KerbalSpaceChallenge

Décollage de It’s a test

Le 21 janvier 2018 à 2h43 (heure française), RocketLab lançait pour la seconde fois son lanceur Electron depuis la Nouvelle-Zélande. Cette fusée légère de 1,2 mètres de diamètre et 17 mètres de haut a décollé pour un second vol de test après l’échec partiel du 25 mai 2017. Sur ce premier vol nommé It’s a test, la compagnie américaine avait lancé une fusée sans charge utile, simplement pour tester le lanceur et montrer au monde entier qu’un nouvel acteur était de la partie. Malheureusement un problème de configuration d’une radio sur le second étage a compromis l’ascension et le lanceur n’a pas atteint l’orbite. Ce vol à toutefois permis aux équipes de constater que le premier étage d’Electron a réalisé un décollage et une trajectoire exemplaire. Ce second vol nommé Still Testing, emportait quatre petits satellites qui seront décrits plus loin.

Un lanceur avec de nombreuses particularités

Test statique du moteur Rutherford

Electron est propulsé par des moteurs Rutherford. Ce nom de moteur vient du physicien néo-zélandais à l’origine de la découverte d’une particule subatomique nommée électron. On compte un total de dix moteurs Rutherford sur la fusée de RocketLab. En effet le premier étage est propulsé par neuf de ces réacteurs tandis que le second étage en utilise un seul qui possède une tuyère adaptée pour le vide spatial. L’espace étant (quasiment) vide, les gaz sortants du moteur ont besoin d’être plus détendu pour s’approcher de la pression ambiante et donc maximiser la poussée. Le moteur Rutherford qui a subi de nombreux tests au sol avant les lancements de It’s a test et Still Testing a donc été mis en avant très vite avec ce nombre important de réacteurs qui réduit les coûts en augmentant les volumes. L’autre spécificité de ces moteurs vient de leur méthode de fabrication. En effet, contrairement à des moteurs Vulcain (Ariane 5 et 6) ou Merlin (Falcon 9 et Heavy) qui sont construits grâce à de grandes machines industrielles, le moteur Rutherford est en grande partie imprimé en 3D. Cette méthode d’impression métal rend la fabrication des moteurs plus rapide et moins chère, et potentiellement plus fiable en maximisant les pièces d’un bloc, même avec des géométries les plus complexes et impossible à obtenir par usinage conventionnel.

La deuxième différence majeure de ces moteurs par rapports à ceux auxquels nous sommes généralement habitués, c’est le moyen d’acheminement des carburants jusqu’à la chambre à combustion. La plupart des moteurs actuels utilisent ce qu’on appelle en ingénierie aérospatiale des turbopompes. Ces dernières sont utilisées pour accélérer les carburants et les pressuriser avant d’entrer dans la chambre de combustion. Une turbopompe est mise en rotation par un générateur de gaz qui va faire brûler du carburant dans une première chambre à combustion. Les gaz accélérés par cette combustion sont ensuite dirigés vers une turbine avant d’être éjectés par le(s) pot(s) d’échappement. C’est cette première turbine qui va faire tourner les deux autres turbines qui acheminent le carburant vers le moteur. Cependant, Electron n’utilise pas ce système mais en utilise un qui n’a encore jamais été exploité sur des fusées orbitales : des pompes électriques. Pour faire simple, le lanceur emporte des batteries qui vont faire tourner des moteurs électriques et c’est grâce à la rotation rapide de ces moteurs que les ergols sont amenés dans la chambre à combustion principal.

Moteur Rutherford

Malgré sa petite taille, le moteur Rutherford est très compétitif par rapport aux autres moteurs de fusée actuels. Pour mesurer l’efficacité d’un moteur et d’un mélange, on utilise un paramètre appelé impulsion spécifique ou Isp, mesuré en secondes. L’Isp d’un moteur correspond à la durée pendant laquelle celui-ci peut fonctionner avec 1kg d’ergols et avec une poussée de 9,8N (force équivalente à la force gravitationnelle appliqué sur un poids de 1kg sur Terre). Pour le moteur Merlin 1D de SpaceX, on obtient une Isp de 311 secondes et le moteur F-1 de la gigantesque SaturnV atteint les 265 secondes. Le moteur Rutherford, de son côté, arrive à près de 303 secondes. Cette durée est impressionnante et est en grande partie due aux pompes électriques. En effet, Rutherford n’a pas besoin de ‘gaspiller’ du carburant dans le générateur de gaz et peut donc se concentrer sur la poussée. Sur la vidéo de lancement (voir plus loin dans l’article), on peut voir que le deuxième étage largue ses batteries vides. Cette manœuvre permet d’alléger l’étage et donc lui fournir une meilleure performance.

Second étage du lanceur Electron

La dernière spécificité du lanceur Electron est la nature de ses réservoirs. En effet, là où des lanceurs comme Ariane 5 ou Falcon 9 utilisent des réservoirs métalliques, RocketLab a décidé encore une fois d’innover. Les réservoirs de la petite fusée sont fabriqués avec des matériaux composites comme du carbone tissé. L’intérêt de ce type de réservoirs est dans un premier temps leur masse : les matériaux composites sont en effet beaucoup plus légers que des métaux. En plus de cette différence, le carbone isole très bien de la chaleur et c’est pour cela que la compagnie peut se permettre d’avoir une fusée entièrement noire sans risque de surchauffe du carburant, une problématique qui avait impliqué les modifications de peintures des premières SaturnV. Il et en effet nécessaire d’anticiper la chauffe des ergols et de les limiter autant que possible, car cela réduit leur densité, entrainant des pertes par évents, et le réservoir pourrait ne plus contenir assez de carburant pour que le lancement atteigne son objectif.

Un lancement de nombreuses fois repoussés

Electron sur son pas de tir

Le vol StillTesting était initialement prévu pour le 8 décembre 2017 mais différents problèmes ont forcé la société a repoussé le lancement. La première raison de report du vol est la présence de vents en altitude trop rapides. Quelques heures avant tout lancement de fusée, des ballons sondes sont lâchés pour étudier les vents d’altitudes. Si ceux-ci sont trop violents, le lancement devra être repoussé car ils vont rendre instable la fusée une fois qu’elle arrivera dans cette zone. Le 8 décembre, le lancement a donc connu un premier report de 24h pour cause de vents en haute altitude. Le lendemain, nouveau report pour la même raison et ce jusqu’au 12 décembre.

Le 12 décembre les vents en altitude s’étaient calmés, il faisait un grand soleil et une très belle température sur le pas de tir de RocketLab, dans l’ile du Nord de la Nouvelle-Zélande : une journée parfaite pour un lancement. C’est ce que tout le monde se disait mais à T-2 secondes avant le lancement, alors que les moteurs venaient de s’allumer, l’ordinateur de bord d’Electron détecte une anomalie sur le lanceur et annule le lancement qui sera reporté encore une fois. Pour comprendre ce nouvel avortement, il est important de détailler légèrement les procédures post-lancement :

Lancement du 12 décembre annulé juste après l’allumage des moteurs

Quelques heures avant le décollage, les réservoirs d’Electron commencent à être remplis en oxygène liquide et en RP-1 (kérosène très raffiné) refroidi. Etant que ces deux carburants sont froids mais que l’intérieur des réservoirs est chaud, les ergols vont commencer à bouillir et à s’évaporer le temps que les réservoirs refroidissent. Pendant cette phase et pour éviter que ces derniers n’explosent à cause d’une surpression, une petite valve est ouverte pour que les gaz sous pression et l’air contenu dans les réservoirs puissent s’échapper. Si vous avez déjà vu un lancement de SpaceX, vous aurez sûrement remarqué de grands nuages de fumées sur les côtés du lanceur. C’est en fait la vapeur d’eau contenue dans les réservoirs ainsi que celle à la sortie de la valve qui se condense au contact des carburants cryogéniques et qui forme ce grand panache. Ce qui s’est passé le 12 décembre 2017 est un problème lié à cette procédure de ‘venting’. En effet, il faisait très chaud en Nouvelle-Zélande ce jour-ci et cette hausse de température à commencer à réchauffer le carburant dans les réservoirs via les valves. Peu avant le lancement, l’ordinateur de bord a donc détecté une température anormalement élevée des ergols et à décider d’annuler le lancement. Si vous souhaitez voir cette annulation assez spectaculaire (les moteurs se sont allumés et ont été éteints une fraction de seconde après) c’est juste ici : https://www.youtube.com/watch?v=DnpJj6DhweU .

