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Objectif Mars : 1 dollar du kilomètre

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ESPACE

Objectif Mars : 1 dollar du kilomètre

Le retour des Américains sur Mars s'est fait à bas prix. Politique oblige. Mais cela fonctionne. Avec ses nouveaux projets, beaucoup plus modestes, et une organisation beaucoup plus industrielle, la Nasa ouvre une nouvelle ère spatiale. Celle du pratique et du crédible.



La conquête de l'espace devient meilleur marché. Pathfinder, qui nous fait redécouvrir de manière spectaculaire la Planète rouge, n'aura coûté que 267 millions de dollars. Même le projet Viking de 1976, pourtant économe, à l'aune du programme spatial américain des années 70, a coûté 3 milliards de dollars actuels et demandé huit ans de développement. La distance entre la Terre et Mars étant de 250 millions de kilomètres, le prix au kilomètre de Pathfinder est donc de 1 dollar. Les sondes Viking, qui ne se refusaient rien, emportaient un laboratoire de 50 millions de dollars, auprès duquel pâlissent les 25 millions du Rover à tout faire, le robot Sojourner (surnommé Rocky par les ingénieurs de Pasadena), et les 6 millions de l'IMP, l'appareil photographique numérique de la station fixe de Pathfinder. On n'en est plus là. Au lieu de payer n'importe quel prix pour obtenir le résultat souhaité, on part du possible et l'on voit ce que l'on peut faire dans l'enveloppe budgétaire assignée. L'intelligence embarquée est un bon exemple de la banalisation des technologies spatiales. De fait, l'ordinateur le plus sophistiqué de la mission proprement dite est peut-être la station graphique utilisée sur Terre par le " télépilote " du Sojourner, Jack Morrisson, qui est capable de voir le paysage en réalité virtuelle et de piloter le véhicule robot. Un gymkhana effectué au millimètre près et qui provoque des frayeurs. Vendredi 11 juillet, Rocky était en fâcheuse position sur le rocher qu'il avait escaladé. Le vaisseau lui-même est géré par une station de travail Risc 32 bits, une RAD 6000 avec une puissance de 22 Mips. Un ordinateur certes durci, pour résister à un environnement irradié, mais une simple adaptation de la station IBM bien connue. Quant au Rover, il se contente d'un modeste processeur Intel 80C85, une puce avec huit cent cinquante fois moins de transistors qu'un Pentium II. Le modem qui relie le Rover à sa station de base opère à un débit aujourd'hui modeste de 9 600 bps. Pour en arriver là, l'exploration spatiale a dû s'inventer cahin-caha un nouveau modus operandi. Cette révolution, effarante pour le Jet Propulsion Laboratory, fera sourire les chefs d'entreprise. Tenir les budgets, préférer l'intégration de technologies existantes aux développements spécifiques et réduire les coûts, la recette leur est familère. Il aura fallu sept ans de réflexion à la Nasa pour adopter le début d'un raisonnement industriel. Le point de départ remonte au début de l'année 1986. L'explosion de la navette Challenger met à nu les coûteuses fragilités de ses choix. Au pire moment, puisque l'Amérique prend alors conscience qu'il lui faut impérativement réduire le déficit public. Mise sous pression, la Nasa tente de sauver ce qui peut l'être parmi ses projets, mais sans revoir fondamentalement son mode de fonctionnement. Il faudra attendre pour cela le début des années 90, avec les travaux de la commission Augustine, qui mis le doigt sur les coûts élevés des frais de fonctionnement des programmes spatiaux. Le patron de Martin Marietta révèle aux contribuables américains que le projet de station orbitale serait, en la matière, ruineux. L'industriel Norman Augustine suggère une approche plus économique des programmes de la Nasa et recom- mande une restructuration des coûts. Daniel Goldin prend les rênes de la Nasa en 1992. Sa devise : " Faster, better, cheaper. " Ingénieurs et chercheurs sont sous le choc. " Nous avons complètement inversé notre an- cienne façon de travailler ", résume Wes Huntress, le patron de la recherche spatiale à la Nasa et le grand patron du projet Pathfinder, même si celui-ci est géré au niveau du JPL.

