Programme Explorer

Début du programme

Pour l'année géophysique internationale (AGI) de 1958, l'Union soviétique et les États-Unis décident de développer chacune de leur côté un lanceur destiné à placer le premier satellite artificiel en orbite. Les américains choisissent de construire un nouveau lanceur dans le cadre du projet Vanguard de l'aéronavale de guerre américaine, mais celui-ci accumule les échecs et les soviétiques prennent la tête de la course à l'espace en mettant en orbite Spoutnik 1 le 4 octobre 1957. L’équipe de Wernher von Braun, qui travaille sur un missile à moyenne portée pour l'armée de terre américaine et propose de le transformer en lanceur, obtient le feu vert pour développer celui-ci. Un petit satellite de 13,97 kilogrammes est rapidement développé par le Jet Propulsion Laboratory qui embarque notamment un compteur Geiger. Explorer 1 est lancé le 1^er février 1958 et découvre la ceinture de Van Allen. Plusieurs petits satellites scientifiques sont développés et lancés sous l'appellation Explorer par l'Armée de Terre avant que la NASA ne soit créée le 1^er octobre 1958 et ne prenne la suite^[2].

La priorité du programme scientifique contestée au profit du programme spatial habité

Avant la création de la NASA, la science était l'objectif prioritaire du programme spatial américain civil. Mais cette position dominante est rapidement remise en cause par la pression exercée par ceux qui veulent rattraper l'avance de Union Soviétique dans le domaine des vols habités. L'Académie des sciences américaine, et en particulier le SSB, redoute à l'époque que le programme scientifique soit sacrifié au profit du programme spatial habité. Bien que l'acte fondateur de la NASA faisait de la science une de ses activités majeures, il donnait également à l'administrateur de la NASA une grande latitude d'interprétation de ces objectifs et ne prévoyait pas de création formelle d'un conseil chargé de jouer le rôle d'interface avec la communauté scientifique. Le choix de l'administrateur était donc crucial. Aussi la nomination le 8 aout 1958 par le président Eisenhower de Keith Glennan, un républicain partisan d'une politique agressive vis-à-vis de l'URSS et à ce titre d'un développement rapide du programme spatial habité, est ressenti comme une mauvaise nouvelle pour la science. Le président de la NACA Dryden favorable à cette dernière et qui briguait se poste, doit se résigner au poste d'administrateur adjoint. Dans l'organigramme mis en place par Glennan l'Office of Space Science est remplacé par le Space Flight Programs dont la direction est confiée à Abe Silverstein, un ingénieur en propulsion spatiale éloigné par sa spécialité des préoccupations scientifiques. La priorité donnée au programme spatial habité est confirmée par Glennan lorsque celui-ci approuve le lancement du programme Mercury le 7 octobre 1958. Par ailleurs Glennan indique clairement que la NASA sera la seule à décider du contenu de son programme scientifique et que le SSB ne jouera qu'un rôle consultatif^[3].

Le principal groupe de scientifiques transféré à la NASA lors de sa création était issu du Naval Research Laboratory qui, bien qu'étant une institution militaire relevant de la Navy, regroupait principalement des chercheurs civils poursuivant des recherches scientifiques. Leur responsable Homer Nevell réaffirma dans un mémorandum en octobre 1958 les objectifs scientifiques poursuivis. Silverstein répondit posivitement en nommant Nevell comme assistant directeur en charge des sciences spatiales et en confiant la responsabilité de programmes à plusieurs de ses collègues scientifiques. La nomination de Nevell a sans doute joué un rôle critique en protégeant le programme scientifique de la NASA. Le 16 décembre 1959, la NASA répond au mémorandum de Nevell en publiant son plan à long terme. Celui-ci prévoit d'allouer 82 millions US$ pour l'année 1960 (deuxième budget du programme spatial). Ce montant doit atteindre 300 millions US$ en 1969^[4].