A la suite de ce nouvel échec temporaire, le lancement a été décalé jusqu’à 2018. En effet le problème du 12 décembre n’a été découvert que le lendemain et le 15 une anomalie sur l’alimentation en électricité du pas de tir a été découverte. Cette anomalie a été réparé le 16 mais il ne restait plus qu’un jour avant la fermeture de la fenêtre de tir et RocketLab a donc pris la décision de reporter le lancement à l’année suivante. La nouvelle fenêtre de 9 jours s’est ouverte le 20 janvier 2018. Ce même jour, la fusée était en place sur son pas de tir mais des vents en altitude ainsi qu’un bateau dans la zone maritime réservée au lancement ont compromis le vol qui a été à nouveau reporté au lendemain. Décidemment… On arrive donc au 21 janvier, jour pendant lequel toutes les conditions de lancement ont été réunies pour le lancement de la mission Still Testing qui s’est avéré être un véritable succès.

Quatre satellites et un étage secret

Pour ce second vol de test, RocketLab a décidé, avec l’accord des sociétés clientes, d’envoyer trois satellites commerciaux en orbite. Ceux trois satellites font parti de deux familles différentes. La première se nomme Dove et la seconde Lemur-2.

Photo de deux satellites Dove peu de temps après leur largage depuis l’ISS

C’est donc un satellite Dove qui a décollé à bord d’Electron pour rejoindre la constellation du même nom, constellation opérée par la compagnie californienne Planet. L’objectif de cette entreprise est d’imager la Terre rapidement à des fins commerciales. Certains satellites Dove ont été lancés lors de lancements précédents, à partir de 2013 tandis que d’autres ont eu la chance d’être larguées depuis l’ISS et ont donc obtenu leur photo souvenir comme celle ci-contre. Les satellites Dove pèsent environ 5kg et se présentent sous la forme de CubeSats 3U. Ils sont équipés d’imageurs télescopiques pouvant effectuer des images en noir et blanc, couleurs et dans l’infrarouge proche avec une résolution au sol de 3 mètres. Si vous vous souvenez, quatre de ces satellites avaient décollés à bord du vol indien PSLV C40 sous le nom de Flock-3p’ (article parlant de ce lancement ainsi que d’un lancement chinois : https://kerbalspacechallenge.fr/2018/01/14/double-lancement-chinois-et-indien-en-un-jour/ ).

Vue d’artiste d’un satellite Lemur-2 en orbite

Ce sont ensuite deux satellites Lemur-2 qui ont été placés sur orbite par Electron pendant ce vol. Ces nouveaux arrivants permettront d’agrandir leur constellation de mesure de l’atmosphère pour améliorer les prévisions météos ainsi que le trafic maritime opérée par la compagnie Spire. Lemur-2 a été inauguré en 2015 avec quatre premiers satellites lancés par un PSLV et elle compte aujourd’hui 61 CubeSats 3U fonctionnels. En effet, en plus de ces 61 satellites, 12 ont rencontré des problèmes : deux n’ont pas réussi à se déployer en orbite et dix autres ont été perdus lors de l’échec du lancement de Soyuz de novembre 2017. Les Lemur-2 sont habituellement largués par des fusées indiennes PSLV et des Soyuz russes mais aussi par des cargos américains Cygnus après que ces derniers aient ravitaillé l’ISS. Les deux charges utiles de Lemur-2 sont SENSE et STRATOS : le premier est dédié au trafic maritime et le monitoring en servant de relais entre les bateaux en mer et les stations au sol. De son côté, STRATOS étudie l’atmosphère en mesurant l’occultation des signaux GPS. Suivant comment Lemur-2 reçoit le signal de tel satellite GPS, il pourra calculer la température, la pression et l’humidité de l’atmosphère à telles ou telles altitudes. Quatre de ces satellites ont également décollés à bord de la mission PSLV C40 (lien au-dessus).

Humanity Star à côté de Peter Beck

Le PDG de RocketLab, Peter Beck a annoncé trois jours après le lancement qu’un quatrième satellite était présent pendant ce vol. Ce satellite nommé Humanity Star a été crée par la société américaine responsable du lancement. Ce satellite en forme de sphere géodésique est composé de 65 miroirs très réfléchissants. Humanity Star est en rotation rapide sur lui-même pour créer un flash lumineux répété visible depuis le sol. Ce satellite est visible depuis n’importe quel point sur Terre et met 90 minutes pour réaliser une orbite. Cette sphère restera 9 mois en orbite et sera peut-être renouvelé par la suite. Voici l’explication que donne Peter Beck à Humanity Star :

‘’Depuis des millénaires, les Hommes se sont concentrés sur leurs vies et problèmes terrestres. En tant qu’espèce, nous ne regardons les étoiles et ne comparons que rarement notre place dans l’univers à un minuscule grain de poussière dans l’immensité du tout.

L’humanité est une chose finie et nous ne serons pas là pour toujours. Pourtant face à cette insignifiance presque inconcevable, l’humanité est capable de grandes et belles choses quand nous reconnaissons que nous ne sommes qu’une même espèce, responsable de la sécurité de chacun, et de notre planète, tous ensemble. L’Etoile de l’Humanité (Humanity Star) est là pour nous rappeler tout ceci.

Peu importe où vous êtes dans le monde, riche ou pauvre, en conflit ou en paix, tout le monde pourra voir la brillante, clignotante, Etoile de l’Humanité orbiter la Terre dans le ciel de la nuit. Mon espoir est que chaque personne regardant l’Etoile de l’Humanité regardera vers le passé de l’expansion de l’Univers, ressentira en lui la connexion entre nos endroits et pensera un peu différemment à propos de leurs vies, actions et ce qui est important.

Attendez que l’Etoile de l’Humanité soit au-dessus de vous et amenez les personnes que vous aimez dehors pour la regarder et réfléchir. Vous sentirez peut-être la connexion au plus de sept milliards d’autre personnes sur cette planète avec qui nous partageons ce voyage’’ Peter Beck

Kickstage vu depuis le second étage

Pour ce vol, RocketLab a également pu tester leur étage supérieur (Kickstage) propulsé par un petit moteur Curie. Le but de cet étage est de pouvoir modifier l’orbite finale et ainsi larguer des satellites sur des orbites différentes malgré le fait qu’ils aient été lancés sur un même vol. Ce Kickstage permettra de faciliter la mise en place de constellation de satellites et garantira également de rendre utilisable plus rapidement les satellites lancés. Cet étage possède son propre système de contrôle, ses propres antennes, son système électrique dédié et des petits moteurs à azote pour s’orienter. Il peut porter au maximum 150kg de charge utile : masse maximale que peut envoyer Electron sur une orbite héliosynchrone. Le Kickstage a été un succès total et a pu circulariser l’orbite des satellites Lemur-2 après avoir largué le CubeSat Dove. Après sa mission, ce petit étage se désorbite pour éviter d’augmenter le nombre de débris en orbite. Cela constitue un précieux atout du lanceur Electron, qui va fréquemment faire l’objet d’envois multiples : le Kickstage devrait convaincre quelques clients !

RocketLab a donc un premier lanceur fonctionnel et déjà ouvert au commerce. Il vient de montrer au monde qu’Electron est paré à lancer les CubeSats de n’importe qui. Ce lanceur plein de nouveautés technologiques permet aussi de faire entrer la Nouvelle-Zélande dans le monde du spatiale (même si le QG de RocketLab est aux Etats-Unis) en effectuant leurs lancements depuis cet archipel. Souhaitons bonne chance à cette jeune entreprise et espérons que leurs prochains lancements seront aussi remplis de succès.

Vidéo du lancement (largage des batteries du second étage à 21:35) : https://www.youtube.com/watch?v=eg5234BOED8

Sources : RocketLab, HumanityStar

Aurélien Genin

Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.

En cette fin de semaine, deux fusées quelques peu spéciales ont décollés. On a donc eu droit à un décollage d’un lanceur japonais Epsilon mercredi à 17h30 et le lancement d’une fusée Long March 11 vendredi à 5h25. Ces deux lanceurs ont donc envoyé un total de sept satellites.

Epsilon-3

Patch de la mission Epsilon-3

Comme le nom le signifie bien, ce lancement est le troisième vol d’une fusée japonaise Epsilon. Cette fusée de moins de 100 tonnes est capable de placer une charge d’1,5 tonnes en orbite basse terrestre et 590kg en orbite héliosynchrone. Ce lanceur a été mis en place pour prendre suite à la fusée M-V. Ce lanceur similaire quoi que plus puissant était en effet trop coûteux pour le japon. La JAXA (agence spatiale japonaise) a donc décidé de créer une version 50% moins chère : Epsilon était née. Cette fusée est équipée de quatre étages dont les trois premiers utilisent du carburant solide. L’avantage de ce type de carburant est son prix plus faible par rapport à un système plus complexe utilisant des carburants liquides, ainsi que sa poussée importante. Cependant une fois le moteur allumé, il est impossible de contrôler sa poussée ou de l’éteindre. Pour réduire les couts, la JAXA a décidé d’utiliser des pièces qu’elle fabrique déjà pour d’autre lanceurs. Par exemple le premier étage d’Epsilon est un booster auxiliaire de la fusée H-IIA. Un autre exemple est l’absence de stabilisation active sur le troisième étage. En général tous les lanceurs ont un système de stabilisation 3 axes qui permet de les orienter dans la direction voulue et éviter qu’ils ne dérivent. Pour stabiliser le troisième étage sans augmenter le prix, les ingénieurs ont donc installé un système qui va faire tourner l’étage sur lui-même et le garder stable par effet gyroscopique.