Les effectifs de la Nasa vont encore baisser

La réforme Goldin est considérable. Cet ingénieur mécanicien de 57 ans a passé vingt-cinq ans chez TRW avant d'entrer au Lewis Research Center de la Nasa. Deux ans après sa nomination à la tête de l'agence américaine, il avait déjà réduit ses estimations de budget. Il espère trouver encore 30 milliards d'économies supplémentaires à long terme. Pas le choix : le budget de l'Agence, cette année, est de 13,7 milliards de dollars et ne devrait plus être que de 13,2 milliards de dollars en 2002. Goldin a tranché dans les vols habités, dont le budget va baisser de 20 % en cinq ans, voire 30 % pour la station orbitale. En revanche, le budget des " petits " programmes de recherche va augmenter de 5 % dans la même période et dépasser celui des vols habités. Les effectifs de l'Agence, qui avaient plafonné à 33 000 durant le programme Apollo et étaient encore proches de 24 000 au début des années 90, descendront au-dessous de 18 000 au début du siècle. La méthode Goldin enregistrait son premier succès en 1993, avec le sauvetage minutieusement préparé et exécuté du télescope spatial Hubble. Mais il a dû " digérer " l'échec de la sonde Mars 96 (russo-européenne), qui s'est manifesté dès le lancement, en novembre 1996, ainsi que la perte de Mars Observer, en août 1993. Coûtant la bagatelle de 1 milliard de dollars, l'Observer cesse de fonctionner avant même de commencer sa mission. Des cendres de l'Observer naissent les programmes Pathfinder et Global Surveyor, ce dernier devant se mettre en orbite en septembre prochain autour de Mars. C'est avec ces deux programmes que Daniel Goldin compte faire la démonstration de sa nouvelle approche. Pour lui, l'avenir de l'espace est le programme Discovery. L'idée : développer de nombreux petits projets montés au coup par coup, avec des consortiums rassemblant des groupes industriels, des PMI et des universités. Deux impératifs : ne pas dépasser une enveloppe de 183 millions de dollars et trois ou quatre ans de temps de développement. Ces deux impératifs forcent les protagonistes à utiliser des composants existants, à limiter le nombre de redondances des systèmes et à éviter les solutions ésotériques et fragiles, même si elles semblent séduisantes. Pathfinder, la vingt-deuxième mission martienne, prouve brillamment que l'objectif est crédible. Le vaisseau spatial a coûté un peu plus de 170 millions de dollars ; le robot Sojourner, 25 millions. Et l'avantage d'une mission automatisée est rendu évident par une comparaison des tailles. Le Rover de la mission Pathfinder, lointain descendant des Jeep lunaires des missions Apollo, pourrait tenir sur le siège de l'une d'elles. Avec le succès déjà acquis de Pathfinder, il suffira à la sonde Global Surveyor, qui se mettra en orbite en septembre, de réussir sa mission de cartographie martienne pour confirmer la stratégie Goldin. Et de justifier ainsi tous les futurs projets du programme Discovery qui suivront la même logique. Le programme Global Surveyor, déjà lancé, coûte 152 millions de dollars. Aladdin sera une mission de collecte d'échantillons et coûtera 244 millions de dollars. Contour (Comet Nucleus Tour) analysera, pour 135 millions de dollars, les noyaux de trois comètes au minimum. Pour 218 millions de dollars, Genesis fera la collecte d'échantillons de vent solaire. Pour 257 millions de dollars, Messenger partira étudier Mercure, et Vesat (173 millions de dollars) fera une analyse orbitale de Vénus.

