Planification préliminaire et objectifs pour la mission EM-2

Le début des années 2020 devrait voir le 2 ème lancement du SLS pour la mission EM-2, Exploration Mission-2. Ce sera le premier vol avec équipage du vaisseau spatial Orion pour une mission circumlunaire de plusieurs jours.

La date de cette mission ayant été reculée, la NASA a décidé de stopper les études sur le 2 ème étage du SLS (Bloc 1) appelé « Interim Cryogenic Propulsion Stage » (ISPC) pour le remplacer par un étage plus puissant dénommé « Exploration Upper Stage » (EUS) qui devait initialement voler sur EM-3. L’élaboration de cet étage ISPC a été fortement décriée par le gouvernement et le groupe consultatif de la sécurité aérospatiale de la NASA (ASAP- Aerospace Safety Advisory Panel) car ne devant servir qu’une seule fois pour un coût d’environ 150 millions de Dollars.

Problème, ce sera le 1er vol, qui plus est habité, pour cet EUS, à la différence de l’ISPC qui est lui, issu du 2 ème étage des lanceurs Delta III et IV appelé « Cryogenic Second Stage » (DCSS), et qui a déjà fait ses preuves…

La solution qui a été retenue est donc de lancer la mission « Jupiter Europa – Clipper » avec le SLS en 2022, avant la mission EM-2 et avec l’étage EUS, ce qui placerait le lancement d’EM-2 au plus tôt en 2023, 5 ans après EM-1.

Malgré l’incertitude des dates, la NASA a débuté la planification des opérations pour le vol EM-2 : charges secondaires utiles, liste des ressources, exposition aux risques (débris orbitaux, micrométéorites ...), objectifs pour l’équipage etc.

Les options d’EM-2 :1er point important : le véhicule devra, à chaque étape de sa mission, avoir la possibilité de revenir directement sur Terre dans les cinq jours si une situation d'urgence se présente.

Ensuite, l'injection trans-lunaire (TLI) devra placer le vaisseau sur une trajectoire libre lui permettant de revenir sur Terre par l’effet de fronde de la Lune, en cas de défaillance du module de service.

Principe de la mission EM-2 :Une orbite complète de la Terre avant le transit vers la Lune. Ensuite, après le largage de l’EUS, le module de service propulsera le vaisseau pour un survol de la Lune à une altitude de 100 km puis sur une orbite de 100 X 10000 km.

Après trois jours en orbite lunaire, l'injection Trans-Terre (TEI) propulsera Orion et son équipage sur une trajectoire de retour pour conclure une mission d’approximativement 9 à 13 jours.

Cependant, la NASA évalue 2 autres options.

Option 1 :Répéter le vol EM-1 (DRO - Distant Retrograde Orbit) mais avec 4 astronautes à bord ou se rendre au point de Lagrange L2 lors d’une mission de 25 à 26 jours, ce qui implique une augmentation conséquente des consommables.

Option 2 :Une mission moins risquée de 3 orbites elliptiques autour de la Terre.

La première proche de la Terre avec l’utilisation de l’EUS pour élever l'orbite à 391 x 71333 km avant sa séparation.

Une deuxième orbite d'une période de 24 heures permettant à l'équipage de vérifier leur vaisseau spatial et ses systèmes avant d'engager un survol de la lune. En cas de problème, possibilité de refaire cette même orbite pour tenter une réparation ou retourner sur Terre en moins de 12 heures.

Enfin, si tout se passe bien, mise à feu du module de service pour une injection trans-lunaire au périgée de 391 km.

Concrètement, cette injection ferait effectuer un survol lunaire au point de Lagrange L2 à une distance de 61,548 km de la surface de la Lune. A ce stade, une nouvelle poussée du module de service renverrai l’équipage sur une trajectoire de rentrée terrestre.

Cette mission aurait une durée de 15 à 16 jours mais avec plusieurs passage de la ceinture de Van Allen exposant les astronautes à des niveaux de radiation comparable à ceux subis pendant 6 mois dans l’ISS.