Définition du processus de sélection des missions scientifiques

C'est à la même époque que Silverstein fige les modalités de communication avec la communauté scientifique. Il crée le comité SSSC (Space Science Steering Committee) qui définit les procédures de sollicitation, de réception et d'évaluation des propositions de mission scientifique. Ces procédures sont peu ou prou toujours en vigueur pour le programme Explorer. La première réunion du SSSC a lieu en février 1960 et les procédures sont publiées mi avril 1960. En application de celles-ci le directeur du Space Flight Program désigne un comité de pilotage et six sous-comités scientifiques. La proposition de mission est envoyée au sous-comité scientifique pertinent ainsi qu'à l'un des deux établissements de la NASA (JPL ou Goddard) en charge des missions scientifiques. Le résultat des délibérations est envoyé au comité de pilotage qui transmet ses recommandations au directeur qui décide des missions qui seront implémentées. Ces procédures, beaucoup plus centralisées que le système soviétique, ont le mérite d'identifier claires les rôles et les responsabilités. Dans les premiers temps il fut difficile de trouver des scientifiques pour les sous-comités ayant un bagage suffisant pour juger les propositions tout en ne s'exposant pas à des conflits d'intérêt (A l'époque il existait très peu de scientifiques exerçant dans le le domaine spatial et ayant pris leur retraite). Néanmoins ces procédures entrées en vigueur dès 1962 produisirent des résultats rarement sinon jamais contestés. Les procédures furent raffinées avec le temps. La NASA prit l'habitude de lancer publiquement des appels à proposition (AFO puis AO) donnant ainsi leur chance à toutes les équipes scientifiques. Néanmoins certaines missions échappèrent au processus comme la série des IMP développés en interne à Goddard. Au fil des années les procédures furent alourdies pour réduire les conflits d'intérêt (avec un impact contre productif). Des modifications importantes furent apportées lors de la période du faster, better cheaper^[5].

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Évolution du programme jusqu'à nos jours

Depuis ses débuts, près d'une centaine d'engins rattachés à ce programme sont lancés (2019). Il s'agit de la plus longue série de missions de l'histoire spatiale puisque les missions rattachées à ce programme continuent à être budgétées en 2019. La fabrication des premiers satellites Explorer est souvent confiée au Centre de recherche Langley ou au centre de vol spatial Goddard de la NASA. Par la suite, elle est souvent prise en charge par des universités ou des entreprises externes. Le programme Explorer est géré par le centre de vol spatial Goddard. Courant 2017, 13 missions sont encore opérationnelles.

On peut décomposer l'histoire du programme Explorer en quatre phases^[6] :

Missions programmées pour 2023

En août 2017, la NASA annonce qu'elle a pré-sélectionné trois propositions de missions de type MIDEX et trois Missions of Opportunity (MO). Les équipes de ces projets vont bénéficier chacun d'un budget (2 millions de dollars américains pour chaque mission SMEX et 500 000 dollars américains pour les MO) afin de mener à bien une étude de conception sur 9 mois. La NASA sélectionne en 2019 sur la base de ces travaux une mission de chaque type pour un lancement en 2023. Le budget d'une mission SMEX est limité à 250 millions de dollars américains tandis qu'une MO bénéficie d'un budget de 70 millions de dollars américains^[10].

Les missions MIDEX sont des observatoires spatiaux^[10] :

• Arcus (Exploring the Formation and Evolution of Clusters, Galaxies and Stars) a pour objectif d'étudier les étoiles, les galaxies et les amas de galaxies en spectroscopie rayons X à haute résolution afin d'observer les interactions entre ces objets ainsi que le gaz qui les entoure dont la température est porté à des millions de degrés.
• FINESSE (Fast INfrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer) doit étudier les processus qui conduisent à la formation des planètes et de leur climat ainsi que les mécanismes qui déterminent la composition chimique et la forme de leur atmosphère. À cet effet il utilise la spectroscopie en lumière visible et proche infrarouge pour observer l'atmosphère de 500 exoplanètes allant du type super-Terre aux géantes gazeuses.
• SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explore) observe l'ensemble du ciel en proche infrarouge pour étudier l'origine de l'Univers et observe l'origine et l'évolution des galaxies et détermine que certaines planètes hébergent la vie.

La mission SPHEREx est sélectionnée en février 2019 dans la catégorie MIDEX. Ce télescope spatial doit être lancé en décembre 2023^[11].

Les trois missions d'opportunité sont ^[10] :

• COSI-X (Compton Spectrometer and Imager Explorer).
• TAO-ISS (Transient Astrophysics Observer on the International Space Station).
• CASE (Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets).

En juin 2019 la NASA sélectionne deux missions SMEX dont le lancement est programmé en 2022^[12] :

• Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH) est une constellation de quatre satellites qui doit étudier les couches externes de l'atmosphère du Soleil, la couronne solaire et déterminer comment celle-ci génère le vent solaire. La mission est développée sous la supervision du Southwest Research Institute (Boulder, Colorado) et bénéficie d'un budget de 165 millions US$.
• Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (TRACERS) comprend deux satellites qui doivent étudier les champs magnétiques et les particules au-dessus du pôle nord dans le but d'étudier comment ceux-ci réagissent aux événements solaires. La mission est développée sous la supervision de l'Université de l'Iowa à Iowa City et bénéficie d'un budget de 115 millions US$.