Artemis II : le bouclier thermique va-t-il tenir ?

Le 1er avril 2026, quatre astronautes ont décollé du Kennedy Space Center à bord d'Orion. Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch, Jeremy Hansen. Leur splashdown est prévu le 10 avril dans le Pacifique, au large de San Diego. Et il y a un truc qui me travaille depuis des mois : le bouclier thermique qui doit les ramener vivants a déjà montré des signes de faiblesse.

Sur Artemis I, en 2022, le bouclier a perdu de la matière. Pas un peu. Plus de 100 emplacements touchés par des éclats de matériau charbonné. La NASA a identifié le problème, lancé 121 tests thermiques sur 8 campagnes, et décidé de ne pas remplacer le bouclier pour Artemis II. Le même bouclier. Avec des humains dedans cette fois.

Autant le dire : c'est le genre de décision qui mérite qu'on la décortique.

Pour comprendre ce qui s'est passé sur Artemis I et pourquoi la mission Artemis II est sous tension, il faut parler d'AVCOAT. C'est le matériau ablatif qui protège la capsule Orion pendant la rentrée atmosphérique. Une résine époxy novolac avec des fibres de silice, le tout dans une matrice honeycomb en fibre de verre-phénolique. Le principe est simple : le matériau se consume pour absorber la chaleur. Il brûle pour que l'équipage ne brûle pas.

Le bouclier d'Orion fait 5 mètres de diamètre, le plus grand bouclier ablatif jamais utilisé sur un vaisseau habité. Il est composé de 186 blocs usinés, fixés par 68 boulons. Pour comparaison, les capsules Apollo utilisaient 370 000 cellules remplies à la main, un processus qui prenait 6 mois. La version Orion a été reformulée en 2009 pour respecter la législation environnementale, ce qui n'est pas anodin : on ne parle pas exactement du même matériau que celui qui a ramené les équipages Apollo.

La rentrée, c'est violent. On parle de vitesses autour de 40 000 km/h, Mach 32, avec des températures pouvant atteindre 5 000 °F (2 760 °C) sur la surface du bouclier. En 20 minutes environ, la capsule passe de Mach 32 à zéro. Le bouclier doit encaisser ça sans que la température intérieure devienne un problème. Sur Artemis I, la cabine est restée dans les mid-70s°F, soit environ 23 °C. Le bouclier a fait son boulot thermiquement.

Le problème, c'est qu'il l'a fait en perdant des morceaux.

L'anomalie identifiée par la NASA porte un nom technique : le spalling. Des zones de l'AVCOAT, insuffisamment perméables, ont piégé les gaz d'ablation. Surpression interne, fissures, éjection de matériau charbonné par éclats. Plus de 100 emplacements touchés, une ablation irrégulière non prévue par les modèles. La cause racine, selon la NASA : l'imperméabilité locale de l'AVCOAT a provoqué une accumulation de gaz, amplifiée par la trajectoire de skip entry utilisée sur Artemis I.

La skip entry, c'était la trajectoire signature d'Orion. Développée par Lockheed Martin, elle consistait en deux plongées : une première dans la haute atmosphère pour freiner, puis un rebond sur la portance du vaisseau (ratio L/D d'environ 0,35), suivi d'une deuxième plongée finale. L'avantage : une portée d'environ 8 891 km contre environ 2 776 km pour Apollo, avec une précision d'amerrissage annoncée "au pied d'un terrain de foot".

Le problème avec cette trajectoire, c'est le temps entre les deux plongées. Le taux de chauffe réduit pendant la phase de rebond a laissé aux gaz d'ablation le temps de s'accumuler dans les zones imperméables de l'AVCOAT. Quand la deuxième plongée a repris avec son lot de chaleur, la surpression a fait sauter les éclats.

Pour Artemis II, la NASA a éliminé la skip entry. Elle est remplacée par un loft maneuver à angle plus raide, qui réduit le temps passé dans l'environnement de chauffe. L'idée : si on diminue la fenêtre d'accumulation de gaz, on réduit le risque de spalling. C'est logique sur le papier.

(En relisant les rapports techniques là-dessus, je me suis retrouvé à penser à Columbia. Pas parce que c'est la même situation, loin de là. Mais parce que le schéma de raisonnement, "on a identifié le problème, on a ajusté le profil, ça devrait aller", c'est exactement le type de logique qui demande une rigueur absolue dans la validation. Charles Camarda, ancien directeur Engineering du Johnson Space Center et astronaute de STS-114, la mission de retour en vol post-Columbia, accuse d'ailleurs la NASA de répéter les schémas décisionnels de Columbia et Challenger. C'est quelqu'un qui sait de quoi il parle.)

