KerbalSpaceChallenge

Le vendredi 11 mai 2018, une Falcon 9 s’élançait depuis Cape Canaveral. Cependant cette dernière était bien différente des versions habituelles : l’interétage est noir, ainsi que les jambes ou encore les grid fins. La raison à toutes ces différences ? Ce lanceur a connu de nouvelles modifications mais ce seront surtout ses dernières évolutions majeures. A bord de ce vol inaugural de la dernière version de la Falcon 9 nommée Block 5, on trouvait le tout premier satellite de communication du Bangladesh : Bangabandhu-1.

 

 

Bangabandhu-1

Ce satellite bengali a deux buts majeurs : améliorer la communication en bande Ku et C en Asie du Sud-Est mais aussi montrer que le Bangladesh sait développer des objets spatiaux. On retrouve cette fierté nationale dans le nom du satellite mais aussi dans la date de lancement initialement prévue.

 

 

Bangabandhu vient du nom de celui qui est considéré comme le père du Bangladesh : Sheikh Mujibur Rahman surnommé Bangabandhu. C’est grâce à lui et son parti que le Bengladesh a pu devenir indépendant du Pakistan et que le nouveau pays a pu créer sa propre république. Mujibur Rahman est le premier président du Bangladesh puis le second premier ministre et enfin le quatrième président du Bangladesh avant de se faire tuer en 1975 lors d’un coup d’Etat. En hommage à cet homme, élu en 2004 par la BBC comme « plus grand bengali de tous les temps », le premier satellite bengali a été nommé Bangabandhu.

 

 

Les bengalis avaient proposé à SpaceX mais aussi à Arianespace de lancer leur satellite. Ils voulaient que ce lancement se fasse le 16 décembre 2017, jour de la fête nationale au Bangladesh en hommage à la reconnaissance de leur indépendance le 16 décembre 1971. Arianespace a répondu en étant très honnête et en leur avouant que le satellite ne pourra jamais être lancé ce jour-ci avec eux. En effet Ariane 5 emporte toujours deux satellites et il n’y avait aucun autre satellite prêt à décoller à cette date. C’est donc SpaceX qui a eu ce contrat mais comme vous pouvez le remarquer le lancement n’a pas eu lieu le à cette date, malheureusement pour le Bangladesh.

 

 

Pour améliorer la communication dans l’Asie du Sud-Est, Bangabandu-1 est équipé de pas moins de 26 transpondeurs en bande Ku et 14 en bande C. Le satellite sera placé sur une orbite géostationnaire dans la position de longitude 119,1°. Pour faire simple, si vous alleiz à Balikpapan en Indonésie, Bangabandhu-1 serait situé 36 000km quasiment parfaitement au-dessous de vous. Ce satellite a été désigné et construit en France par Thales Alenia Space et il possède une durée de vie de 15 ans. Cette entreprise française a utilisé la structure Spacebus 4000B2 comme base du satellite. Cette structure accorde aux transpondeurs et autres systèmes de bord une puissance électrique de 6kW. Au total, Bangabandhu-1 pèse 3,7t.

 

Falcon 9 Block 5

D’habitude, le lanceur est toujours une part moins importante d’un lancement car ce n’est que le transporteur. En effet, on peut associer le satellite à une personnalité et la fusée, à sa limousine. En temps normal, la personnalité aura une bien plus grosse part que sa voiture mais pour ce vol c’était tout l’inverse : la voiture était plus importante que le passager.

Effectivement, le lanceur qui a décollé vendredi soir était la toute dernière itération de la Falcon 9 : le Block 5. Chez SpaceX, les Block représentent les différentes versions importantes du lanceur. Ici c’est donc la cinquième version de la Falcon 9 FT. Il est important de préciser Falcon 9 « FT » car il y a également eu des Block 1 et 2 pour la version Falcon 9 v1.1 différents de ceux de la version Falcon 9 FT : il semblerait que SpaceX aime bien embrouiller les spectateurs 😉

 

 

Mais en bref, quelles sont les modifications majeures apportées par cette nouvelle et dernière itération ? Déjà on peut noter plusieurs différences visuelles : l’interétage est noir, les jambes et les grid fins aussi.

Pour l’interétage, cette couleur vient du fait qu’il soit fabriqué en composite carbone (fibres de carbone tissées et prises dans une résine) mais les techniciens ne le peignent pas car cela rajouterait de la masse et des coûts. Le composite carbone permet d’avoir une pièce légère mais qui soit très résistante, que ce soit mécaniquement ou thermiquement parlant.

 

 

Pour les jambes et la base des moteurs, ce noir est causé par une nouvelle protection thermique. En effet, la Falcon 9 Block 5 devrait pouvoir voler une dizaine de fois sans réparation majeure et jusqu’à 300 fois d’après Elon Musk avec des révisions plus importantes. Pour pouvoir réaliser cet objectif de réutilisation rapide et peu coûteuse, il faut que les pièces puissent survivre au mieux à la rentrée atmosphérique et à l’atterrissage. C’est pour ça que les parties les plus sensibles ont ce nouveau revêtement noir. Le reste de l’étage a également une nouvelle protection thermique, mais celle-ci a besoin de résister à des températures plus faibles et le revêtement est donc différent et blanc.

 

 

Les dernières pièces visibles qui ont été modifiées sont les grid fins. Ces surfaces de contrôle qui permettent au premier étage de maîtriser son orientation une fois dans l’atmosphère étaient initialement fabriqués en aluminium et recouvertes avec une peinture blanche qui les protégeaient de la chaleur. Cependant, malgré cette protection, il arrivait que des grid fins soient très abîmés après le vol : Pas très pratique pour de la réutilisation à bas coût. C’est pourquoi les ingénieurs ont décidés de fabriquer ces surfaces de contrôle en titane. Ces pièces sont maintenant beaucoup plus résistantes à la chaleur et leur forme leur permet également d’être plus performante. D’ailleurs, petite anecdote sur ces pièces en titane : saviez-vous que sont les plus grosses pièces jamais moulées d’un coup avec du titane ? C’est déjà le cas depuis quelques lancements, ces grid fins ayant été introduits sur une précédente Falcon 9 Block 4 ou encore sur les deux boosters latéraux de la Falcon Heavy.

 

 

Une autre différence bien visible est le fait que le logo de SpaceX ait été remonté sur le premier étage. Cette modification mineure mais amusante permettrait à cette écriture de rester visible malgré la suie déposée sur l’étage après une rentrée. En effet, les moteurs Merlin 1D de la Falcon 9 fonctionnent au kérosène et à l’oxygène liquide et par conséquent relâchent beaucoup de suie. Cette dernière vient se déposer surtout au niveau du réservoir de RP-1 (kérosène pour fusée) car le réservoir d’oxygène liquide, très froid, est recouvert de glace ce qui complexifie l’accroche de la suie. Le fait de remonter le logo au niveau du réservoir d’oxygène liquide assure donc qu’il sera visible sans avoir besoin de laver l’étage.

 

 

On a déjà vu que les jambes de la Falcon 9 avaient été modifiées pour mieux résister à la rentrée mais elles ont également connu une autre modification : Les équipes au sol peuvent maintenant les replier très facilement pour le transport. En effet, avant, les équipes au sol devaient détacher les jambes dépliées avant de pouvoir transporter indépendamment les jambes et l’étage jusqu’au hangar de SpaceX. Cette procédure prenait plusieurs heures et était par conséquent un frein à la réutilisation rapide promise par Musk. Avec ces nouvelles jambes, les équipes au sol pourront les replier sans avoir besoin de les enlever et ce beaucoup plus rapidement.