Le lanceur peut optionnellement intégrer un quatrième étage PBS (Post Boost Stage) qui utilise un monoergol et donc liquide. La particularité des ergols liquides est qu’ils permettent de contrôler la poussée du moteur et d’éteindre celui-ci quand on veut. Il est donc bien utile en dernier étage car il permet d’affiner l’orbite finale pour qu’elle soit la plus parfaite possible. Ce lanceur est spécial sur deux points :

Photo de l’ascension de la fusée Epsilon. Photo prise par l’artiste japonais Kagaya (@KAGAYA_11949 sur Twitter)

– Au décollage la fusée tourne très vite. Cette manœuvre appelée Gravity turn (que vous connaissez peut-être si vous jouez à KSP) est nécessaire pour un lancement de fusée. En effet pour se mettre en orbite, le satellite doit à la fois prendre de l’altitude mais aussi gagner de la vitesse horizontale, beaucoup de vitesse horizontale (l’ISS se déplace à 28 000 km/h par rapport au sol). Sans cette vitesse, le satellite va retomber sur Terre avant d’avoir compléter une révolution. Le Gravity turn est donc le profil de vol idéal car il combine à la perfection prise d’altitude et prise de vitesse horizontale. Cependant, sur la vidéo du lancement d’Epsilon-3 (condensé du lancement  et animation du vol) on voit la fusée effectuer cette manœuvre très tôt après le décollage.

– La seconde particularité de ce lanceur est la longue durée des phases balistiques. Une phase balistique est une période de temps pendant laquelle le lanceur n’est soumis qu’à une force : la gravité. Pour un lanceur cela représente les moments pendant lesquels les moteurs sont éteints. En général, une fusée ne connaît qu’une phase balistique longue qui se situe entre l’extinction du moteur du dernier étage et son rallumage pour circulariser l’orbite. Cependant, Epsilon a un profil de vol étrange sur ce point. En effet, il y a une phase balistique de près d’une minute entre l’extinction du premier étage et l’allumage du second étage. Une seconde phase balistique d’une minute et demie arrive après l’extinction du second étage. La troisième phase balistique se passe entre l’extinction du troisième étage et le premier allumage du PBS. Celle-ci dure 6min30 et est suivie d’une deuxième attente de 25min pour circulariser l’orbite avec un dernier allumage du PBS.

Malgré ses différences avec les lanceurs plus conventionnels, Epsilon a encore connu un vol réussi et continue sa lancée de sans faute. C’est donc un bon présage pour la suite de l’année 2018 de la JAXA.

Satellite ASNARO-2 tel qu’il sera une fois déployé en orbite.

Il va maintenant être question du satellite qu’a emporté ce lanceur : ASNARO-2. Ce satellite aura pour but d’observer la Terre avec une méthode d’imagerie radar. ASNARO, acronyme de « Satellite avancé équipé d’un nouveau système architectural d’observation », est un projet qui a pour but de développer des satellites de petites tailles (moins de 500kg) qui seraient performants tout en restant légers et peu chers. ASNARO-2 suit le satellite ASNARO qui était équipé d’un système optique pour observer notre belle planète.

Comparaison d’un même lieu pris en photo par ASNARO (optique) et ce à quoi cela ressemblera avec ASNARO-2 (radar)

Ce nouveau satellite utilise un système radar à synthèse d’ouverture pour cartographier la Terre. Ce principe est relativement simple. Une antenne va émettre des ondes radios pour « illuminer » une zone au sol. Ces ondes radios vont se refléter sur le sol et être captée par une seconde antenne sur le satellite (en l’occurrence la grande antenne blanche sur ASNARO-2). Pendant son déplacement, le satellite va capter la réflexion d’un même point au sol plusieurs fois et utilisant les différences entre les deux mesures, il est possible d’obtenir une cartographie topologique du sol. L’avantage d’utiliser des ondes radios est que ces dernières traversent les nuages et aussi l’eau (jusqu’à une certaine profondeur). On peut donc obtenir des images de la Terre en permanence.

ASNARO-2 pèse au total 570kg mais il faut savoir que 220kg sont utilisés par XSAR, le radar à synthèse d’ouverture du satellite. Ce radar développé par Mitsubishi a trois modes de fonctionnement. Le mode Spot offre une résolution de moins d’un mètre mais des images sur des bandes de 10km. Il existe ensuite le mode Stripmap qui a une résolution inférieure à 2m et une épaisseur de bandes de 12km. Le dernier mode nommé ScanSAR prend des images de résolution 16m mais mesurent près de 50km de large. Les 350kg restants du satellite forment la plate-forme. Celle-ci comprend 45kg d’ergols permettant au satellite de s’orienter ainsi que deux panneaux solaires fournissant (en fin de vie, c’est-à-dire au bout de 3 ans) un total de 1300W dont 1200 sont utilisés par XSAR. ASNARO-2 possède également une antenne parabolique qui lui permet d’envoyer des informations avec un débit de plus de 100 mo/s. Toute cette plate-forme, produite par le constructeur NEC, est très similaire à celle utilisée sur ASNARO.

ASNARO-2 a été placé sur une orbite héliosynchrone de 504km et inclinée à 97,4° par rapport à l’équateur. Cette orbite est très similaire à celle d’ASNARO mais l’heure de passage au-dessus de différents lieu est différent. Cette différence va permettre d’effectuer des observations dans des conditions différentes et, à terme, de construire une constellation observant la Terre de différentes manières. Cette formation rappellerait donc Sentinel, la flotte européenne d’observation terrestre.

La JAXA peut se vanter d’avoir réussi un vol parfait avec un décollage depuis la base d’Uchinoura au sud du Japon. Vous retrouverez ci-dessous une description des différents évènements du lancement ainsi qu’un magnifique timelapse du vol pris par l’artiste Kagaya :

Trajectoire du lanceur retracé au sol avec les différents évènements du vol replacé. Tous ces événements sont présentés ci-contre.

Sources : Wikipedia, SpaceFlight101, JAXA, @KAGAYA_11949

CZ-11

Centre spatial de Jiuquan

Cette petite fusée chinoise peut emporter environ 700kg en LEO et 380kg en SSO. Jusqu’à ce jour, seules trois Longue Marche 11 ont été lancés. Le but de cette fusée à carburant solide est de fournir à la Chine un accès d’urgence à l’espace. En effet la CZ-11 peut être prête en environ 10h pour être lancée. La Longue Marche 11 décolle tel un missile depuis un silo placé sur un camion. C’est ce qui donne à ce lanceur son côté aussi spécial. Le lieu de lancement de cette fusée est la zone de lancement de Jiuquan. Ce lanceur utilise deux étages à carburant solide ainsi qu’un étage à carburant liquide placé sous la coiffe. Tout comme Epsilon-3, ce vol était le troisième décollage d’une Longue Marche 11.

Satellite Jilin-1 en orbite

Ce vendredi 19 janvier 2018, à 5h25 (heure française), une Longue Marche 11 a décollé avec à son bord six satellites dont quatre CubeSats. Les deux satellites principaux du vol sont des satellites Jilin 1, en l’occurrence les numéros 7 et 8. La constellation Jilin a pour but l’observation de la Terre commerciale. La CNSA (agence spatiale chinoise) vise pas moins de 60 satellites d’ici 2020 et 138 satellites en 2030. Grâce à cette flotte, la flotte devrait obtenir des images de notre planète qui seront renouvelées très fréquemment, jusqu’à 10 minutes. Cette constellation a commencée sa fabrication en 2015 et ce lancement a envoyé deux satellites supplémentaires ce qui porte le nombre de satellites à 8. En effet, deux premiers satellites ont été lancés en 2015 par une Longue Marche 6 avec à son bord, en plus de ceux-là, deux démonstrateurs pour tester des systèmes qui pourront êtres utilisés sur de futur Jilin-1. En novembre dernier, une nouvelle CZ-6 emmena quatre satellites en plus : la constellation était commencée.

