Artemis II (anciennement Exploration Mission 2 ou EM-2) est une mission spatiale habitée du programme Artemis de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est d'essayer le véhicule Orion avec un équipage de quatre astronautes, d'abord en orbite terrestre puis selon une trajectoire de retour libre l'emmenant survoler la Lune. Première mission spatiale habitée au-delà de l'orbite terrestre basse depuis Apollo 17 en décembre 1972, elle prépare les futures missions vers la surface de la Lune.
Les États-Unis envisagent de retourner sur la Lune depuis les années 1990 jusqu'au programme Constellation des années 2000, abandonné en 2010. Le Congrès contraint la NASA à poursuivre le développement du véhicule Orion et impose celui du lanceur super lourd Space Launch System (SLS). En 2017 le président Donald Trump décide du retour sur la Lune, donnant naissance au programme Artemis en 2019. Après le premier vol du SLS lors de la mission inhabitée Artemis I en 2022, Artemis II est la première mission du véhicule Orion à inclure un équipage, avec à bord trois hommes et une femme : le commandant Reid Wiseman, le pilote Victor Glover et les deux spécialistes de mission Christina Koch et Jeremy Hansen ; ce dernier de l'Agence spatiale canadienne.
Après le lancement à bord du SLS le 1er avril 2026 UTC depuis le Centre spatial Kennedy en Floride, le véhicule Orion est placé dans une orbite terrestre haute de 70 000 kilomètres d'apogée pendant 24 heures où tous les systèmes sont vérifiés, en particulier le système de support de vie. Le véhicule réalise ensuite l'injection trans-lunaire et se place dans une trajectoire de retour libre qui lui permet de rentrer sur Terre même en cas de défaillance de la propulsion. Quatre jours plus tard la mission survole la face cachée de la Lune à une altitude de 6 545 kilomètres, puis retourne vers la Terre. Après neuf jours de mission, la capsule Orion rentre dans l'atmosphère, descend sous parachutes puis amerrit dans l'océan Pacifique près des côtes de la Californie le 11 avril UTC.
La mission Artemis II fait écho à la mission Apollo 8 en décembre 1968. Elle ne se place pas en orbite basse lunaire comme cette dernière ; et à la mission Apollo 13 en avril 1970, qui utilise une trajectoire de retour libre autour de la Lune pour rentrer sur Terre en urgence après une avarie. Elle doit être suivie de la mission Artemis III en 2027 qui doit évaluer les atterrisseurs lunaires Starship HLS et Blue Moon en orbite terrestre, puis de la mission Artemis IV en 2028 qui serait la première à retourner à la surface de la Lune.
Historique et définition de la mission
La mission Artemis II est prévue au début du développement du lanceur Space Launch System (SLS) en 2010 pour être le premier vol habité du programme. Sa configuration et son plan de vol évoluent régulièrement jusqu'à être fixés en 2020. Cette mission doit être le dernier vol autonome du véhicule Orion, donc sans rendez-vous ni amarrage avec un atterrisseur lunaire.
Plan initial de l'orbite lunaire haute
Initialement, en 2012, les deux premières missions du programme doivent utiliser la version Block 1 du Space Launch System (SLS) avec l'étage supérieur Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), avant d'utiliser le Exploration Upper Stage (EUS) plus performant pour les missions suivantes. La mission Exploration Mission-1, sans astronaute, doit être un survol de la Lune selon une trajectoire de retour libre ; la mission Exploration Mission-2, avec un équipage de quatre astronautes, doit brièvement s'insérer dans une orbite lunaire haute, pour un vol d'une durée totale de 9 à 13 jours.
Le plan de vol (Design Reference Mission ou DRM) prévoit une orbite initiale de 41 × 1 805 kilomètres après le lancement, puis une deuxième mise à feu de l'ICPS pour élever le périgée à 185 kilomètres, suivie, pendant la deuxième orbite, de l'injection trans-lunaire et de la séparation de l'étage ICPS. Le véhicule Orion est alors dans une trajectoire de retour libre afin de garantir son retour sur Terre si la propulsion s'avère défaillante. Trois à six jours plus tard, lors du passage au périsélène, le véhicule Orion utilise sa propulsion afin de s'insérer dans une orbite lunaire haute (High Lunar Orbit ou HLO) de 100 × 10 000 kilomètres qu'il parcourt en trois jours. De retour au périsélène, il réalise l'injection trans-terrestre (en), puis amerrit dans l'océan Pacifique trois à six jours plus tard.