 

 

Les moteurs Merlin 1D ont également été améliorés. Leur poussée a été augmentée de 10% et les neufs moteurs du premier étage sont maintenant identiques, alors qu’avant, seul le moteur central et deux moteurs latéraux pouvaient se rallumer. Les turbopompes ont également été modifiées. En effet ces pompes, qui sont chargées d’acheminer à haute pression les carburants jusqu’à la chambre à combustion, sont mises en rotation par des turbines. Cependant les techniciens avaient remarqué des microfissures sur ces dernières et la NASA a donc exigé de SpaceX que ces turbines soient modifiées avant que la Falcon 9 ne puisse emporter des hommes dans l’espace pour éviter tout accident d’une turbine qui exploserait en vol.

 

 

La structure « octaweb » qui tient les neufs moteurs du premier étage ensemble a également été modifiée. Maintenant elle sera boulonnée au reste de l’étage au lieu d’être soudée. Cela simplifiera les procédures d’inspection et de remises à neuf mais permettra aussi d’installer les systèmes de séparation des boosters plus facilement pour transformer une Falcon 9 en Falcon Heavy plus rapidement. Cette « octaweb » a également été renforcée de manière à ce que chaque moteur soit isolé. Ainsi si un moteur explosait en vol, les autres ne seraient pas touchés et la fusée pourrait continuer son voyage.

 

 

La dernière modification majeure est une totale refonte des COPV. Les COPV (pour Composite Overwrapped Pressure Vessel) sont des petits réservoirs souvent remplis d’hélium qui servent à pressuriser les réservoirs d’une fusée pour éviter que celle-ci ne se fasse écraser par l’accélération des moteurs. Ce sont ces réservoirs qui ont été la cause des deux échecs de la Falcon 9 (lors du test statique d’Amos-6 et du lancement de CRS7). SpaceX a donc entièrement redéveloppé ses COPV pour que ces problèmes ne surviennent plus.

 

 

En somme, la Falcon 9 Block 5 est un condensé de toutes les modifications et de l’expérience qu’a acquis SpaceX lors des 53 vols de ce lanceur. C’est également cette version qui fera voler pour la première fois des astronautes américains sur un vaisseau également américain depuis la mise à la retraite des navettes spatiales en 2011. Cependant, avant de faire voler ses astronautes, la NASA exige que SpaceX réussisse 7 vols consécutifs et ce, sans modification de cette dernière itération. Pourquoi 7 ? Pourquoi est ce que le SLS (le prochain gros lanceur de la NASA) n’a pas besoin de ces 7 vols ? La réponse est simple, la NASA n’a pas accès au plan de la Falcon 9 et se base donc sur les statistiques pour évaluer la fiabilité du lanceur. Le SLS n’aura pas à faire ces vols car il aura été désigné par la NASA pour accueillir des astronautes et respecter leurs propres règles.

Le vol de vendredi s’est déroulé à la perfection et la Flacon 9 Block 5 a montré qu’elle était totalement capable de lancer un satellite puis de venir se poser à 611km au large sur la barge Of Course I Still Love You. Cette nouvelle version est plus performante que jamais et permettra à la NASA d’envoyer en orbite ses astronautes. Pour SpaceX, cela permettra de limiter les coûts car Elon Musk a annoncé qu’ils auront entre 30 et 40 premiers étages en rotation pour leurs lancements. Pour frapper toujours plus fort, Musk a également dit que SpaceX essaiera d’effectuer deux lancements avec le même premier étage en moins de 24h dès l’année prochaine.

 

 

Seul point négatif à noter sur ce lancement, il y a eu un report d’un jour. En effet le lancement était initialement prévu pour jeudi soir mais à T-58sec le compte à rebours a été stoppé et le tir a été reporté. C’est ici l’ordinateur de bord du lanceur qui a décidé de ce « hold » (arrêt dans le compte à rebours). Il faut savoir que la fusée prend le contrôle total de tous les systèmes à T-1min. D’après SpaceX, le problème ici venait d’un capteur du pas de tir qui avait mal été réinitialisé après un test au sol. Au final, la Falcon 9 Block 5 n’a eu aucun problème, ce qui rassure et SpaceX et la NASA !

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Mars, la quatrième planète rocheuse de notre Système Solaire. Elle est toute rouge et a encore bien des secrets. Cependant, elle pourrait nous en apprendre beaucoup sur la formation des autres corps rocheux majeurs comme la Terre ou Vénus. C’est pourquoi des scientifiques envoient en permanence des missions vers la planète rouge. Le samedi 5 mai c’est donc une nouvelle sonde qui est partie à sa rencontre. Cette sonde, ou plutôt cet atterrisseur, c’est Mars InSight.

 

Mars InSight

Cet atterrisseur a été conçu et fabriqué par la NASA (National Aeronautics and Spatial Administration). Ce dernier est très différent des précédentes missions de l’agence américaine, et notamment sur les six points suivants :

-InSight est la première mission à explorer les profondeurs de Mars

            -InSight nous en apprendra beaucoup sur l’intérieur des planètes comme la nôtre

            -InSight essaiera pour la première fois de détecter des « tremblements de mars »

            -InSight est la première mission interplanétaire américaine à décoller de la côte Ouest des Etats-Unis

            -InSight nous apprendra comment se sont formés les volcans martiens

            -InSight utilisera le potentiel de « machine à voyager dans le temps » de la planète rouge

InSight, ce n’est pas un vulgaire nom sans histoire, il est l’acronyme de Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transfer. En plus, en anglais, le mot « insight » signifie « voir la nature propre de quelque chose ».

Comme tout objet qui a pour but de se poser correctement sur Mars, InSight est placé dans une coquille qui le protègera de la rentrée dans l’atmosphère. En effet, il est très dur de se poser sur cette planète à cause de son atmosphère très fine : contrairement à la Terre, il est inconcevable d’atterrir sur Mars avec seulement des parachutes, le frein aérodynamique serait insuffisant, mais dans le même temps, et contrairement à la Lune, la planète rouge possède une atmosphère qui force les ingénieurs à équiper leurs atterrisseurs ou rovers d’une protection thermique. Un juste milieu qui ne nous est donc pas favorable et exige quelques solutions technologiques bien spécifiques.

En plus de cette protection, InSight possède également un module de croisière qui assure à l’atterrisseur d’arriver à destination. En effet de légères perturbations pendant le voyage (éruption solaire, comète passant proche, défaut sur la sonde, etc) pourraient dévier ce dernier et lui empêcher d’atteindre le point voulu. Ce module de croisière est donc équipé de petits moteurs de contrôle mais aussi de panneaux solaires pour alimenter tous les systèmes nécessaires à la survie du véhicule.

Au total, Mars InSight, son module de rentrée atmosphérique et le module de croisière mesurent 1,76 mètres de haut, 2,64 mètres de diamètre et 3,4 mètres d’envergure avec les panneaux solaires du module de croisière. Cet ensemble est cependant relativement léger avec une masse de seulement 694kg au décollage, répartie de la manière suivante : 358kg pour l’atterrisseur en lui-même, 189kg pour le module de rentrée atmosphérique, 79kg pour le module de croisière et 67kg de carburants. Il manque cependant 27kg par rapport à la masse de charge utile lancée mais nous reviendrons sur cette différence plus loin.

