On a trouvé une « route secrète » très utile pour la conquête de la Lune

En regardant le schéma d’une mission vers la Lune, comme pour Artémis II dernièrement, le trajet semble relativement simple. Après tout, il n’y a pas d’obstacles entre la Terre et notre satellite, et aller tout droit peut sembler être une solution raisonnable.

Mais lorsque l’on regarde plus en détail, c’est un peu plus compliqué que ça ! En réalité, la quantité de carburant utilisée pour voyager dans l’espace dépend de l’attraction gravitationnelle provoquée par les astres alentour. En d’autres termes, un vaisseau qui quitte la Terre sera d’abord attiré par elle, puis par la Lune, mais aussi un peu par le Soleil, voire Jupiter, même si elle se trouve très loin dans le Système solaire.

Ces phénomènes gravitationnels peuvent rester parfois marginaux, surtout dans le cas d’un trajet aussi bref que celui menant la Lune — la distance est relativement courte et on ne s’approche pas d’autres planètes.

Malgré tout, ce jeu d’attraction grignote tout de même un petit peu sur les capacités des vaisseaux qui doivent mobiliser plus ou moins de carburant pour parvenir à destination. D’où l’intérêt évident de trouver la meilleure route possible. Et justement, cela a fait l’objet d’une étude publiée en avril dans la revue Astrodynamics, et relayée par le site Space.

À la recherche du réseau de transport interplanétaire

Pour déterminer la route à suivre, cela ne se fait évidemment pas une fois dans l’espace. C’est avant le lancement que la route est sélectionnée, à grands renforts de calculs sur les mécanismes gravitationnels à l’œuvre. Au cours des décennies de conquête spatiale, et même bien avant puisque le mathématicien Henri Poincaré avait travaillé sur la mécanique céleste à la fin du XIXe siècle, ces routes optimales ont fini par être précisées. Ensemble, elles forment le réseau de transport interplanétaire, ou ITN pour Interplanetary Transport Network.

Les ITN pour se rendre sur la Lune sont bien connus, mais peuvent toujours être affinés, et les auteurs de l’étude ont découvert une méthode pour mettre la main sur les itinéraires cachés qui nous auraient échappé jusque-là. Trouver de nouvelles routes n’est pas facile d’habitude, parce que cela nécessite d’importants calculs de trajectoire à mettre en place. Mais ici, ils ont utilisé un cadre mathématique spécifique, la théorie des connexions fonctionnelles, qui est utile ici pour traiter un grand nombre de données avec des variables complexes plus facilement.

30 millions de routes, et une économie de 58,80 mètres par seconde

Grâce à cette méthode, ils ont pu établir 30 millions de routes différentes entre la Terre et la Lune, et réaliser plus de 280 000 simulations de trajectoire. Pour trouver quelle est la plus efficace, ils ont voulu savoir laquelle nécessitait le moins de poussée de carburant, ce qui se calcule en mètres par seconde.

Typiquement, dans un voyage vers la Lune, le coût est évalué en fonction du fait que le voyage nécessite une consommation de carburant de 3 342,96 mètres par seconde, c’est la vitesse d’échappement du carburant. Cette nouvelle route permet de diminuer de… 58,80 mètres par seconde.

Cela peut paraître une économie très légère, voire insignifiante, mais à l’échelle de tout un voyage spatial avec un budget parfois serré, tout finit par compter, surtout sur des dizaines ou des centaines de milliers kilomètres. Mieux : leur modèle s’applique ici au voyage Terre-Lune, mais il pourrait être étendu ensuite à d’autres destinations.

Ce type de méthode systématique qui détermine l’ensemble des routes existantes pourrait ainsi être plus efficace pour établir les trajets de futures missions spatiales plus lointaines; notamment pour les sondes interplanétaires où la charge d’instruments scientifiques est conçue au gramme près en fonction du budget et des besoins.

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