Passage au SLS Block 1B et scénario hybrid triple
En 2013, la NASA envisage de profiter du fait que Exploration Mission-1 soit inhabitée pour considérer un plan de vol plus long et plus ambitieux. Elle devient une mission de 25 à 26 jours utilisant une orbite distante rétrograde (en) (DRO) autour de la Lune. En contrepartie, la NASA étudie un plan de vol moins risqué pour Exploration Mission-2, utilisant moins d'ergols pour se laisser davantage de marge de sécurité, et sans prévoir de mise en orbite autour de la Lune, qui en cas de défaillance de la propulsion principale risquerait de condamner l'équipage à ne pas pouvoir rentrer sur Terre. Le choix se porte plutôt sur un plan de vol dit « hybrid triple ». Il reprend l'idée générale du précédent et combine trois orbites différentes afin d'échelonner la prise de risque en fonction du niveau de confiance dans le bon fonctionnement des systèmes du véhicule Orion. Il adopte une trajectoire de retour libre autour de la Lune qui donne l'assurance de rentrer sur Terre. Dans le même temps, la NASA hésite quant à la configuration du SLS à utiliser pour la mission. En 2014, elle décide de remplacer l'étage ICPS par l'EUS. Défavorable à l'idée d'un équipage lors du premier vol de cet étage supérieur, elle envisage donc un vol inhabité intermédiaire pour l'examiner. Finalement, en 2016, elle décide d'utiliser l'ICPS seulement pour Exploration Mission-1 afin d'économiser le coût de sa certification au vol habité estimé à 150 millions de dollar. Ce choix lui offre en même temps la possibilité d'une charge utile secondaire de 8 à 10 tonnes.
Le plan de vol hybrid triple prévoit une orbite initiale circulaire de 185 kilomètres d'altitude, puis environ deux heures plus tard l'étage EUS est utilisé pour placer le véhicule Orion dans une orbite terrestre haute et fortement elliptique de période 24 heures et de paramètres 391 × 71 333 kilomètres, après quoi ils se séparent. Pendant cette orbite tous les systèmes à bord sont essayés, en particulier le système de support de vie, et l'équipage en profite pour se reposer. Peu après avoir inséré Orion dans cette orbite, l'étage EUS est mis à feu une dernière fois pour placer sa charge utile secondaire dans une orbite de transfert vers la Lune, après quoi il s'en sépare et dérive jusqu'en orbite héliocentrique. De retour au périgée, le véhicule Orion réalise sa propre injection trans-lunaire dans une trajectoire de retour libre qui lui laisse d'ample marge pour abandonner la mission et pour rentrer sur Terre en cas d'urgence. Le voyage dure quatre jours, avec un survol de la Lune à une distance minimale de 8 890 kilomètres, puis un temps similaire pour rentrer sur Terre suivi d'un amerrissage dans l'océan Pacifique.
L'utilisation du SLS Block 1B et de l'Exploration Upper Stage (EUS) permet de lancer une charge utile secondaire de 8 à 10 tonnes vers la Lune. En 2013 l'administration Obama propose l'Asteroid Redirect Mission (ARM), un projet visant à capturer un petit astéroïde ensuite placé en orbite lunaire où plus tard un équipage d'astronautes vient l'étudier à bord d'Orion. Il est alors envisagé de faire d'Exploration Mission-2 la mission qui ira déjà étudier l'astéroïde, mais le concept reste au stade des études. Le projet ARM est annulé par l'administration Trump en 2017 qui réoriente la NASA vers l'exploration de la Lune, en réponse à quoi l'agence planifie de construire la station spatiale Deep Space Gateway en orbite lunaire. Le premier module de la station, le Power and Propulsion Element (PPE) dérivé d'ARM, devient immédiatement la charge utile secondaire de la mission.