Sur les 358kg d’InSight, seuls 50kg sont des expériences scientifiques. Le reste ne fait que partie de la structure de l’atterrisseur ou des éléments nécessaires au bon fonctionnement de ces dernières. Dans ces éléments on retrouve notamment les panneaux solaires circulaires qui fournissent à la sonde une puissance électrique de 600 voire 700 Watts les jours ensoleillés sur Mars : avec cette puissance, on aurait tout juste assez pour alimenter un Blender. Les jours plus poussiéreux (lors d’une tempête par exemple), les panneaux ne fourniraient plus que 200-300 Watts.

Le programme Mars InSight aura coûté 813,8 millions de dollars aux américains dont 163,4 pour le lancement. De leurs côtés, les français et les allemands qui ont développés deux expériences pour l’atterrisseur, ont investis 180 millions de dollars.

 

Lancement

L’atterrisseur a donc décollé avec succès à 13h05 le 5 mai depuis le pas de tir 13 de la base militaire de Vandenberg en Californie. La fenêtre de tir pour cette mission s’ouvrait le 5 mai et se fermait le 8 juin avec des fenêtres de deux heures chaque jour. C’est une fusée Atlas V 401 qui a été chargée de cette mission. Le numéro 401 n’est pas anodin et apporte les informations suivantes :

            – 4 : Le lanceur AtlasV est équipé d’une coiffe de 4m de diamètre (il existe aussi une coiffe 5m)

            – 0 : Il n’y a aucun booster auxiliaire attaché au premier étage pour ce vol (il peut y en avoir jusqu’à 5)

            – 1 : L’étage supérieur Centaur est équipé d’un seul moteur RL-10 d’Aerojet Rocketdyne (il existe une version du Centaur avec 2 moteurs)

Comme dit précédemment, cette mission était la première mission interplanétaire à décoller de la côte Ouest. En effet, il est plus avantageux de partir de la côte Est car on profite de la rotation de la Terre en partant directement au-dessus de l’océan Atlantique : le lanceur a donc besoin de moins de carburant. Pourquoi donc faire décoller InSight depuis la Californie ? La raison principale est qu’il y avait plus de disponibilités sur le calendrier des lancements à Vandenberg qu’à Cape Canaveral. La NASA a donc décidé de partir depuis l’Ouest des Etats-Unis et de se placer sur une orbite quasi-polaire avant de foncer vers Mars.

L’Atlas V est plutôt familière avec les missions interplanétaires. En effet c’est elle qui a envoyé à destination de la planète rouge l’orbiteur NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter en 2005, le rover Curiosity en 2011 ou encore l’orbiteur MAVEN en 2013. Les sondes New Horizons, Juno et OSIRIS-Rex ont été également décollés à bord d’Atlas V respectivement en 2006 à destination de Pluton, en 2011 pour Jupiter et en 2016 vers l’astéroïde Bénou.

 

Voyage de croisière

Mars InSight va maintenant se déplacer dans l’espace interplanétaire avant d’arriver à destination le 26 novembre. Durant cette longue phase de trajet, pas moins de six corrections de trajectoires seront effectuées pour assurer la sonde d’arriver au bon moment et au bon endroit sur la planète rouge. Vous pouvez voir ci-dessous que ces corrections seront effectuées le 15 mai, le 28 Juillet, le 12 octobre, le 11, le 18 et le 25 novembre.

Pendant ce long voyage, InSight communiquera avec la Terre grâce au système DSN de la NASA (Deep Space Network). Ce dernier est un rassemblement d’antennes en Californie, en Espagne et en Australie. L’ESA (European Space Agency) a également donné son aide en fournissant à la NASA la possibilité d’utiliser certaines de ses antennes en Argentine et en Australie.

Les principales activités pendant cette phase de croisière seront la calibration des équipements de l’atterrisseur et des modifications dans l’orientation de la sonde pour que les panneaux solaires soient face au Soleil et que l’antenne pointe la Terre. Contrairement à d’autres sondes martiennes, InSight ne sera pas en rotation constante lors du voyage. Ce dernier utilise donc une centrale inertielle ainsi qu’un traqueur à étoiles et des capteur solaires pour connaître son attitude. Ce sont ensuite quatre moteurs qui assurent le contrôle d’attitude. Ces quatre moteurs ainsi que les quatre propulseurs qui effectuent les corrections de trajectoire se situent sur l’atterrisseur et possèdent donc des tubes d’extension qui sortent en dehors de la coquille de rentrée atmosphérique.

 

Phase EDL

La phase EDL représente la phase finale du vol d’InSight. EDL est l’acronyme de Entry, Descent and Landing. Le trajet a été prévu d’une manière à ce que la date du décollage n’impacte pas la date de la phase EDL. Peu importe le jour du lancement, l’atterrissage se fera le 26 novembre. Comme vous pouvez le voir ci-dessous, InSight utilisera, dans un premier temps, seulement son bouclier thermique pour ralentir. Pendant cette phase, la décélaration sera au maximum de 75,5 m/s² soit 7,4G. Une fois la vitesse suffisamment faible, un parachute supersonique sera déployé. Ce dernier permettra à l’atterrisseur de ralentir davantage. Le bouclier thermique pourra donc être largué, puis InSight se détachera de la coquille et utilisera douze rétrofusées pour se poser à 2,5m/s sur la surface martienne.

Cette phase EDL est très similaire à celle de l’atterrisseur Phoenix lancé en 2008. Les différences entre les deux se retrouvent sur les points suivants :

            -InSight rentrera plus vite dans l’atmosphère : 5,9km/s contre 5,6km/s

            -InSight aura plus de masse au moment de la rentrée : 608kg contre 573kg

            -InSight atterrira 1,5km plus haut que Phoenix ce qui lui laisse moins d’atmosphère pour freiner

            -InSight atterrira durant une saison martienne plus propice à la formation de tempêtes

Cependant InSight a connu quelques modifications grâce à l’expérience acquise avec Phoenix comme un bouclier thermique plus épais pour résister aux éventuelles tempêtes, un parachute qui s’ouvrira à une vitesse plus élevée et des cordes qui tiennent le parachute, plus résistantes.

Pendant cette phase EDL, InSight communiquera avec l’orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter qui relaiera les données à la Terre avec le système DSN. Les cubesats MarCO A et B lancés en même temps qu’InSight serviront également de démonstrateurs technologiques en essayant de relayer ces données mais nous reparlerons d’eux plus loin, ils en valent la peine.

InSight devrait atterrir sur la partie ouest de Elysium Planitia, aux coordonnées 4,5°N 135,9°E. La zone d’atterrissage est une ellipse de 130km de long et 27km de large. L’atterrisseur a 99% de chances de se poser dedans. Ce site a été choisi au travers de 21 autres ellipses suivant de critères scientifiques mais aussi techniques car il faut que la sonde ait le plus de chance de réussir son atterrissage.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Expériences

On trouve à bord d’InSight quatre expériences principales : SEIS, HP³, RISE et APSS. Ce sont grâce à ces dernières que nous pourrons en apprendre plus sur Mars mais aussi indirectement sur notre planète bleue.

 

SEIS : L’expérience Seismic Experiment for Interior Strcuture est un sismographe composé de six capteurs de deux types différents. Chaque groupe de trois capteurs sera disposés sur un axe différent pour pouvoir capter une onde sismique peu importe sa direction. Le premier type de capteurs sera placé dans un environnement sans air et aura pour but de mesurer des ondes de faible fréquences (de quelques Hertz à un centième de Hertz). Les autres capteurs permettront de mesurer des fréquences plus élevées (jusqu’à 50Hz).

SEIS sera placé directement sur la surface de Mars par le bras robotique qu’emporte Mars InSight : ce bras sera d’ailleurs le premier bras robotique utilisé sur un autre corps que la Terre.  Une fois les capteurs posés sur le sol, le bras viendra rajouter par-dessus une protection ressemblant à une sorte de cloche, afin de limiter l’impact de la chaleur mais aussi du vent.