Satellite Xiaoxiang-2

En plus de ces deux satellites, ce sont quatre CubeSats qu’a envoyé CZ-11. Le premier se nomme Xiaoxiang 2, petit CubeSat 6U de 8kg. XX-2 (autre nom de ce satellite) est le deuxième satellite de la constellation du même nom qui vise à développer un système commercial de recherche scientifique. Le premier satellite de cette flotte avait été lancé en orbite comme passagers du second vol de Longue Marche 11. Il était équipé d’un système de caméra stabilisé pour fournir des images stables de la Terre. XX-1 a également servi d’éclaireur pour les futurs CubeSat Xiaoxiang.

Satellite Zhou Enlai

Le second CubeSat de ce vol ne pèse que 2kg et est en configuration 2U. Ce satellite éducationnel a été développé par une école qui a impliqué des élèves de primaire et de collège. Zhou Enlai est équipé d’une caméra HD qui prendra en photo notre planète dans un but d’éducation scientifique. Ce satellite emporte également une expérience qui vise à tester une voile pour ralentir le satellite grâce au peu d’air encore présent à cette altitude pour le désorbiter plus vite.

Satellite KIPP 1

Le prochain satellite nommé KIPP 1 a été développé par Kepler Communications et construit par Clyde Space. Le but de la première compagnie est de construire une constellation de CubeSat 3U pour améliorer les systèmes IoT ainsi que permettre des services de communication inter-satellites. Kepler vise une première flotte de 10 à 15 Cubesats pour peut-être arriver à 150 satellites dans le futur. KIPP-1 sert de démonstrateur technologique à la société et est équipé de panneaux solaires déployables mais aussi de 4 antennes pour communiquer et fournir un accès direct bas-débit ou alors en passant par les stations au sol haut-débit. Le second satellite KIPP devrait être lancé dans le courant de cette année par une fusée indienne : PSLV.

Satellite QTT 1

Le dernier satellite est un prototype de système de communication développé par l’institut de recherche Tianji. Ce CubeSat 6U emporte différents systèmes comme des outils de navigation, des antennes radio amateur, des caméras mais aussi des panneaux solaires déployables. QTT 1 est le premier satellite de ce qui pourrait plus tard devenir une grande constellation.

Globalement, ce vol de Longue Marche 11 est encore un succès. C’est déjà le 4^ème lancement de fusées de la CNSA qui vise près de 40 vols pour l’année 2018. Sur ce vol, les six satellites ont été envoyés sur une orbite héliosynchrone de 500km d’altitude.

Intégration des satellites Jilin-1 7 et 8 sur leur lanceur

Image du lancement de la Longue Marche 11

Sources : SpaceFlight101, Wikipedia, Gunter’s Space

Aurélien Genin

Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.

Cette année commence très fort avec un lancement chinois et un indien le même jour : ce n’est pas moins de 33 satellites qui ont été lancés en orbite ce vendredi 12 janvier 2018. L’agence chinoise a lancé une fusée Longue Marche 3B avec à son bord deux satellites Beidou 3 M. De son côté, l’agence indienne a mis sur orbite un total de 31 satellites avec son lanceur PSLV XL.

Beidou 3 M7 et M8

Image d’un satellite Beidou 3 M. Les couleurs ne sont là que pour aider les ingénieurs à développer le satellite.

La constellation Beidou 3 est un système de positionnement par satellites chinois. Cette constellation est cependant relativement différente du GPS ou même de Galileo. En effet ces deux derniers GNSS (Global Navigation Satellite System = Système de positionnement par satellites), le premier américain, le deuxième européen, ont tous leurs satellites sur des orbites de même altitude mais sur différents plans (6 pour le GPS et 3 pour Galileo). Ces satellites sont positionnés sur une orbite dite moyenne (MEO), d’altitude comprise entre l’orbite basse et l’orbite géosynchrone (de 2 000km à 36 000km). En l’occurrence, les satellites du GPS et de Galileo survolent la Terre à des altitudes respectives de 20 000km et 26 000km.

De leurs côtés, les satellites Beidou 3 sont répartis sur des orbites d’altitudes différentes en plus des différents plans. Avant de parler de manière plus approfondie de cette constellation, il est important de décrire l’histoire de la géolocalisation chinoise. Beidou 3 étant en effet la troisième phase du GNSS chinois.

Couverture au sol de la constellation Beidou 1 après la mise en place du troisième satellite en 2003

Beidou 1 fut la toute première constellation de cette famille. Elle était composée de quatre satellites lancés en orbite géostationnaire au-dessus de la Chine. Cela signifie que les satellites avaient une période orbitale de pile une journée : ils resteront donc toujours au-dessus de la Chine. Les satellites Beidou 1 ont été lancés en orbite de 2000 à 2007. Tous ces satellites sont aujourd’hui hors service (depuis 2009 pour le quatrième, 2011 pour le premier et le deuxième et 2012 pour le troisième).

Couverture au sol de la constellation Beidou 2 en 2012

De 2009 à 2012, l’agence spatiale chinoise (CNSA) a mis en place la constellation Beidou 2. Cette constellation avait pour but d’étendre légèrement la couverture de fonctionnement. Cette seconde famille comprenait cinq satellites géostationnaires au-dessus de la Chine, cinq satellites en orbite géosynchrone (orbite similaire à celle géostationnaire mais dont l’inclinaison peut ne pas être nulle) et enfin cinq satellites en MEO. En plus d’augmenter la couverture (voir ci-contre), la précision du GNSS est devenue plus accrue : elle est passée de 30m à moins de 10m. En plus de ces quinze satellites, la CNSA avait lancé un satellite expérimental en MEO en 2007 et un premier satellite géostationnaire qui s’est avéré défectueux en 2009.

Positionnement des 35 satellites de la constellation Beidou 3 en orbite

A partir de 2015, la CNSA a commencé l’envoi des premiers satellites de la dernière constellation de la famille : Beidou 3. Cette nouvelle et dernière formation de sondes aura pour objectif de transformer Beidou en une nouvelle forme de GNSS. En effet jusqu’à Beidou 2, la constellation ne permettait d’obtenir une position que sur une partie réduite de la Terre. Beidou 3 va permettre à la Chine de devenir indépendante de toute autre nation sur un point de vue géolocalisation dans le monde entier. Pour permettre cette globalité, la CNSA compte envoyer pas moins de 35 satellites en orbite. Ces satellites seront répartis sur différentes altitudes : 27 survoleront la Terre à une altitude de 21 500km et seront distribués sur 3 plans inclinés à 55°. En plus, 5 satellites seront positionnés en orbite géostationnaire de manière à former un pentagone régulier et 3 satellites seront en orbite géosynchrone inclinée à 55° et répartis sur 3 plans. Ce nouveau GNSS global aura une précision de moins de 10m sur la ligne publique et de près de 10cm sur la ligne cryptée (surtout utilisée pour les opérations gouvernementales et militaires).

Photo prise depuis le sol du lanceur Longue Marche 3B pendant son ascension

Le vendredi 12 janvier 2018 à 00h18 (heure française), deux nouveaux satellites de cette constellation ont donc décollé depuis le centre spatial de Xichang. C’est une fusée Longue Marche 3B qui a envoyé les satellites M7 et M8 sur leur orbite. Comme leur nom en « M » l’indique bien, ces deux satellites font partis de la famille des satellites en orbite moyenne. Le lancement a été un succès total, a annoncé la CNSA. Ce lancement chinois annonce une très bonne année en plus du lancement du mardi 9 et du samedi 13. L’agence chinoise prévoit de lancer pas moins de 40 fusées sur l’année 2018 ce qui placerait la Chine n°1 en terme de nombre de décollages de fusées.

PSLV C40

Décollage de la mission PSLV C40

Un peu plus tard dans la journée, une fusée indienne décollait avec à son bord un nombre de satellites très impressionnant au regard des lancements américains ou européens. En effet l’ISRO (Agence spatiale indienne) a envoyée pas moins de 31 satellites à bord d’un lanceur PSLV-XL (Polar Satellite Launch Vehicle). Ce nombre peut sembler très impressionnant mais les indiens sont devenus les spécialistes du lancement d’un grand nombre de passagers. En effet, il est important de rappeler que cette même fusée avait lancé près de 104 satellites l’année dernière, un record ! Cependant, tous ces passagers ne sont pas des satellites aussi imposants que des Beidou M. La flotte envoyée est souvent composée d’un ou deux satellites moyens (environ 500kg) et de nombreux CubeSats (satellites composés d’un ou plusieurs cubes de 10cm et ne pesant pas plus de 50kg).

