Une première mission habitée SLS/Orion en 2021

Lorsque les astronautes effectueront leur premier vol d'essai à bord du vaisseau spatial Orion, leur mission sera de confirmer que tous les systèmes du vaisseau spatial fonctionnent comme conçus pour l'espace profond.

Ce vol sera le premier avec équipage (la NASA prévoit d’envoyer jusqu'à 4 astronautes par vol) qui débutera une série de missions situées dans une zone autour de la lune où l'équipage pourra construire et tester les systèmes nécessaires pour se préparer au défi des missions vers Mars.

Quitter la Terre

Le plan de cette première mission est construit autour d'un profil appelé Injection Multi Trans-Lunaire (Multi-TransLunar Injection - MTLI), ou multiples mises à feu et comprenant une trajectoire de retour libre de la lune. Typiquement, le vaisseau spatial orbitera autour de notre planète à deux reprises tout en allumant périodiquement ses moteurs afin d’accumuler suffisamment de vitesse pour se propulser vers la lune avant de revenir sur Terre.

La première orbite terrienne à 160 km d’altitude permettra de s’assurer que tous les systèmes sont nominaux.

Dès la deuxième orbite, le puissant étage supérieur (Exploration Upper Stage - EUS) et ses quatre moteurs RL-10 effectueront une montée orbitale qui placera Orion sur une orbite hautement elliptique d’environ 1500 X 35000 km autour de notre planète et d’une durée de 24 heures. C'est ce qu'on appelle l'Injection Trans Lunaire Partielle.

Une fois ces 2 orbites complétées, l'EUS se séparera d'Orion et toutes les charges utiles situées à l'intérieur de l'adaptateur d’étage seront libérées.

L’EUS séparé, l'équipage fera un check-up complet des systèmes d'Orion. Alors seulement ils utiliseront le module de service d'Orion (ESM) pour accomplir une deuxième et dernière mise à feu appelée Injection Trans Lunaire (TransLunar Injection - TLI) qui mettra Orion sur le chemin de la lune et qui conclura le MTLI.

Retour « libre » vers la Terre

La TLI enverra l'équipage derrière la lune qui leur fera décrire un huit avant qu’Orion ne revienne sur Terre. Au lieu d'utiliser une nouvelle mise à feu pour le retour, le vaisseau spatial utilisera la force gravitationnelle de la lune. L'équipage volera à des milliers de kilomètres au-delà de la lune qui se trouve en moyenne à 370 000 km de la Terre.

La durée de la mission restera flexible afin de permettre à la NASA de recueillir des données d'imagerie précieuses durant les phases de lancement, d'atterrissage et de récupération. Il faudra au moins huit jours pour terminer la mission et suivant les analyses en temps réel, elle pourrait être prolongée jusqu'à 21 jours pour compléter des tests en vol additionnels.

Deux missions, deux trajectoires différentes

Ce MTLI en orbite rétrograde, c’est à dire dans le sens des aiguilles d’une montre autour de la Lune, mettra Orion sur une trajectoire plus difficile et sera l'occasion de tester le genre de manœuvres et d'environnements que le vaisseau spatial subira lors les missions d'exploration futures.

Elle nécessitera des mouvements de propulsion supplémentaires tout au long du voyage, y compris un survol de la lune et des mises à feu de correction de trajectoire de retour.

La deuxième mission verra, elle, Orion passer trois à six jours de trajet vers la lune, entrer dans une orbite lunaire élevée pendant trois jours avant un voyage de retour d’encore trois à six jours.

Ces 2 missions devront démontrer toutes les capacités de fonctionnement dans l’espace profond du SLS et d’Orion.

Une fois ces deux premiers vols d'essai terminés, la NASA espère commencer à lancer des missions chaque année, selon bien sûr le budget et le rendement du programme.