Cette expérience mesurera les « tremblements de mars » (Marsquakes en anglais en référence à Earthquakes pour les séismes sur Terre). Cependant, les sismographes de SEIS pourront aussi détecter l’influence gravitationnelle de la Lune Phobos mais aussi des impacts de météorites : les scientifiques pensent en enregistrer entre une douzaine et une centaine.

C’est le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) qui a dirigé le développement de SEIS mais ce sont des équipes du monde entier qui ont participé à sa construction.

 

HP³ : L’expérience Heat Flow and Physical Properties Probe est constitué de deux éléments principaux : une foreuse qui creusera un trou de 5m de profondeur et une sonde thermique qui mesurera les modifications de chaleur. Cette dernière nous donnera pour la première fois des données sur la quantité de chaleur qui s’échappe de l’intérieur de la planète.

Cette chaleur qui s’évade est très importante car elle permet aux géologues de déterminer la composition interne de la planète mais aussi son mode de fonctionnement. Pour Mars, ces données nous permettraient d’élaborer avec plus de précisions l’évolution de la planète rouge au cours des âges.

La foreuse de HP³ est équipée d’un mécanisme qui va frapper le sol à plusieurs reprises pour le percer. Pour ce faire, un bloc de tungsten est placé au bout d’un ressort et ce sont jusqu’à 20 000 coups et 40 jours qui seront nécessaires pour atteindre la profondeur de 5m. Au-dessus de ce mécanisme, il y a plusieurs capteurs thermiques pour mesurer la température à différentes profondeurs mais aussi la conductivité thermique des roches martiennes.

Comme pour SEIS, HP³ sera déposé sur la surface martienne par le bras robotique d’InSight. La foreuse fera une pause de 4 jours tous les 15cm creusés pour éviter une surchauffe des mécanismes.

C’est la DLR (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt ou Centre de l’aérospatiale allemande) qui a développé et construit cet instrument. Le chef de projet, Tilman Spohn, s’est fortement inspiré d’un des outils placés sur l’atterrisseur Philae (sur lequel il a travaillé) pour créer HP³.

 

RISE : RISE pour Rotation and Interior Structure Experiment aura pour objectif de mesurer les perturbations dans l’inclinaison de l’axe de rotation de Mars. Pour ce faire, pas besoin de matériels particuliers : RISE utilisera simplement le signal radio de communication avec la Terre pour effectuer ses mesures.

Il existe deux types de perturbations : la précession et la nutation. Le premier peut être montré facilement avec une toupie. Lorsque la toupie commence à pencher, son axe de rotation tourne autour du point de contact. Pour Mars ce phénomène prend environ 165 000 ans.

Le phénomène que cherche à mesurer RISE est donc plutôt celui de nutation. Une bonne analogie à celui-ci est le moyen de savoir si un œuf est cuit ou non : En le faisant tourner sur lui-même. Si le centre est solide, la rotation n’est pas perturbée, si le centre est liquide, on observe des perturbations. Pour Mars, ces nutations prennent environ un an et seront donc mesurables par RISE. Pour les mesurer, il suffit de regarder le mouvement d’InSight et suivant celui-ci, on pourra déduire des nutations.

A partir de ces données on pourra affiner nos estimations de la taille et de la densité du cœur de Mars mais pour les rendre encore plus précises, il faudrait une mission encore plus longue. Cependant on ne peut pas confier ce genre d’expériences à des rovers car leur mouvement permanent ne permettrait pas de mesurer les nutations.

Ce sont les antennes radio en bande X de Mars Insight qui communiqueront avec les énormes paraboles de DSN qui permettront ces mesures. Le scientifique William Folkner du JPL de la NASA a été le chef de projet pour RISE car il avait déjà travaillé sur une expérience équivalente en 1997 avec Mars’ Pathfinder.

 

APSS : La dernière expérience qu’emporte InSight est nommée APSS pour Auxiliary Payload Sensor Subsystem. Cette dernière est un regroupement de plusieurs capteurs qui vont étudier l’environnement martien. Cette étude va aller du champ magnétique local (en effet Mars n’a pas de champ magnétique globale comme la Terre mais il existe des champs locaux) à celle des vents en passant par la température et la pression.

La raison principale d’avoir installé APSS est de pouvoir déterminer si les données du sismographe SEIS ne sont pas influencés par le champ magnétique ou les vents. Cependant APSS servira également en tant que véritable expérience pour améliorer notre connaissance de l’environnement martien.

Le magnétomètre d’InSight sera le tout premier instrument de ce genre à être posé sur Mars. Cet instrument permettra d’en apprendre plus sur les variations de ces champs magnétiques locaux, comme de savoir s’ils seraient modifiés par des interactions entre les vents solaires et l’ionosphère de Mars. Il permettra également de mesurer les effets sur le cœur métallique de ces champs et donc d’en apprendre encore plus sur celui-ci.

C’est l’Université de Californie qui a fourni ce magnétomètre comme elle l’avait fait pour d’autre missions de la NASA (Galileo par exemple).

Les instruments TWINS (Temperature and Winds for InSight) vont mesurer la température, la direction et la vitesse des vents. Pour ce faire, des bras extensibles vont se déployer de part et d’autre de l’atterrisseur avec à leur bout un thermomètre et un instrument capable de mesurer le mouvement de l’air dans trois directions.

C’est le centre d’astrobiologie de Madrid qui a proposé ces instruments. La NASA a ensuite simplement repris des pièces de rechange qu’ils avaient d’une station météo du rover Curiosity pour réaliser TWINS.

 

Etant donné que l’atterrisseur sera positionné dans l’hémisphère nord, les instruments SEIS et HP³ seront placés au Sud de celui-ci pour qu’il ne soit jamais dans son ombre. C’est d’ailleurs cette zone que regarderont en priorité les caméras de Mars InSight.

Mars InSight déposera également sur la surface de la planète rouge des réflecteurs nommés LaRRI. Ceux-ci mesurent seulement 5cm de diamètre et sont équipés de groupes de trois miroirs placés à angle droit. Ces groupes de miroirs permettent de réflechir un laser dans la direction dont il provient. L’agence spatiale italienne a fourni ces réflecteurs pour qu’ils puissent être utilisés par une future mission martienne pour se poser très précisément grâce à un altimètre à laser.

 

MarCO

L’étage Centaur de l’Atlas V emportait également deux petits CubeSats construits et développés par le JPL : MarCO A et B pour Mars Cube One. Cependant les équipes qui les ont développés préfèrent les appeler Eve et Wall-E en référence aux personnages du dessin-animé de Pixar. Ces deux petits satellites 6U (30cmx20cmx10cm) ont pour but de démontrer la possibilité de créer un réseau de relais avec des CubeSats.

Pour tester ceci, MarCO A et B ont été envoyés en même temps qu’InSight et ils devraient servir de relais pendant la phase EDL. L’atterrisseur communiquera en bande UHF avec ces cubesats qui retransmettront les données en bande X à la Terre. Ces cubesats deviennent ainsi, par la même occasion, les premiers à quitter l’orbite terrestre !

 

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Si vous êtes intéressés de savoir comment s’est passée la rédaction de cet article, vous pouvez retrouver un timelapse juste ici !