L'expérience accumulée sur les " petites " missions devrait payer

Plus généralement, la Nasa compte établir une chaîne de petits vaisseaux d'exploration lancés vers Mars tous les vingt-six mois, à chaque fois que la planète sera au plus proche de la Terre. Une famille de Mars Surveyor et de Lander (deux vaisseaux à chaque mission), qui s'égréneront avec des coûts raisonnables : 187 millions de dollars en 1998, 250 millions en 2001, 220 millions en 2003 et 400 millions en 2005, pour une mission de prélèvement d'échantillons martiens. Avec l'expérience, le coût moyen de ces petits vaisseaux d'exploration non habités, qui a déjà été divisé par trois depuis le début des années 90, devrait passer largement au-dessous des 100 millions de dollars à l'unité. La Nasa ne se fait pas d'illusions : pour le premier véhicule habité que l'on osera lancer vers Mars, la note sera plus salée. Mais l'expérience accumulée sur les " petites " missions devrait payer quand un vaisseau plus grand devra être construit. Pathfinder - en partie un projet de remplacement construit rapidement pour faire oublier Mars Observer - n'est pas encore aussi " banal ", technologiquement, que Daniel Goldin le souhaite. Mais il est sur la bonne voie. Ainsi, le concept d'atterris- sage consistant à combiner des parachutes de freinage avec une véritable coque d'airbags permettant à la station de rebondir sans dommage sur le sol martien est le fruit d'une recherche de la solution la moins chère. Pour s'assurer que les airbags tiendraient le coup en rebondissant sur une surface dure et coupante, la Nasa a rapidement renoncé à développer des membranes high tech, préférant une solution plus simple, dans laquelle chaque airbag est protégé par plusieurs peaux concentriques. La Nasa, depuis des dizaines d'années, nous a habitués à des images somptueuses d'autres mondes, mais en méprisant les considérations de coûts. Avec Pathfinder, Daniel Goldin fait d'une pierre deux coups. D'un côté, il convainc ses financiers que son approche " maigre " tient la route. Un résultat important, car les grandes entreprises et les chercheurs " installés ", qui avaient transformé la Nasa en un immense édifice ruineux, ont de l'influence à la Maison-Blanche et au Congrès et n'ont pas manqué d'exprimer leurs réserves quant aux stratégies " peu chères " de Daniel Goldin. De l'autre, il met de nouveau le public dans sa poche en offrant des résultats, de l'image et des promesses. Et, à l'heure d'Internet, la Nasa sait communiquer avec l'ensemble de son public. L'Agence a mis sur pied un site qui permet de voir en temps réel les images transmises de Mars ainsi qu'un lien vidéo utilisant une technologie de " streaming " et même un site permettant d'explorer le panorama martien en pseudo-réalité virtuelle (voir encadré page 20). Au-delà de l'intérêt scientifique indiscutable de la mission Pathfinder, avec ses images de rocs martiens figés dans la désolation d'une plaine où il furent jadis charriés par quelque gigantesque inondation, la Nasa " light " de Daniel Goldin donne à l'astronautique son succès le plus précieux de tous : en approchant la maturité économique et la responsabilité budgétaire, elle ouvre la porte à une exploration spatiale réaliste. Les nombreux projets dans les cartons, ouverts à une multitude de partenaires, devraient créer un marché plus stable pour les entreprises. Avec Pathfinder, la science-fiction se concrétise de manière moins clinquante qu'on ne l'imaginait. Mais, de la même manière que l'astronautique orbitale, en devenant réaliste, a créé un véritable marché des télécommunications et de l'observation planétaires, Pathfinfer repousse d'un cran les limites de l'espace " pratique ".



De plus en plus de missions de moins en moins chères pour la NASA

40 millions de " hits " par jour sur internet

La Nasa sait comment mettre le public de son côté. A l'heure d'Internet, elle a tout simplement créé un site remarquable sur le World Wide Web (1) délivrant en temps réel les dernières images martiennes, de la vidéo " streaming " accessible sur une simple connexion téléphonique (2), de multiples informations techniques et même un panorama martien en réalité virtuelle. Le JPL de Pasadena, en Californie, site d'origine de l'opération, n'a pas lésiné pour s'assurer que l'opération Pathfinder marcherait aussi bien sur le Net que sur Mars, en s'assurant que de nombreux autres sites (Sun, Digital, Silicon Graphics), dans le monde entier, lui serviraient de " miroirs ". En France, par exemple, JPL est relayé par le Cnes et Visuanet. Au total, même si le réseau de miroirs est évolutif, c'est une capacité de 120 millions de " hits ", ou connexions élémentaires, que la Nasa a mis en place. Pour le moment, cela tient. David Dubov, du JPL, estime que Pathfinder, sur le Web, enregistre en moyenne 40 millions de hits par jour, avec un maximum de 80 millions le lundi 7 juillet. Mais il est prêt. Son propre site est conçu pour tourner sans défaillance, avec deux énormes stations Silicon Graphics Origin 300 collaborant à la tâche.