Nous vous proposons maintenant de décrire tous les satellites de cette flotte, petit ou grand, qui ont décollé à bord de la mission PSLV C40, afin d’avoir un regard précis sur cet envoi aux multiples facettes :

Cartosat 2F : Ce satellite est, comme son nom l’indique, issu de la deuxième génération des satellite Cartosat, il représente la 7ème unité envoyée. Cette famille de satellites est indienne et a pour but de cartographier la Terre en haute définition. Cartosat 2F est une copie quasi exacte des satellites 2C, 2D et 2E avec les mêmes instruments. Cette constellation de seconde génération a été inaugurée en 2007 avec le satellite 2A ayant été lancé par une autre fusée PSLV. Ce satellite hexagonal mesure 2,5 mètres de haut et 2,4 mètres de diamètre et pèse approximativement 710kg. Grâce à ses 4 roues à réactions et ses 8 moteurs de contrôle d’attitude (les fameux RCS pour les connaisseurs de KSP), le satellite peut atteindre une précision de +/- 0,05° en pointant le sol. Cette précision est très importante pour obtenir des photographies précises du sol.	Cartosat 2F
Telesat Phase-1 LEO : également nommé LEO Vantage 1, c’est un prototype de satellite de télécommunication dirigé par TeleSat Canada. Cette unité aura pour but de démontrer la capacité de leur technologie à communiquer en haut débit en utilisant des ondes Ka depuis une orbite basse (d’où le LEO dans le nom du satellite qui signifie orbite basse terrestre). Ce satellite établira donc la preuve du concept pour, à terme, installer une constellation en orbite basse. L’intérêt d’un tel système qui se trouve habituellement en orbite géostationnaire est de réduire la latence : les satellites sont plus proches donc les informations font le voyage en moins de temps. En moyenne les systèmes en GEO (orbite géostationnaire) ont une latence de 250ms et O3b, un autre opérateur utilisant des satellites en MEO, attend une latence de moins de 150ms. En utilisant des satellites en LEO, la latence pourrait descendre vers les 5ms mais le nombre de satellites devra être plus important car ces satellites peuvent communiquer avec le sol sur une plus petite surface. Un premier satellite avait été envoyé en novembre dernier par un Soyuz 2.1b mais un problème de configuration du plan de vol du dernier étage Fregat a résulté en un échec de la mise en orbite et un retour destructeur sur Terre pour les satellites. Celui qui vient d’être lancé est bien plus petit et plus léger que le premier (65 x 65 x 72cm et 100kg). L’agence canadienne a eu plus de chance sur ce second vol et va maintenant pouvoir commencer les tests !	Telesat LEO Phase 1
MicroSat-TD : Ce microsatellite développé par l’ISRO va permettre d’observer la Terre en noir et blanc, en couleur et dans l’infrarouge proche. Ce petit satellite de 120 kg va réaliser ses observations sur une orbite anormalement basse pour un satellite non-CubeSat : 359km (plus bas que l’ISS !). Cette orbite basse va permettre des photos de meilleure résolution car le satellite sera moins loin de la Terre mais MicroSat-TD devra effectuer régulièrement des allumages de moteurs pour éviter de descendre trop bas et brûler dans l’atmosphère plus dense. L’Inde n’est cependant pas la première nation à envoyer un satellite sur une orbite si basse. La Chine avait envoyé Kuaizhou-1 sur une orbite de 295km en 2015 et le Japon a envoyé SLATS à 250km en fin 2017.	MicroSat-TD
INS-1C : INS-1C est la troisième unité d’une série de nanosatellites développés par l’ISRO. Ces satellites sont conçus pour contenir différentes petites expériences pour un vol de courte durée dans les conditions extrêmes de l’espace. INS-1C mesure 24,5 x 22,7 x 21,7cm et pèse seulement 11kg. Il est équipé de deux petits panneaux solaires déployables qui vont permettre de l’alimenter lui et ses expériences en électricité pendant tout leur séjour dans l’espace. En parlant de passagers, l’expérience qu’a emportée INS-1C est un démonstrateur technologique d’une caméra multispectrale miniature. Cette caméra nommée MMX-TD a été développé par le Centre des applications spatiales (SAC), agence indienne qui développé des instruments scientifiques pour l’ISRO.	INS-1C
ICEYE POC-1 : ICEYE est la première constellation de microsatellites au monde à cartographier la Terre entière en temps réel en imagerie radar. Cette constellation opérée par la compagnie finlandaise du même nom permet, grâce à l’imagerie radar, d’observer le sol terrestre que ce soit de jour comme de nuit, qu’il y ait des nuages ou non. Un autre avantage du radar est sa capacité à définir la topographie du sol. La masse de ces satellites est de 61kg et l’antenne radar, une fois déployée, mesure 3,2m d’envergure. ICEYE a également conclu un contrat pour 21 lancements de fusée Vector-R (fusée d’une start-up du même nom qui commence à faire voler des fusées dont l’objectif est la mise en orbite de microsatellite). Ce satellite est le premier prototype de l’agence finnoise qui a pour but d’en envoyer trois en 2018 pour vérifier leur concept.	ICEYE POC-1
Carbonite-2 : Ce microsatellite développé par Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL) est un démonstrateur technologique qui servira de base à la constellation Earth-i. Cette constellation, qui devrait être opérationnelle en 2019, offrira des vidéos hautes résolutions de notre belle planète. Le premier satellite Carbonite a été lancé à bord d’une autre fusée PSLV en juin 2015 sous un secret le plus total : il était nommé CBNT-1 et la seule information connue était son caractère expérimental. Le petit satellite britannique possède un télescope de 25cm pour imager la Terre avec une résolution de 1,5m. Earth-i a commandé à SSTL les cinq premiers satellites de la constellation pour novembre 2017 pour les lancer sur un même vol en 2019 et ainsi commencer pleinement la construction de cette constellation.	Carbonite-2
Arkyd-6 : Arkyd-6 est le deuxième satellite de test de Planetary Ressources. L’objectif de la compagnie est de développer des outils pour explorer de potentielles ressources dans des astéroïdes et développer les technologies nécessaires à leur minage. La compagnie a décidé d’installer dans un premier temps des petits satellites en orbite terrestre pour vérifier leur technologie et plus tard envoyer de véritables télescopes spatiaux pour effectuer de plus amples analyses. En 2013, Planetary Ressources recueille 1,5 millions de dollars pour financer leur satellite Arkyd-100. Ce financement est dû en partie au service « Selfie dans l’espace » qui consistait à afficher une image des supporters sur un petit écran et prendre cet écran en photo avec la Terre en fond. Arkyd-6 va tester les nouveaux systèmes et les nouveaux capteurs qui seront utilisés sur de prochains satellites. La charge utile du satellite est une caméra infrarouge qui permettra plus tard de détecter la présence d’eau et de créer une carte thermique des astéroïdes.	Arkyd-6
PicSat : Cocorico ! Le petit satellite français de la liste, PicSat, est un CubeSat 3U (3 cubes de 10cm de côtés les uns sur les autres) développé par le Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA), l’Observatoire de Paris et trois universités. Ce petit satellite a une mission qui peut sembler assez complexe aux premiers abords : Analyser le transit de l’exoplanète Beta Pictoris b devant son étoile avec un télescope pas plus puissant que la lunette de Galilée. Ce défi technologique permettrait de réaliser un bond de géant dans la miniaturisation et autoriserait plus facilement l’étude des exoplanètes (moins cher, moins complexe, moins gros). Pour s’orienter précisément vers cette planète, PicSat utilise trois roues à réaction ainsi que trois magnéto-coupleurs. Ces trois derniers sont des électro-aimants qui s’alignent avec le champ magnétique terrestre quand ils sont activés. Notre petit satellite de seulement 4kg était d’ailleurs très content d’arriver dans l’espace et a pu communiquer avec l’Observatoire de Paris très peu de temps après sa mise en orbite. Si vous désirez pour plus d’infos pendant sa mission, allez voir le compte @IamPicSat sur Twitter.	PicSat
Corvus-BC 3 : Corvus-BC 3 est le 3ème CubeSat 6U (10 x 20 x 30cm) de la constellation Landmapper-BC. Cette constellation, dirigée par Astro Digital, va observer la Terre en haute résolution pour générer des données à but commercial et scientifique. Cette flotte sera constituée de dix satellites identiques à celui-ci mais vingt autres, dans une configuration HD, seront ajoutés pour obtenir des images de la Terre entière d’une résolution moyenne tous les jours et d’une résolution de 2,5m tous les trois ou quatre jours. Corvus-BC possède trois caméras dans trois domaines différents : une dans l’infrarouge proche, une dans le rouge et une dernière dans le vert. Ce satellite de 11kg possède également une antenne en bande Ka qui peut émettre un faisceau de 10,6° ce qui nécessite une précision assez importante pour l’envoi des données. Chaque jour, Corvus B capturera 1,2 TB de données. Avec la configuration HD, cette capacité passera à 15TB par jour grâce à une antenne plus efficace. 15TB équivaut à 25 millions de km² par jour : pour vous donner un ordre d’idée, c’est comme si ces satellites faisaient une carte de la Russie et des Etats-Unis en un jour.	Corvus-BC 3
CICERO-7 : Ce CubeSat 6U fait partie de la constellation du même nom et en est le 7ème membre. CICERO sera composé de plus de 24 satellites qui effectueront des mesures sur l’atmosphère terrestre et l’étude de la surface au travers de la réflexion des signaux GPS et Galileo. Cette constellation est opérée par GeoOptics Inc. et l’entreprise Tyvak Nano-Satellite Systems Inc. agit comme l’entrepreneur principal. Le principe de fonctionnement de ce satellite est assez basique : les satellites CICERO vont recevoir un signal direct des satellites GPS et quelques fractions de secondes plus tard un signal qui aura rebondit sur la surface et même potentiellement des signaux qui auront été déviés par l’atmosphère. En utilisant tous ces différents signaux, il est possible d’obtenir des informations sur les propriétés du sol et de l’atmosphère. Comme la plupart des CubeSats 6U, CICERO-7 pèse une dizaine de kilogrammes.	CICERO