 

Connaissez-vous Copernicus ? Il n’est pas ici question de l’astronome prussien qui a démocratisé l’idée de l’héliocentrisme mais plutôt d’un programme de l’agence spatiale européenne : l’ESA. Cette dernière a développé Copernicus dans un but de surveillance de notre Terre que ce soit au niveau des forêts, des océans ou même de la pollution de l’air. Pour réaliser cette surveillance, le programme s’appuie sur la constellation des satellites Sentinel. Le 25 avril 2018, c’est justement Sentinel-3B qui a été mis en orbite par la petite fusée russe Rokot.

 

Copernicus

Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est important de revenir un peu sur l’histoire et les objectifs de Copernicus. Le 19 mai 1998, les institutions qui s’occupaient du spatial européen décide de créer GMES pour « Global Monitoring for Environmental Security » qui se transformera l’année suivante en « Global Monitoring for Environment and Security ». La différence entre les deux est subtile mais elle est belle est bien présente. Là où l’acronyme de 1998 montrait un objectif de protection de l’environnement, celui de 1999 montre que la surveillance de celui-ci a également des implications sur la sécurité.

En 2004, la Commission Européenne (CE) signe un accord avec l’ESA pour développer le segment spatial qui sera essentiel à GMES. En 2007, GMES est reconnu comme une initiative phare de l’Union Européenne par la Communication sur la politique spatiale européenne. En 2009, la CE propose une base légale et un financement pour GMES sous le nom du règlement sur « le programme européen d’observation de la terre (GMES) et sa mise en œuvre initiale (2011-2013) ». Ce dernier entre officiellement en vigueur l’année suivante.

En 2013, le programme est renommé Copernicus et un premier budget est alloué après l’approbation par le Parlement européen du MFF (cadre financier pluriannuel) pour la période 2014-2020. Ce budget de 3 786 millions d’euros répartis en fonction du PIB des états participants, permettra l’exploitation des trois premiers satellites nécessaires à Copernicus : Sentinel-1A, 2A et 3A ; les précurseurs de la constellation éponyme.

Le but du programme Copernicus est d’assurer l’autonomie de l’Europe dans la surveillance de la Terre à toutes échelles. Cette surveillance servira d’appui aux directives votées par l’UE (Union Européenne) mais aussi pour ses engagements internationaux. En effet, avant de décider de modifier les lois sur l’exploitation des forêts, il est préférable de savoir à quoi ressemble déjà les forêts européennes.

Aujourd’hui, Copernicus traite six domaines :

• Surveillance des terres
• Surveillance du milieu marin
• Surveillance de l’atmosphère
• Gestion des urgences
• Sécurité
• Adaptation au changement climatique

Ce nombre de domaine augmentera au fur et à mesure que la constellation Sentinel se développera.

 

Sentinel

Depuis le début de cet article, nous parlons des satellites Sentinel, mais qu’est-ce donc que ce regroupement ? Sentinel a pour but, comme son nom l’indique parfaitement, de servir de sentinelle pour le programme Copernicus. Ce sont ces satellites qui vont observer la Terre depuis l’espace et fournir la majorité des informations pour Copernicus. C’est en 2008 qu’un accord entre la CE et l’ESA décide que cette dernière devra développer l’infrastructure spatiale nécessaire à GMES. La constellation Sentinel est composé actuellement de sept satellites, et d’ici 2021 ce nombre devrait s’élever à onze. Cependant, Sentinel ce n’est pas que des satellites entiers. On retrouve également dans la liste trois instruments qui seront simplement implantés sur d’autres objets spatiaux.

 

Certains des satellites Sentinel sont identiques mais on distingue quand même différentes familles

– Sentinel 1 : Les satellites Sentinel 1 sont au nombre de 3 : Le 1A a été lancé comme premier du segment orbital de Copernicus en juin 2014, puis 1B l’a rejoint en avril 2016 et 1C devrait être lancé en 2021. Cette première famille de Sentinel est équipée de radar qui permettent d’imager la Terre avec une résolution de 10m par pixel peu importe la météo ou l’heure locale. Ces satellites pèsent 2,3 tonnes au décollage et sont placés sur une orbite héliosynchrone de 693km d’altitude et 93° d’inclinaison par une fusée Soyuz lancée depuis Kourou. Ils ont une durée de vie minimale de 7 ans et demi et mesurent 3,4m de haut et 1,3m de côté.

 

– Sentinel 2 : Si vous vous baladiez dans l’espace sur une orbite héliosynchrone de 786km d’altitude inclinée à 98,5°, vous pourriez croiser deux satellites de cette famille : 2A lancé en juin 2015 et 2B lancé en mars 2017. Ces deux jumeaux seront rejoints en 2021 par leur nouveau frère 2C. Bien plus léger que leurs cousins de la première famille (1,2 tonnes), les Sentinel 2 décollent de Kourou à bord d’une fusée Vega. Cette partie de la constellation image les océans terrestres dans treize bandes spectrales différentes et avec une résolution de 10 à 60m. Avec deux satellites, il est théoriquement possible d’imager toute la Terre en cinq jours mais à cause des nuages, Sentinel 2 ne peut assurer une image propre de tout le globe que en un mois.

 

– Sentinel 3 : Encore une famille de triplets. Sentinel 3A et 3B sont déjà en orbite respectivement lancés en février 2016 et en avril 2018. Ils attendent également leur frère qui devrait partir pour l’espace en 2021. Ces satellites placés sur une orbite héliosynchrone de 814km d’altitude et inclinée à 98,6° ont pour but de récolter un maximum d’informations sur nos beaux océans bleutés. Parmi ces données, on retrouve la hauteur des vagues, la vitesse des vents, la température et la couleur des océans. Avec ces données on peut par exemple observer le changement climatique mais aussi repérer où est concentrée la vie végétale avec la photosynthèse qui résultera d’une modification de la couleur perçue. Ces satellites Sentinel 3 pèsent chacun 1,2 tonnes et mesurent 3,7m de long pour 2,2m de côté. C’est la fusée russe Rokot qui s’occupe du transport de ces derniers jusqu’à l’orbite. Les Sentinel 3 ont une durée de vie minimal de 7 ans et demi mais celle-ci devrait pouvoir être étendue jusqu’à 12 ans.

 

 

– Sentinel 4 : La famille Sentinel 4 n’est constitué que de deux instruments 4A et 4B qui seront installés respectivement sur les satellites Météosat de 3^ème génération : MTG-SG-A 1 et 2. Ces instruments, prochainement lancés en 2021 et 2029, auront pour mission l’étude de la composition de l’atmosphère terrestre. Ils seront à terme situés sur une orbite géostationnaire à 36 000km du plancher des vaches.

 

– Sentinel 5 : Sentinel 5 représente la première famille mixte. On y trouve un satellite (5P) et un instrument (5A). Comme la famille précédente, les Sentinel 5P et 5A analyseront l’atmosphère. Normalement, ce groupe n’aurait dû être constitué que d’instruments mais cet envoi ne pouvait se faire avant 2021 car aucun satellite MetOp-SG ne devait être envoyé avant et ce sont ceux-ci qui doivent porter Sentinel 5. L’ESA a donc décidé la fabrication d’un petit satellite pour pouvoir exploiter cette famille à partir de 2017. C’est ainsi qu’en octobre 2017, le satellite Sentinel 5P (pour Precursor) décolle à bord d’une fusée Rokot. Ce dernier ne pèse que 820 kg et a été placé sur une orbite héliosynchrone de 824km d’altitude et 98,7° d’inclinaison. Sa durée de vie est estimée à 7 ans.