(1) http : //mpf. www.jpl.nasa.gov

(2) http : //mars.sgi.com. Vrml/mpf1/mpf1.wrl



L'ESA aussi veut réduire ses coûts

A l'Agence spatiale européenne aussi, l'heure est à la réduction des coûts. " C'est une priorité ", affirme Marcello Coradini, le responsable des missions d'exploration du sytème solaire dans le cadre du programme scientifique (environ 14 % du budget de l'ESA, qui s'élève à 2,4 milliards d'écus cette année, en diminution par rapport à 1996 ; un écu = 6,66 francs). L'Agence vient de se livrer à une restructuration de son programme à moyen terme au cours de laquelle elle " s'est inspirée de certains concepts de la Nasa ". Elle a ainsi défini des programmes dits " flexibles ", avec un budget unitaire compris entre 150 et 170 millions d'écus et une durée de cinq ans. Jusqu'alors, ce type de programme s'étendait sur douze à quinze ans, avec un budget double. L'objectif de ces programmes peut être de vérifier la faisabilité d'une technologie, par exemple la propulsion ionique dans l'espace profond, ou une mission d'exploration comme Mars Express, qui devrait placer un satellite autour de la Planète rouge en 2003. A côté des programmes flexibles, l'ESA poursuit aussi de grandes missions d'exploration du système solaire, dotées de budgets beaucoup plus importants (600 à 700 millions d'écus), et avec des délais plus larges. Exemples, la mission Rosetta vers la comète Schwassmann-Wachmann et le placement d'un satellite autour de Mercure.



Bob Zubrin casse les prix pour Mars

Voilà quelques années à peine, personne n'aurait pris avec beaucoup de sérieux les théories de Robert Zubrin, président de la Société spatiale nationale américaine et patron de Pioneer Astronautics, une start-up spécialisée dans la recherche-développement dans l'aérospatial. Mais aujourd'hui, à l'heure de l'espace à faible coût, Bob Zubrin promet le beurre et l'argent du beurre.



Cet ancien ingénieur chez Martin Marietta Astronautics (devenue Lockheed Martin Astronautics) soutient qu'il est possible d'envoyer à bas prix un vol habité vers la Planète rouge. Le principe du projet, appelé Mars Direct, est simple : le coût d'un vaisseau est essentiellement lié à sa masse, elle-même surtout composée de carburant. Or l'essentiel de ce carburant est le carburant du voyage de retour plus le carburant nécessaire pour pousser ce carburant " de retour " lors du voyage aller. D'où un vaisseau gigantesque, emportant non pas deux fois la masse de carburant d'un voyage simple, mais dix ou vingt fois plus au moins, et toute l'infrastructure spatiale nécessaire à sa construction, puis les coûts généraux terrestres associés à pareil édifice bureaucratique. D'où l'estimation de 450 milliards de dollars, seul chiffrage réel d'une " grande " mission martienne. Mais, affirme Bob Zubrin, rien ne force à emporter le carburant du retour. L'atmosphère martienne (95 % de CO2) est parfaitement adaptée à la production d'un carburant parfait pour le voyage spatial. D'où l'idée d'envoyer, dans un premier temps, un vaisseau se posant sur Mars, comportant un laboratoire chimique produisant du méthane (grâce à de l'hydrogène embarqué), et destiné à servir de vaisseau de retour. Dans un second temps, un vol habité partirait en n'emportant que le strict nécessaire, soit moins de 300 tonnes, carburant compris. Arrivés sur Mars, les astronautes pourraient y accomplir leur mission en sachant qu'ils disposent déjà d'un véhicule de retour prêt au décollage. Le projet est évidemment risqué, puisqu'il n'y a pas de bouée de sauvetage. Mais on ne doute pas qu'il trouverait des volontaires, et son prix est alléchant. Même sans faire d'économies de bouts de chandelle, Bob Zubrin affirme qu'il suffirait d'un investissement initial de 20 milliards de dollars. Chaque mission reviendrait à 2 milliards. Ph. D.



USINE NOUVELLE N°2604
 

 

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