Le prix de cet abandon : environ 50 % des créneaux de lancement éliminés par la contrainte de trajectoire modifiée. C'est un compromis sérieux. Mais entre un créneau de lancement et la sécurité de l'équipage, le choix se fait vite.

Voilà le point qui crispe. La NASA a décidé de ne pas remplacer le bouclier thermique d'Artemis II. Le même bouclier, avec le même AVCOAT. L'argument : les 121 tests thermiques sur 8 campagnes ont permis de comprendre le mécanisme du spalling, et le changement de trajectoire (abandon de la skip entry pour le loft maneuver) est censé compenser le risque.

Paul Hill, ancien flight director de la NASA, a mené une revue indépendante. Vote unanime pour voler tel quel. Sa conclusion : le risque est "negated by the modified re-entry profile". Je veux bien le croire, mais il y a un détail qui complique les choses.

Selon certaines analyses indépendantes, le bouclier d'Artemis II serait moins perméable que celui d'Artemis I. Moins perméable signifie potentiellement plus de gaz piégés, donc un risque de surpression plus élevé. La réduction du temps dans l'environnement de chauffe via le loft maneuver est censée compenser cet effet. Censée.

Le rapport de l'inspecteur général de la NASA (OIG) de mai 2024 ne mâche pas ses mots : l'anomalie du bouclier "pose significant risks to the safety of the crew". L'expert en matériaux Ed Pope estime le risque de défaillance entre "one out of five to one out of 50". Même en prenant l'estimation basse, un sur cinquante, c'est un chiffre qui donne à réfléchir quand il y a quatre personnes dans la capsule.

Là-dessus, je n'ai pas de certitude. Je lis les mêmes rapports que tout le monde. La NASA dit que c'est sûr. Des experts externes disent que c'est risqué. La vérité, on la connaîtra le 10 avril quand la capsule aura amerri, ou pas.

Le splashdown est prévu le 10 avril 2026 à 20h07 EDT, soit 00h07 UTC le 11 avril, dans le Pacifique au large de San Diego. La capsule Orion va rentrer dans l'atmosphère à environ 120 km d'altitude, à une vitesse d'environ 40 000 km/h. Le bouclier doit encaisser des températures pouvant atteindre 2 760 °C, puis la capsule décélère jusqu'à environ 325 mph avant le déploiement des parachutes : 2 drogues à 25 000 pieds, puis 3 parachutes principaux de 116 pieds à 9 500 pieds d'altitude. Vitesse au contact de l'eau : environ 27 km/h.

Entre le moment où les quatre astronautes d'Artemis II commencent leur rentrée et le moment où ils touchent l'eau, il se passe 20 minutes. 20 minutes pendant lesquelles le bouclier fait, ou ne fait pas, son travail.

Le 6 avril, la capsule a d'ailleurs battu le record de distance humaine : 406 771 km, dépassant les 400 171 km d'Apollo 13. L'équipage est là-haut en ce moment. Victor Glover, premier homme de couleur au-delà de l'orbite basse. Christina Koch, première femme au-delà de l'orbite basse. Jeremy Hansen, premier non-Américain au-delà de l'orbite basse. Reid Wiseman aux commandes.

Et dans trois jours, ils rentrent. Avec un bouclier qui a déjà perdu des morceaux lors de son seul vol précédent.

La NASA parie que le changement de trajectoire suffit. Les critiques pensent que c'est un pari. En pratique, personne ne le saura tant que la capsule n'aura pas amerri. Pour les missions futures, une nouvelle formulation de l'AVCOAT est prévue pour Artemis III, avec une perméabilité améliorée. Si la NASA veut un jour envoyer des humains vers Mars avec la propulsion nucléaire, il faudra bien résoudre le problème du bouclier d'abord. Ce qui revient à admettre, en creux, que le matériau actuel n'est pas optimal.

En attendant le 10 avril, tout ce qu'on peut faire, c'est regarder le ciel et espérer que les ingénieurs ont eu raison.

• https://www.nasa.gov/missions/artemis/nasa-identifies-cause-of-artemis-i-orion-heat-shield-char-loss/
• https://www.nasa.gov/news-release/nasa-shares-orion-heat-shield-findings-updates-artemis-moon-missions/
• https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/2022/orion-skip-maneuver.html
• https://www.thespacereview.com/article/4907/1
• https://www.scientificamerican.com/article/nasas-artemis-ii-moon-mission-engulfed-by-debate-over-its-controversial-heat/
• https://en.wikipedia.org/wiki/AVCOAT