 

– Sentinel 6 : Cette famille ne comporte qu’un seul satellite au double nom : Sentinel 6A ou Jason CS. Celui-ci devra poursuivre la mission de Jason, constellation américano-européenne de satellites lancés en 2001, 2008 et 2016. Leur but (et donc celui de Sentinel 6A) sera de mesurer la topographie des océans. Sentinel 6 devrait être lancé en 2021 et servira de transition entre le système Jason qui appartenait aussi à la NASA et un système radar 100% européen mais dont la technologie ne sera testée qu’en 2019 avec le satellite SWOT (Surface Water Ocean Topography).

 

 

Le 25 avril 2018, c’est donc le satellite Sentinel-3B qui a décollé à bord de la fusée russe Rokot. Cette dernière mesure 29m de haut pour 2,5m de diamètre. Elle peut placer 1,2 tonnes en orbite héliosynchrone et 1,8 tonnes en orbite basse. Sur 31 lancements de ce lanceur, seuls 3 ont échoués. Petite anecdote en passant, comme beaucoup des petites fusées russes et des premières américaines, Rokot était à la base fait pour devenir un missile balistique intercontinental : un ICBM. A cause de son passé, Rokot est toujours aujourd’hui lancé depuis un tube de lancement, sorte de silo à missiles mais hors du sol. Le lancement s’est déroulé sans accroc et le signal a été établi. Le lendemain du vol, Sentinel-3B a même été catalogué sur une orbite de 803km par 815km inclinée à 98,62°. Le dernier étage du lanceur a lui été capté sur une orbite de 400km par 755km. Ce nouveau satellite européen se trouve donc sur la même orbite que son prédécesseur Sentinel-3A, qu’il suit d’une dizaine de minutes.

 

Pour finir, voici quelques photos du satellite et du lancement :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Jeudi 29 mars 2018, ce ne sont pas une, ni deux mais bien trois fusées qui ont décollées pour mettre en orbite un total de quatre satellites. Comme si trois lancements n’étaient pas assez en soit, on y a vu deux fusées assez atypiques. Un premier lancement a eu lieu à 13h26 depuis le centre spatial de Satish Dhawan en Inde. Les deux suivants n’ont été espacés que de quelques minutes avec un lancement depuis Plesetsk en Russie à 19h38 et un lancement depuis Xichang en Chine vers 20h (l’agence spatiale chinoise ne communique que très peu sur ses lancements).

 

GSLV F08

Le premier lancement de la journée était donc indien. Le but de cette mission était de placer le satellite GSAT-6A sur une orbite géostationnaire. Pour atteindre ce but, l’ISRO (Organisation de Recherche Spatiale Indienne) a dû sortir les grands moyens en plaçant sur le pas de tir leur deuxième fusée la plus puissante : la GSLV mkII. En plus d’envoyer GSAT-6A, cette mission a permis à l’agence indienne de tester certaines modifications sur le second étage du lanceur.

 

 

GSAT-6A est un satellite de communication développé par l’ISRO qui rejoint leur constellation INSAT. Ce satellite construit sur la base I-2K de l’agence indienne va communiquer avec une antenne bande S haute puissance. Il mesure 1,53m de largeur, 1,65m de profondeur et 2,4m de hauteur lorsqu’il n’est pas déployé. En effet GSAT-6A emporte une antenne équipé d’une nouvelle technologie : une antenne dépliable de 6m de diamètre. Ce satellite étant très similaire à GSAT-6 lancé en août 2015, il va également servir de démonstrateur technologique pour plusieurs mécanismes dont cette antenne dépliable. L’antenne bande S devient ainsi la plus grande antenne spatiale jamais envoyé dans l’espace par l’ISRO. C’est cette fréquence qui est utilisée pour transmettre les communications tandis qu’un système d’antennes bande C, dont une antenne déployable de 0,8m, s’occupe de relayer le signal de contrôle des stations au sol. Pesant près de 2,14 tonnes, GSAT-6A produit pas moins de 3 119 watts pour alimenter tous ses systèmes.

 

 

La moitié de la masse de GSAT-6A ne représente que du carburant. En effet, le lanceur place le satellite sur une orbite de transfert hautement elliptique et c’est ensuite à ce dernier de réaliser une manœuvre pour atteindre son orbite circulaire finale. Pour ce faire, GSAT-6A possède un moteur principal nommé LAM qui a été certifié pour pouvoir rester allumé pendant 50 minutes sans interruptions et qui atteint un temps maximal cumulé de fonctionnements de plus de 6h30. Cependant ce moteur de 440N de poussée ne devrait pas avoir à rester allumer si longtemps. LAM utilise des carburants hypergoliques (Tetroxide d’azote et dimethilhydrazine) : ces carburants ont la propriété de s’enflammer au moindre contact. Ce type de carburant est très souvent utilisé pour les satellites car il permet des rallumages quasi infinis des moteurs. Sur GSAT-6A, ces mêmes carburants sont utilisés sur 8 petits moteurs de 22N et 8 autres de 10N qui servent principalement au contrôle de l’attitude et au maintien en orbite. Ces plus petits moteurs peuvent rester allumer pendant 2h45 sans interruptions mais encore une fois, ils ne seront jamais utilisés si longtemps. Le point le plus important pour ce type de moteurs est plutôt le nombre de rallumages possibles : Ici on atteint 300 000 cycles. Ces moteurs peuvent également fonctionner en mode pulsatif pour réaliser de très légères corrections. Le temps minimal de ces pulses est de 8ms (8 millièmes de secondes !).

 

 

En comptant tous ses systèmes et le carburant disponible, la durée de vie prévue de GSAT-6A est de 10 ans. A la fin de cette période, le satellite sera réhaussé sur une orbite dite « cimetière » pour éviter toute collision avec d’autres satellites.

Comme évoqué précédemment, le lanceur GSLV mkII a testé des modifications sur le second étage pendant ce vol. Ces changements sont principalement sur le moteur : L’ISRO a remplacé le moteur Vikas classique par un moteur de nouvelle génération avec plus de poussée. Cette amélioration permet d’augmenter la charge utile maximale en orbite basse de 2,5 tonnes. D’après l’ISRO, ce changement sera affecté aux prochains vols de GSLV mkII dont le vol de Chandryaan-2 qui devrait avoir lieu cette année et viser la Lune avec un orbiteur, un atterrisseur et un petit rover.

 

Ces modifications ont été testées avec succès et le vol a été un succès. Petit fait amusant, pendant la conférence de presse post-lancement, le porte-parole de l’ISRO a parlé rapidement de leur fusée PSLV-XL en la désignant avec le surnom « sale gosse » en rapport au précédent échec du déploiement de la coiffe l’année dernière. Heureusement, ce sera à GSLV mkII de gérer l’importante mission lunaire qui marquera le premier atterrissage lunaire pour l’Inde !

Malheureusement, trois jours après le lancement, l’ISRO a annoncé qu’ils avaient perdu le contact avec GSAT-6A. Les ingénieurs vont tout tenter pour regagner le contrôle du satellite. Si leurs tentatives sont vaines, cet échec rejoindra celui de l’année dernière sauf que là ce n’est pas le lanceur qui a échoué mais bien le satellite en lui-même.

 

 

 

VNIIEM EMKA

Plus tard dans la journée, c’est une fusée russe qui décollait depuis le centre spatial de Plesetsk pour emmener le satellite VNIIEM EMKA en orbite. Cette fusée c’est la Soyuz 2.1v qui a effectué son quatrième vol avec succès. EMKA, c’est un satellite expérimental militaire pour le compte du ministère russe de la défense.