CANYVAL-X 1&2 : CANYVAL-X est un CubeSat en deux parties développé par le centre Goddard de la NASA, l’institut de recherche aérospatiale de Corée et l’Université Yonsei de Corée. Ces deux CubeSats ont pour but de démontrer un système d’alignement parfait entre deux satellites qui pourrait permettre de créer un télescope spatial virtuel avec une distance focale très longue. Cette longue distance focale permettrait des avancées très significatives dans le domaine de l’astrophysique. La mission CANYVAL-X est constitué d’un CubeSat 2U nommé Tom et d’un CubeSat 1U nommé Jerry. Ces noms sont en référence au dessin-animé américain Tom et Jerry avec le chat Tom chassant en permanence la souris Jerry. Lors du lancement, les deux CubeSats étaient attachés l’un à l’autre et ne sont séparés qu’une fois libres dans l’espace. Tom et Jerry peuvent aussi servir d’observateurs du Soleil avec un satellite qui occulte notre étoile tandis que le second regarde la couronne solaire ou de potentielles comètes.	CANYVAL-X
CNUSail-1 : CNUSail-1 est un satellite qui se trouve sous la forme d’un CubeSat 3U mais qui une fois dans l’espace fera près de 2m. Comment est-ce possible ? Ce satellite est en fait un prototype de voile solaire. Cette voile fonctionne sur le même principe qu’une voile conventionnelle sur Terre sauf qu’ici au lieu d’utiliser le vent classique on utilise le vent solaire (particules à haute énergie éjectées par le Soleil). Les voiles solaires pourraient servir de système de propulsion passive pour des petits satellites. Elles pourraient permettre de les placer sur une orbite plus haute ou inversement à les freiner et les faire rentrer dans l’atmosphère une fois leur mission finie. Au total ce satellite ne pèse pas plus de 4kg et la toile ne mesure que 0,25µm d’épaisseur (0,25 millièmes de millimètres).	CNUSail 1
KAUSAT-5 : Ce petit CubeSat 3U développé par l’université d’aviation coréenne a pour objectifs primaires l’observation de la Terre dans les infrarouges proches et la mesure des radiations reçues en orbite basse terrestre. Ce satellite sert aussi de test sur terrain aux composants fabriqués par le laboratoire de recherche en systèmes spatiaux. KAUSAT-5 déploiera ses quatre panneaux solaires dans l’espace. Il comporte également un bouclier solaire pour protéger la caméra infrarouge ainsi qu’un compteur Geiger pour mesurer les radiations en orbite.	KAUSAT-5
SIGMA : SIGMA est un CubeSat 3U sud-coréen développé par l’Université Kyung Hee qui a pour mission d’étudier le champ magnétique global de la Terre et les radiations reçues. Cependant, l’étude magnétique est classée comme secondaire et c’est l’étude des radiations en LEO qui sera prioritaire. Cette étude se réalise en mesurant le spectre de transfert d’énergie linéaire (LET) et en calculant ensuite l’équivalent radioactif sur un humain en orbite. La chambre de mesure de ce spectre se trouve en haut du satellite (voir image ci-contre).  Le magnétomètre, de son côté, se trouve sur un long bras déployable pour pouvoir le placer le plus long possible du magnétisme créé par le satellite lui-même. Ce principe de bras est utilisé sur toutes les sondes possédant un magnétomètre pour éviter de brouiller le signal : Cassini en avait un par exemple.	SIGMA
STEP Cube Lab : Ce Cubesat 1U (10 x 10 x 10cm) développé par l’Université Chosun en Corée du Sud est montré comme un démonstrateur technologique fondamental. Son but est de tester différents systèmes permettant de sauver un petit satellite qui n’aurait pas encore effectuer sa mission principale mais qui aurait eu un problème. Il y a cinq mécanismes qui seront testés par STEP. Le premier est le système MEMS qui consiste en un propulseur à poudre comme les boosters de fusée mais qui, grâce à sa composition, s’éteindra dès lors que l’allumeur électrique sera éteint. Ce propulseur permettrait à des satellites d’ajuster leur orbite si cette dernière n’était pas celle désirée. Il y a ensuite des radiateurs à émittance variable. Ces radiateurs constituent un mécanisme développé il y a peu pour contrôler la température d’un petit satellite qui n’a pas la place d’intégrer un plus gros système de gestion thermique. Un autre système testé par STEP sera une technologie d’urgence dans le cadre du contrôle thermique du CubeSat. Cette expérience aura pour but de faire passer les fluides de refroidissement avec un écoulement oscillatoire dans les tubes pour éviter de dégrader ceux-ci trop vites comme l’ont montré des tests au sol. La quatrième expérience, nommée CPV, est un système qui a pour but de générer de l’électricité de manière compacte en concentrant les rayons de notre étoile sur un petit panneau solaire. La dernière expérience va viser à démontrer un système de déploiement d’éléments du satellite. En effet, les CubeSats sont petits et doivent donc souvent déployer leurs expériences et panneaux solaires. Ce nouveau mécanisme fonctionne avec un fil en nylon qui retiendrai l’expérience une fois larguée par un ressort.	STEP Cube Lab
Fox 1D : Fox 1D est un Cubesat 1U développé par AMSAT pour effectuer des tests de technologies et des radios amateurs dans l’espace. Ce satellite, troisième de la famille à prendre son envol, emporte en son sein trois expériences développées par le département de physique et d’astronomie de l’Université d’Iowa, par Virginia Tech et par l’école américaine Pennsylvania State-Erie. Ses trois charges utiles sont : un capteur de radiation pour effectuer une carte de celles-ci en orbite basse ; un prototype de caméra de Virginia Tech ; une expérience sur les gyroscopes électroniques. La charge utile principale, celle installée par AMSAT, est une grande antenne qui permettra aux amateurs radio de tester leurs systèmes au sol en communiquant avec Fox 1D.	Fox 1D
Flock-3p’ : Il y avait quatre de ces satellites à bord du lanceur PSLV ce vendredi. Ces derniers rejoindront la famille Dove, constellation déployée par la compagnie californienne Planet. L’objectif de cette entreprise est d’imager la Terre rapidement à des fins commerciales. Certains satellites Dove ont été lancés lors d’autres lancements à partir de 2013 tandis que d’autres satellites ont eu la chance d’être larguée depuis l’ISS et ont donc obtenu leur photo souvenir comme celle-ci-contre. Avant 3p’, la société Planet a envoyé un total de 315 satellites opérationnels. Vous vous souvenez du largage de 104 satellites en un lancement de PSLV ? Et bien dans cette centaine de satellites, il y avait près de 88 Flock-3p. Les satellites Flock-3p’ pèsent environ 5kg et sont sous la forme de CubeSats 3U. Ils sont équipés d’imageurs télescopiques pouvant effectuer des images en noir et blanc, couleur et dans l’infrarouge proche avec une résolution au sol de 3 mètres. Les satellites Doves évoluent en permanence et même au sein d’un lancement commun, tous les satellites ne sont pas forcément identiques.	Flock-3p’
Lemur-2 : La compagnie Spire a construit quatre satellites Lemur-2 pour ce vol. Ces nouveaux arrivants permettront d’agrandir leur constellation de mesure de l’atmosphère pour améliorer les prévisions météos ainsi que le trafic maritime. Lemur-2 a été inauguré en 2015 avec quatre premiers satellites lancés par un PSLV et elle compte aujourd’hui 59 CubeSats 3U fonctionnels. En effet, en plus de ces 59 satellites, 12 ont rencontré des problèmes : deux n’ont pas réussi à se déployer en orbite et dix autres ont été perdus lors de l’échec du lancement de Soyuz de novembre 2017. Les Lemur-2 sont donc largués par des fusées indiennes PSLV et des Soyuz russes mais aussi par des cargos américains Cygnus après que ces derniers aient ravitaillé l’ISS. Les deux charges utiles de Lemur-2 sont SENSE et STRATOS. Le premier est dédié au trafic maritime et le monitore en servant de relais entre les bateaux en mer et les stations au sol. De son côté, STRATOS étudie l’atmosphère en mesurant l’occultation des signaux GPS. Suivant comment Lemur-2 reçoit le signal de tel satellite GPS, il pourra calculer la température, la pression et l’humidité de l’atmosphère à telles ou telles altitudes.	Lemur 2
DemoSat-2 : Ce satellite dont ne nous savons pas grand-chose est un CubeSat 3U américain qui va tester un système de radio UHF. Nous ne connaissons malheureusement pas l’opérateur de ce satellite.	Demosat-2
MicroMas-2 : MicroMas-2 est le raccourci pour Microsatellite pour l’étude des micro-ondes atmosphériques. Ce satellite américain est un CubeSat 3U équipé d’un radiomètre et est la suite logique au satellite MicroMas-1 qui avait démontré le bon fonctionnement des systèmes internes du satellite mais qui n’avait pas pu obtenir de données à cause d’un problème de transmetteur. Ce projet est sous le contrôle du MIT/LL (Institut de Technologie du Massachussetts / Laboratoire Lincoln), du MIT/SSL (Laboratoire des systèmes spatiaux) et de l’Université de Amherst et sous le financement de l’US Air Force et de la NOAA (Administration atmosphérique et océanique nationale). La charge utile principale de MicroMas-2 est un radiomètre qui va effectuer des mesures de l’atmosphère telles que la température et l’humidité.	MicroMAS-2
Tyvak-61C : Ce démonstrateur technologie développé par la compagnie californienne Tyvak Nano Satellite Systems a une mission d’astronomie à effectuer en orbite. Son objectif principal va être de cataloguer la variabilité des étoiles lumineuses. Ce CubeSat 3U est basé sur la famille de satellite de la compagnie : Endeavour. Il est équipé de quatre panneaux solaires ainsi que de traqueurs stellaires pour déterminer son orientation une fois dans l’espace et de trois roues à réaction et trois magnéto-coupleurs pour s’orienter.	Tyvak 61C
SpaceBEE : La mission PSLV C40 a mis sur orbite une flotte de quatre satellites SpaceBEE. Ces CubeSats 0,25U (10 x 10 x 2,5cm) sont des démonstrateurs technologiques qui vont tester des communications réciproques entres satellites et un système de relais d’informations utilisant des nano satellites. Si ce système est prouvé, il pourrait mener à des constellations de satellites minuscules qui nous fourniraient un accès Internet dans le monde entier. Chaque SpaceBEE a sa propre pair d’antennes VHF/UHF qu’il déploie une fois en orbite.	SpaceBEE

