille aussi sur PACE (2024, couleur de l’océan, cycle du carbone) et NISAR (américano-indien, 2025, processus écologiques, glaces, tremblements de terre). L’ISS est également utilisée comme support pour des instruments d’observation de la Terre comme RapidScat et CATS.

Le programme Earth System Science Pathfinder regroupe des missions à coût modéré et objectifs scientifiques plus ciblés. Il comprend des projets comme la constellation CYGNSS (2016, vents sur les océans lors de tempêtes) et l’instrument TEMPO (2018, pollution atmosphérique au-dessus de l’Amérique du Nord). Des satellites comme CloudSat (2006, caractéristiques des nuages), CALIPSO (2006, distribution verticale des aérosols et nuages) et OCO-2 (2014, distribution du dioxyde de carbone) sont également opérationnels dans ce programme.

Recherche Aéronautique ✈️

La recherche aéronautique est une activité fondamentale de la NASA, héritée de la NACA, son prédécesseur. C’est le principal centre de recherche aérospatiale américain, avec un budget de 566 millions de dollars en 2011 (3,2% du budget total). Les programmes de recherche incluent:

• Sécurité aérienne: travail sur le futur système de contrôle du trafic aérien américain (NextGen Air Transportation System) pour faire face à l’augmentation du nombre de vols, détection automatique des situations dangereuses, conception de postes de pilotage optimisés.
• Systèmes aéronautiques: stratégies d’automatisation du choix des routes aériennes pour NextGen.
• Recherche aéronautique: voilure tournante, conception de voilures pour avions subsoniques (optimisation sonore et performance), outils de conception pour fuselages et voilures d’avions supersoniques, recherche sur le vol hypersonique (applications spatiales comme la rentrée atmosphérique ou l’atterrissage sur Mars).
• Tests: mise à disposition de souffleries et bancs d’essais aéronautiques.
• Recherche sur les systèmes intégrés: nouveaux concepts d’aéronefs pour réduire simultanément la consommation de carburant, le bruit et les émissions de gaz, ainsi que l’intégration des drones dans le trafic aérien.

L’Héritage et les Perspectives d’Avenir de la NASA 🌟

Depuis sa création en réponse au défi soviétique de l’ère spatiale, la NASA s’est affirmée comme un leader mondial incontesté de l’exploration et de la recherche spatiale. Des premiers vols habités des programmes Mercury et Gemini à la conquête lunaire d’Apollo, l’agence a repoussé les limites de ce qui était jugé possible, forgeant un héritage de prouesses techniques et scientifiques qui ont captivé le monde entier.

Au-delà de l’exploration habitée, la NASA a significativement contribué à notre compréhension du Système solaire grâce à des sondes pionnières comme Mariner, Pioneer, Voyager, Viking, Galileo, Cassini-Huygens, New Horizons, et Curiosity, qui ont révélé les secrets de Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et même Pluton. L’agence a également transformé l’astronomie avec des télescopes spatiaux emblématiques tels que Hubble et James-Webb, permettant des observations sans précédent des origines de l’univers, des galaxies lointaines et de la quête d’exoplanètes.

La reconnaissance du rôle de la Terre comme système dynamique et vulnérable a conduit la NASA à devenir un acteur majeur dans la surveillance environnementale et la recherche sur le changement climatique, à travers des programmes comme « Mission to Planet Earth » et des satellites d’observation terrestre sophistiqués.

Aujourd’hui, face à des défis économiques et des objectifs renouvelés, la NASA continue d’innover en s’appuyant sur des partenariats avec le secteur privé pour l’accès à l’orbite basse. Le programme Artemis, avec son objectif de ramener l’humanité sur la Lune et d’y établir une présence durable, marque un nouveau chapitre ambitieux, avec la Lune comme tremplin vers l’exploration future de Mars. Parallèlement, l’agence maintient un portefeuille diversifié de missions scientifiques et aéronautiques, garantissant que ses découvertes continueront de façonner notre compréhension du cosmos et d’améliorer la vie sur Terre.

L’histoire de la NASA est celle d’une adaptation constante, d’une résilience face aux revers et d’une poursuite inlassable de l’inconnu, consolidant sa position comme une force motrice derrière le progrès scientifique et l’inspiration humaine.