 

 

EMKA, ou autrement nommé Zvezda ou encore Kosmos-2525, aura pour but de tester un nouveau système d’imagerie terrestre. Ce dernier atteindra un rapport résolution / taille assez important. En effet, le satellite ne mesure que 0,9 x 0,7 x 1,4m et pourtant il peut prendre des photos d’une résolution de 0,5m au minimum : cette résolution signifie la longueur d’un côté d’un pixel sur l’image finale. Une telle résolution est aussi permise par l’altitude relativement basse de l’orbite du satellite : 300km. Le capteur permet d’obtenir des images dans le domaine de la lumière visible et donc des couleurs réelles et fidèles à la réalité. Au total, le satellite ne pèse que 250kg et du fait de son statut de démonstrateur a une durée d’environ cinq ans.

 

Etant donné qu’EMKA est un satellite militaire, les seules infos proviennent des publications publiques de VNIIEM, son fabricant, qui sont assez limitées. Dans les faibles informations que nous avons, nous pouvons noter la présence de moteurs K50 et K10,5 qui ont respectivement des poussées de 50N et 10,5N pour garder le satellite sur son orbite mais aussi contrôler son attitude (son orientation). Pour obtenir cette dernière, EMKA est équipé d’un capteur stellaire qui, comme au XVIème siècle en navigation maritime, utilise les étoiles pour se repérer.

 

Ce satellite a été lancé par une fusée Soyuz 2.1v qui peut sembler assez étrange pour tous fans du spatial. En effet, on retrouve l’appellation Soyuz, le haut d’un Soyuz mais en bas il n’y a pas de boosters. En plus ce lanceur est très récent : Son premier vol a eu lieu en décembre 2013. Le but principal du Soyuz 2.1v est de fournir à la Russie un lanceur léger pour remplacer Rokot. Effectivement, ce dernier qui avait été développé pendant l’URSS utilise des pièces de missiles ukrainiens, pays qui n’accepte plus de leur fournir ces pièces. Roscosmos a donc décidé de commander à son constructeur de fusées, TsSKB Progress, de plancher sur une version modifiée du Soyuz. On arrive finalement avec une fusée de 160 tonnes au décollage et qui peut en placer 3 (des tonnes, pas des fusées) en orbite basse.

Cette mission marque donc une nouvelle réussite pour la Russie du spatial et le lanceur Soyuz 2.1v devient de plus en plus fiable (malgré un échec partiel lors du deuxième vol dans lequel le satellite n’a pas voulu se détacher). Ce vol marquait le 27^ème vol orbital réussi depuis le début de l’année.

 

BEIDOU 3 M9 & 10

Le dernier lancement de la journée a eu lieu quelques minutes après celui de la Russie. Celui-ci a mis en orbite deux nouveaux satellites du programme de géolocalisation chinois Beidou 3. C’est le lanceur Longue Marche 3B qui a accompli cette mission. Le lancement s’est déroulé parfaitement bien d’après les annonces effectuées par les dirigeants de la CNSA (Administration Spatiale Nationale Chinoise). Si vous souhaitez plus d’informations sur les satellites ou sur le lanceur, vous pouvez en trouver sur l’un de nos précédents articles.

 

 

Au final, ce ne sont pas moins de trois fusées qui ont emportées un total de quatre satellites en ce jeudi 29 mars 2018. Cette année pourrait bien marquer un record de lancement car nous sommes déjà à 28 lancements orbitaux à la fin de Mars (et même à 30 si on compte le lancement de SpaceX de Vendredi et le nouveau lancement chinois de Samedi).

 

Sources : ISRO, SpaceFlight101, RussianSpaceWeb, VNIIEM, Roscosmos, CNSA

 

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Vous savez sûrement déjà que SpaceX arrive à récupérer les premiers étages de ses fusées mais saviez-vous que l’agence a de nombreux autres plans ? Le plus gros de leur projet est évidemment la colonisation de Mars mais ce genre de mission coûte extrêmement cher : c’est pour cela que SpaceX cherche à réutiliser un maximum de leurs fusées, pour tenter d’abaisser le coût de l’accès à l’espace. Le 23 février 2018, lors du quatrième vol de la compagnie en 2018, deux nouveautés ont été testées pour simplifier le but ultime de celle-ci. Savez-vous lesquelles ?

Paz, le satellite principal du vol

Avant de parler de ces deux sujets, il est important de présenter la charge utile principale du vol : le satellite espagnol Paz (qui signifie Paix). Ce satellite est opéré par Hisdesat qui l’a commandé à la société Airbus Defence and Space (Airbus DS). C’est cette compagnie qui s’est chargée de la construction entière du satellite hexagonal de 5m de long et 2,4m de diamètre. Outre Hisdesat, c’est aussi le gouvernement espagnol qui pourra profiter de ce dernier pour assouvir ses besoins en défense et sécurité et les données seront aussi vendues dans un contexte d’utilisation commerciale. L’architecture globale de Paz reprend celle de TerraSAR-X et TanDEM-X : deux satellites utilisés par la DLR (agence spatiale allemande) qui avaient été commandés à Airbus DS.

Le satellite pèse un total de 1341kg à plein dont 59kg de carburant. Il est alimenté en électricité par ses panneaux solaires collés sur une face de Paz pour une surface totale de 5,25m². Une fois cette énergie produite, elle est stockée pour la nuit dans des batteries Li-Ion de 108Ah (pour comparaison, une batterie de smartphone ne contient que 1Ah en moyenne). Le satellite est également équipé de nombreux systèmes pour contrôler son attitude, c’est-à-dire son orientation. Dans ceux-ci, on trouve des micropropulseurs utilisant de l’hydrazine (RCS), des roues à réaction, des magnéto-coupleurs utilisant le champ magnétique terrestre pour s’orienter : un système plutôt complet. A cela s’ajoutent des capteurs stellaires pour détecter l’orientation dans laquelle se trouve Paz, couplé à un GPS et des magnétomètres. Enfin, le satellite est équipé d’un système de régulation thermique qui évite sa dégradation à cause des rayonnements solaires ou du froid spatial. Tous ces systèmes qui sont finalement nécessaires au bon fonctionnement de la charge utile de Paz lui assure une vie d’au moins 7 ans en sachant que la mission devrait en durer 10.

Paz a trois objectifs : cartographier la Terre, guider les bateaux et étudier l’atmosphère. C’est l’outil PAZ-SAR qui va s’occuper de la partie imagerie. Cet instrument utilise des ondes radar pour observer notre belle planète quelle qu’en soit la météo et peu importe l’heure. Le fonctionnement d’un tel système est assez simple : dans un premier temps, une antenne (qui est composée de 12 panneaux pour PAZ-SAR) envoie vers la Terre des ondes radar (X-Band) d’une fréquence de 300MHz (votre wifi utilise du 2400MHz ou 5800MHz, à tire d’exemple). Cette première antenne va en quelque sorte éclairer la surface pour qu’une seconde antenne, plus petite, puisse « photographier » la Terre. Si on voulait reproduire cette mécanique avec de la lumière visible, on enverrait un énorme spot lumineux en orbite, ce spot éclairerait la surface et un appareil photo prendrait une image du sol. L’avantage des ondes radar, outre le fait de ne pas gêner les populations, est qu’elles requièrent moins d’énergie pour être produite car leur fréquence est plus faible (un demi-milliard de fois plus faible). Qui plus est, ces ondes radar, si elles sont bien utilisées, peuvent permettre d’observer la surface à travers les nuages et même dans certains cas quelques mètres sous le sol. PAZ-SAR peut ainsi prendre trois types d’images différentes : 10km x 5km avec une résolution de 1m ; une bande de 100km avec une résolution de 15m ; une bande de 30km avec une résolution de 3m. Paz va principalement utiliser le sonde mode d’imagerie appelé SAR (d’où le nom de l’instrument) et compte en prendre plus de 200 par jour.