Evènements principaux du vol PSLV C40

La mission PSLV C40 est un succès total pour l’agence spatiale indienne ! Cela montre au monde entier que l’Inde est de retour dans l’aventure spatiale même si elle a connu un échec en fin d’année dernière. Souhaitons tous bonne chance aux différents satellites qui sont maintenant seuls dans le vide de l’espace.

Tracé au sol de la trajectoire du lanceur PSLV C40

Sources : ISRO, Wikipedia, NasaSpaceflight, Spaceflight101, CNSA

Aurélien Genin

Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.

Patch officiel de la mission Zuma

C’est donc SpaceX qui ouvre le bal des lancements de l’année 2018 avec un vol d’une nouvelle Falcon 9. Ce lanceur a décollé le 8 janvier à 2h00 (heure française) avec à son bord… Zuma ! Ce satellite quelque peu spécial a été mis en orbite avec succès par la compagnie américaine privée.

Zuma est un satellite très secret : on ne sait vraiment rien de lui contrairement à d’autres lancements secrets comme les missions NROL ou X-37B qui laissent percer quelques informations. En effet, l’office national de reconnaissance américain (NRO) communique un minimum sur leurs satellites en donnant un numéro de mission comme pour NROL-42 ou NROL-76 (ce dernier a d’ailleurs été lancé par SpaceX, à la mi-2017), ce qui nous permet de légitimement douter du fait que Zuma ait été commandé par la NRO. Et effectivement, nous n’avons même pas connaissance de l’origine de cette commande : le seul point qui échappe au mystère est le constructeur du satellite, Northrop Grumann. Vous pouvez d’ailleurs voir sur les images ci-contre et ci-dessous que seul ce nom d’entreprise apparait sur la coiffe.

Falcon 9 sur le pas de tir 39A en novembre

Northrop Grumann est une compagnie américaine qui produit des satellites mais aussi des missiles et des avions militaires pour le compte de l’US Air Force. C’est donc cette agence qui a fabriqué Zuma et s’est chargé d’acheter le vol sur Falcon 9. Cependant, la grande inconnue reste donc l’entreprise qui profitera de ce satellite. Il est possible voire probable que ce satellite soit chargé de sécurité gouvernementale.L’autre point connu de la mission, c’est son orbite finale. On sait que le satellite a été lancé sur une orbite dite basse, c’est-à-dire qu’il évolue à une altitude moyenne d’environ 1 900km.

Son orbite est également inclinée à environ 50° par rapport au plan équatorial. Cette inclinaison n’est pas sans rappeler celle de la Station Spatiale Internationale mais les similarités s’arrêtent là, cette dernière n’étant située qu’à 400km d’altitude. On sait également que cette orbite n’a pas à être parfaite. En effet la fenêtre de tir de la Falcon 9 durait deux heures (de 1h00 à 3h00). Cette fenêtre de tir longue contraste avec des fenêtres de tir pour d’autres vols comme celui du cargo Dragon CRS-13 pour lequel la fenêtre ne dépassait pas la seconde.

Falcon 9 sur le pas de tir 40 en janvier

En parlant de temps, le vol du satellite Zuma a été de très nombreuses fois repoussé. Il aurait dû décoller le 16 novembre 2017 du pas de tir 39A de Cape Canaveral. Malheureusement, des vents en altitude sont détectés et le vol est repoussé de 24h. Le lendemain, c’est la coiffe qui a un problème : une des valeurs de télémétrie n’est pas bonne. Nouvelle échéance ! Le 18, le problème n’était toujours pas résolu et SpaceX annonce un report jusqu’à nouvel ordre et dans la journée, le lanceur est ramené au hangar. Petit fait amusant, SpaceX n’avait jamais lancé de fusées pendant un mois de novembre et celle-ci aurait dû être la première : vous l’avez deviné, la malédiction se perpétue et à ce jour, aucune Falcon 9 n’a donc décollé pendant un mois de novembre.

Le report a donc fait glisser le lancement jusqu’à début janvier et c’est donc le 3 que l’on voit le booster sortir du hangar. Seul le premier étage du lanceur est sorti pour aller sur le pas de tir SLC-40. Ce pas de tir avait été remis en service pendant cette longue phase d’attente, suite à l’accident d’un Static Fire pour le moins explosif, et n’a connu avant ce lancement qu’un seul vol : celui du cargo CRS-13. Ce 3 janvier, le booster a effectué un test WDR qui consiste à remplir le booster en carburant pour vérifier l’intégrité de l’étage, le Static Fire de ce lancement ayant déjà été réalisé en Novembre, pendant la première campagne de tir. Un autre test de remplissage fut requis deux jours plus tard suite au report du 6 au 7 janvier, à cause de nouveaux vents en altitude, pour finalement s’envoler le 8 janvier 2018.

Comme tous les vols de fusée, une aire est réservée au lancement pour éviter que des avions et des bateaux ne soient dans cette zone et ne risque de recevoir un débris. Ceci est la zone restreinte pour Zuma

Pendant le live, nous n’avons eu des informations que du premier étage ce qui est logique pour un vol secret qui ne laisse fuiter que les informations non capitales ou facile à déterminer par ailleurs. Après avoir propulsé le second étage et la coiffe, le booster est revenu se poser à Cape Canaveral sur la zone LZ-1. Ce retour s’est effectué en 3 étapes principales : juste après la séparation du second étage, le booster s’est retourné et a allumé trois de ses neufs moteurs pour modifier sa trajectoire et revenir à la LZ-1. Quelques minutes après (comme vous pouvez le voir sur la timeline ci-dessous), l’étage procède à un nouvel allumage pour se ralentir et éviter de trop chauffer pendant la rentrée. Finalement, un seul moteur est rallumé pour effectuer le freinage final et atterrir en douceur. Ces trois allumages se nomment respectivement : Boostback burn, Entry burn et Landing burn.