Ce satellite espagnol sert également de relais aux navires maritimes en faisant parti de la constellation ExactEarth. C’est la charge utile AIS (Système d’Identification Automatique) qui lui permet de remplir cette fonction de guide. En utilisant ce système, Paz deviendra le premier satellite jamais construit qui utilise à la fois le système AIS et le système SAR. En effet, le fait de combiner les deux permet également d’améliorer les données AIS car le radar SAR peut également détecter des bateaux mais au prix d’une difficulté : l’association des données. Effectivement, si le SAR peut détecter les bateaux et mesurer leur vitesse ainsi que leur direction, il aura du mal à identifier le navire en question. Les ingénieurs ont donc dû trouver une solution pour que la combinaison des deux systèmes puisse avoir un effet positif en pouvant assimiler les données SAR aux données AIS.

Pour finir, Paz contient un instrument scientifique nommé ROHPP pour Radio Occultations and Heavy Precipitation with Paz. Le principe de cet outil est d’utiliser les satellites GNSS (GPS, Galileo, Glonass, BeiDou, etc) pour étudier l’atmosphère terrestre. En effet, lorsque les ondes de différents satellites de géo positionnement traversent l’atmosphère, les gouttelettes d’eau vont interférer avec le signal et ainsi le dévier. De cette manière, Paz pourrait recevoir des signaux qu’il n’est pas censé capter. L’outil ROHPP va donc analyser ces données et suivant la position des satellites GNSS, pouvoir déduire le taux d’humidité de l’atmosphère, sa pression et d’autres paramètres. Ces derniers permettent, en nous donnant un meilleur modèle de cette couche d’air protectrice, d’améliorer les prédictions météorologiques et de réduire les probabilités d’erreur. Cette méthode permet donc d’étudier l’atmosphère terrestre à différentes altitudes tout en restant en orbite terrestre. Elle est aujourd’hui de plus en plus utilisée sur les nouveaux satellites et notamment les CubeSats.

Paz a donc plusieurs objectifs qu’il devra effectuer pendant une dizaine d’années depuis son orbite héliosynchrone de 515km. Ce satellite espagnol a également une longue histoire qui a finalement abouti sur un lancement. En effet, Paz aurait dû être lancé en 2013 à bord d’une fusée russe Dnepr. Cependant, cette fusée ne fait quasiment plus de lancements car les missiles desquels elles proviennent nécessitent des pièces ukrainiennes (Dnepr avait commencé son service pendant l’URSS). Hisdesat devait donc trouver un nouveau lanceur et là deux propositions s’offrent à la compagnie : Arianespace avec Soyuz ou SpaceX avec Falcon 9. C’est finalement SpaceX qui l’emporte !

Starlink, deux satellites qui marquent le début d’une aventure

Paz n’a pas été le seul passager de ce vol car ce sont également deux satellites Starlink qui sont partis : Tintin A et B. La constellation Starlink est un autre projet fou de SpaceX qui vise à placer en orbite pas moins de 12 000 satellites pour fournir un accès Internet haut débit et peu cher dans le monde entier. Cette méga-constellation compterait 4400 satellites sur une orbite de 1 100km et plus de 7000 sur une orbite très basse (300 à 350km d’altitude). Ces deux orbites permettraient à Starlink de fournir un accès constant au sol.

Sur ce vol, ce sont donc les deux premiers prototypes qui ont décollés. Ces unités pèsent environ 400kg chacun et ne sont pas forcément représentatifs des futurs satellites de la constellation. Comme on peux le voir sur l’image ci-contre, Tintin A et B ont été placés de part et d’autre d’un cylindre qui permet de les maintenir jusqu’à leur séparation. Le satellite Paz était positionné juste au-dessus de ce plot.

En effet, SpaceX prévoit d’envoyer la majeure partie de ses satellites Starlink à bord de vols commerciaux. Cela permet de les envoyer sans frais supplémentaires car le vol est payé par le contrat et le fait de rajouter ces objets ne fait que remplir l’espace vide dans la coiffe.

Starlink représente un enjeu très important pour SpaceX. Le but de cet accès internet serait de financer en partie le projet de colonisation martienne de l’agence. SpaceX avance déjà très vite et d’après Elon Musk, leur seule limitation est le financement. Ce « bonus » pourrait donc permettre un voyage vers la planète rouge avant les années 2030, selon les standards calendaires de M. Musk que l’on ne manquera pas de nuancer. Il ne faut pas oublier que les premiers vrais satellites de Starlink ne seront envoyés qu’à partir de l’année prochaine. Pour l’instant peu d’informations sur ce projet sont dévoilées mais on espère en apprendre plus dans quelques mois.

Une coiffe récupérée ?!

Et oui ! SpaceX a accompli un nouveau succès en réussissant à récupérer la coiffe de ce vol. La mission Paz était la première utilisation de la coiffe 2.0 de la Falcon 9, qui a pour but d’être réutilisée. Encore une fois, cette mission aurait un avantage considérable car une coiffe entière coûte près de 6 millions de dollars pour SpaceX. La manière qu’utilise l’agence pour faire ré-atterrir ses coiffes et assez originale et ingénieuse.

Des réservoirs d’azote liquide sont placés à l’intérieur de la coiffe. Ces derniers, via des micropropulseurs à l’extérieur, permettent un contrôle de l’attitude pendant la rentrée atmosphérique, comme pour le premier étage. Une fois la rentrée effectuée, un parachute est déployé. Cependant, ce parachute est très différent de ceux utilisés normalement pour des capsules spatiales : il est ici rectangulaire et non pas circulaire, s’apparentant davantage à un parapente. Ce type de voile est notamment utilisée pour les sauts acrobatiques en parachutes depuis un avion. En effet, contrairement à leurs cousins circulaires, les parachutes rectangulaires peuvent être dirigés. Et bien la coiffe 2.0 de SpaceX utilise exactement ce système mais pour aller où ?

La cible des coiffes est le bateau Mr. Steven de SpaceX. Ce bateau de plus de 60m de long est équipé d’un grand filet sur le pont arrière pour amortir l’atterrissage des demi-coiffes. Ce vol du 23 février était donc le premier test de cette récupération.

La rentrée atmosphérique s’est très bien passée, le parachute s’est ouvert correctement mais la demi-coiffe s’est posé dans l’eau à quelques centaines de mètres de Mr. Steven. Les techniciens à bord du bateau ont ensuite pu récupérer cette demi-coiffe visiblement en très bonne état et la ramener au port pour des analyses approfondies. L’autre moitié de coiffe quant à elle s’est écrasée plus violemment et a perdu sa forme arrondie pour adopter une forme… plus plate. Il est désormais question d’utiliser un parachute plus grand pour ralentir le vol de la coiffe et garantir une meilleure précision.

Finalement ce nouveau vol de SpaceX est encore une fois un succès total sur sa mission principale et la compagnie a pu tester deux grandes nouveautés : Starlink et la récupération des coiffes. Comme les derniers vols de Falcon 9, le premier étage était ici réutilisé (il avait déjà volé pour Formosat-5) mais n’a pas été récupéré à nouveau. En effet c’est un ancien Block 3 et les nouveaux Block5 entrent dans les dernières phases de test car le premier allumage statique se fera à McGregor dans quelques semaines.

Pour le plaisir des yeux, voici quelques photos relatives au vol ainsi qu’un descriptif des évènements. Et n’oubliez pas, comme d’habitude, pour commenter cet article cela se passe directement sur notre Forum !