Voici maintenant la timeline du lancement avec tous les évènements importants avant et pendant le vol :

SpaceX a annoncé que le vol était un succès et le premier étage a été récupéré sans souci ! Ce vol annonce une bonne année 2018 pour le spatial !

Photos du lancement :

Décollage de la mission Zuma	Photo prise au Max-Q, c’est-à-dire au moment auquel la pression de l’air est la plus importante sur le lanceur
Juste avant l’extinction du premier étage et la séparation du second étage	Boostback burn vu depuis le premier étage. On voit d’ailleurs le second étage au fond
Entry burn vu depuis le premier étage. On voit d’ailleurs les grid fins (les petites grilles à gauche des flammes) qui se sont déployées entre le boostback burn et l’entry burn	Extinction de l’entry burn vu depuis le sol. On voit bien que seuls trois moteurs s’étaient allumés
Atterrissage du premier étage vu depuis celui-ci !	Photo avec une exposition de 8 minutes qui permet de voir les différents allumages de moteurs

Sources : SpaceX, SpaceFlight Now

Aurélien Genin

Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.

Trois jours après le magnifique teaser d’Elon Musk (photos de la Falcon Heavy au hangar) et une minute après le tir d’une fusée H-IIA japonaise, une Falcon 9 décollait. A son bord ? Les satellites 31 à 40 de la constellation Iridium NEXT. Cette fusée est partie de Californie et plus précisément de la base militaire de Vandenberg (pas de tir SLC-4E) à 2h27.

Couverture des satellites Iridium (identique à la nouvelle). En Jaune : 1 satellite visible, en orange : 2 satellites visibles, en rouge plus de 2 satellites.	Les satellites Iridium NEXT sont les remplaçants de la constellation Iridium. Ils permettent d’offrir une communication téléphonique au monde entier. Iridium a décidé de remplacer les anciens satellites car ils commençaient à se faire vieux : en plus des éventuelles défaillances liées à l’âge, de nouvelles technologies plus efficaces ont été développées. Pour permettre une télécommunication mondiale, les satellites Iridium NEXT sont placés sur des orbites circulaire de 780km d’altitude, réparties sur six plans qui permettent d’avoir en permanence au moins un satellite au-dessus de chaque personne. Ces orbites sont quasi-polaire : elles sont inclinées à 86,4°.
A terme, cette nouvelle constellation contiendra 81 satellites : 75 en orbite (tous lancés par SpaceX) et 6 en réserve au sol qui pourront remplacer un satellite défectueux. Les satellites Iridium seront quant à eux désorbités après avoir été placé sur une orbite de stockage, chaque Iridium Next assurant la continuité du satellite qu’il remplace : on parle de « slot ». Iridium Corporation avait, en juin 2010, commandé cette constellation à Thales Alenia Space pour 2,1 milliards d’euros. Les satellites devraient être entièrement déployés d’ici milieu 2018.	Vue d’artiste d’un satellite NEXT en orbite.
Patch Iridium de la mission	Chaque satellite pèse environ 800kg au décollage mais une base tient les dix satellites en un bloc. Cette dernière pèse environ 300kg ce qui porte la charge utile totale de ce vol à environ 8,3t. Cette masse reste bien en dessous du maximum du lanceur. En effet, une fusée Falcon 9 peut envoyer jusqu’à 22.8t en orbite basse équatoriale. Toutes les unités comportent deux panneaux solaires, réalisés par RUAG Space, capable de tourner sur un axe pour rester face au Soleil afin d’assurer l’approvisionnement électrique des systèmes. A bord d’un satellite Iridium NEXT, on trouvera justement 4 batteries Li-ion de 5,6 Ah qualifiées pour l’espace pour stocker l’énergie et être en mesure de la restituer pendant les phases d’ombre. On arrive donc à une capacité totale de 22,4 Ah grâce à ces batteries conçues dans une usine Saft à Poitiers et qui sont étudiés pour durer au moins 12 ans.
On compte aussi un grand nombre d’antennes sur le satellite : la première est une antenne active complexe qui permet au satellite de communiquer avec les bases au sol afin de surveiller et monitorer les activités de l’unité. La seconde est une antenne active en bande L qui délivre 1,5 Mb/s sur un rayon de 4 500km au sol grâce à ses 48 faisceaux. C’est cette dernière qui permet de transmettre une communication téléphonique dans le monde entier mais d’autres antennes en bande Ka sont également utilisées pour les liaisons inter-satellites ainsi qu’en complément de communication avec le sol.	Patch Aireon de la mission
Patch SpaceX de la mission	Grâce à ces satellites, des entreprises tierces disposent d’une nouvelle possibilité qui n’était pas présente sur les anciens Iridium : celle d’implanter leur propre charge utile aux unités. Celle-ci ne doit pas dépasser 50kg par satellite et bénéficie d’une puissance électrique de 50 à 200W. Pour implanter cet ajout commercial, il faut payer à Iridium 7 millions d’euros et un coût annuel d’exploitation de 1,5 millions d’euros. Ces charges utiles additionnelles, limitées à une par satellite, auraient pu être construites par le CNES ou Thales Alenia Space mais Iridium a conclu un contrat permanent avec Aireon. C’est donc Aireon qui remporte l’exclusivité et s’offre le droit d’implanter une charge utile ADS-B sur chaque Iridium NEXT. Cette charge est un système de surveillance du trafic aérien qui fournit aux bases au sol la position (basée sur le même fonctionnement que le GPS ou Galileo) de chaque avion équipé en conséquence ainsi que d’autres données.
Le premier lancement de satellites Iridium NEXT a eu lieu le 14 janvier 2017. Ce nouveau lancement, le quatrième, a mis en orbite les satellites 31 à 40 et réutilisait un étage ayant déjà volé pendant la mission Iridium NEXT II. Depuis le premier lancement de satellites Iridium NEXT le 14 janvier 2017, SpaceX a ainsi envoyé la moitié des satellites de la constellation. SpaceX a donc commencé et terminé l’année 2017 avec des lancements de satellite Iridium NEXT, une belle année pour l’entreprise privée ! Entre ces deux vols de Falcon 9, 15 autres de ces fusées ont décollé ce qui porte à 17 le nombre de lancements de Falcon 9 cette année. Le prochain lancement qu’on attend avec impatience c’est la Falcon Heavy. D’après les dernières informations et photos du lanceur mais aussi de la charge utile (la voiture personnelle Tesla Roadster d’Elon Musk, leur dernier modèle annoncé et présenté), le lancement devrait avoir lieu en janvier prochain. Espérons que le vol se passe bien, ce qui n’est pas gagné aux dires du big boss lui même !	Intégration des 10 satellites dans la coiffe

Le booster a donc connu son deuxième décollage mais pas de nouvel atterrissage. Rien n’est sur concernant le motif de cet « abandon », mais c’était voulu à l’avance comme l’indiquent quelques éléments. On pourra supposer que SpaceX voulait tester un nouvel angle de rentrée et/ou un logiciel interne, en tirant parti du fait que la version de cet étage est dépassé. il s’agit en effet d’un Block 3 alors que SpaceX s’apprête à achever la version Block 5. Ce booster aurait donc pris de la place inutilement, en présentant une hétérogénéité dans le parc des premiers étages de l’entreprise. Le booster a probablement atterri en douceur dans l’Océan Pacifique comme pour simuler un véritable atterrissage : en effet, le booster disposait des grid fins (les grilles que l’on voit se déployer après la séparation et permettant son guidage en phase de réentrée) en aluminium tout en étant dépourvu de ses jambes. Sans ces dernières, le booster ne peut pas atterrir mais la présence des ces ailettes accentue l’idée que l’étage n’ai pas été abandonné après la séparation : SpaceX a l’habitude de déshabiller ses lanceurs d’une partie de ses outils de récupérations, s’il n’en est pas fait l’usage.

Pour terminer cet article, revenons sur la Timeline du lancement. Quelques jours avant le vol, le booster avait réalisé son test d’allumage statique. Ce test, maintenant habituel, permet à SpaceX de vérifier que le premier étage fonctionne sans souci. Voici la suite des évènements avant et pendant le lancement ainsi que quelques images du vol :

Le lancement a donc été une réussite totale et marque une fin de très belle année 2017 pour SpaceX. Aucun échec que ce soit au lancement ou à l’atterrissage. Le seul point négatif est que SpaceX souhaitait lancer 20 Falcon 9 cette année mais ’’seulement’’ 17 ont été tirées.

Sources : SpaceX, Iridium Corporation, Thales Alenia Space, Wikipedia

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Aurélien Genin

Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.