Le vaisseau spatial qui a raté tout le chemin du retour

Si vous voulez envoyer des gens sur la lune, vous devez pouvoir les ramener chez eux en toute sécurité. Et si vous voulez les ramener à la maison, vous devez les envoyer dévaler l’atmosphère terrestre dans un flot de chaleur et de feu.

Une capsule entrante sort de l’espace à des milliers de miles par heure, puis décélère rapidement. Les astronautes à l’intérieur sentent la gravité se réaffirmer avec un béguin inconfortable. La friction entre la capsule flamboyante et l’atmosphère environnante produit une chaleur suffisamment torride pour briser les molécules d’air, et les éclairs de plasma qui en résultent remplissent les fenêtres, bloquant la vue de la Terre. Une partie du bouclier thermique, recouvert d’une couche de résine d’un pouce d’épaisseur destinée à protéger la précieuse cargaison contre les pires conditions de feu, se vaporise.

Un vaisseau spatial de la NASA a effectué ce trajet intense aujourd’hui, atterrissant avec succès dans l’océan Pacifique après une longue et solitaire randonnée autour de la lune. La capsule, Orion, a été lancée sur la nouvelle fusée lunaire de la NASA le mois dernier et est un élément central du programme Artemis, l’effort américain pour envoyer des astronautes sur la surface lunaire pour la première fois en 50 ans. Aucun astronaute n’était à bord cette fois, mais la NASA a prouvé qu’elle pouvait ramener la capsule à la maison en un seul morceau.

Avec ce splashdown, les ingénieurs ont réussi une révolution de rentrée dont on rêvait depuis longtemps : plutôt que de s’effondrer dès que le vaisseau spatial a rencontré le ciel, la capsule a sauté dans l’atmosphère comme un rocher à la surface d’un lac avant de s’engager dans le plongeon. Aussi sauvage que cela puisse paraître, la manœuvre se veut plus efficace et sûre. Avec ce test de sa nouvelle technique de rentrée sophistiquée, la NASA a montré qu’elle était prête non seulement à renvoyer des gens sur la lune dans la version du 21e siècle du programme Apollo, mais aussi à les ramener chez eux.

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Demandez à un ingénieur quelle partie du vol spatial est la plus difficile, et il vous répondra toutes ; c’est sorcier, après tout. Mais la rentrée comporte certains dangers que d’autres étapes n’ont pas. S’asseoir au sommet d’un tas d’explosifs pendant le décollage est certainement un risque, mais si une fusée fonctionne mal dans les instants qui suivent son lancement, au moins Orion peut se larguer. Une fois que la capsule commence à retomber sérieusement sur Terre, tout ce qu’elle peut faire est de continuer à tomber; « Vous devez passer pour atteindre le sol », m’a dit Jim Geffre, responsable du programme Orion à la NASA. Le contrôle de mission ne peut pas rester en contact avec un équipage tout au long du trajet ; le plasma environnant produit une brève panne de communication. De plus, le moindre défaut dans le bouclier thermique d’un vaisseau spatial peut être catastrophique. La deuxième et dernière tragédie du programme de navette spatiale de la NASA, en 2003, s’est produite lorsque le bouclier thermique du navire, endommagé quelques jours plus tôt lors du lancement, n’a pas tenu à la rentrée et que le navire a été détruit.

La capsule Orion utilise le même matériau de résine sur son bouclier thermique que le matériel Apollo, uniquement appliqué d’une nouvelle manière. Et les futurs astronautes d’Artemis atterriront comme l’a fait le corps d’Apollo, parachutant en eau libre, où les équipes de récupération les mettront en sécurité. Orion a volé dans l’espace et est revenu lors d’un précédent test sans saut, mais il n’est pas allé aussi loin que la lune, ce qui signifie qu’il est rentré dans l’atmosphère à 17 500 milles à l’heure, comme n’importe quel vaisseau spatial qui visite une destination en orbite terrestre, comme la Station spatiale internationale. Cette fois, Orion est arrivé à 25 000 milles à l’heure. Il ralentit alors qu’il naviguait dans l’atmosphère, sentant la traînée de l’augmentation de la densité de l’air. Mais au cours de son voyage, la capsule spécialement conçue a également généré sa propre portance, et elle l’a utilisée pour bondir hors de l’atmosphère et retourner dans l’espace. Puis, quand il fut prêt, Orion replongea pour la descente finale.

L' »entrée sautée », comme la technique est appelée, laissait Orion passer plus de temps à voler dans l’atmosphère, ce qui permettait au véhicule de cibler son site d’atterrissage avec plus de précision. Les futures capsules peuvent atterrir au même endroit, quel que soit l’endroit où elles ont parcouru l’atmosphère pour la première fois, et les navires peuvent s’y rendre plus rapidement, ce qui assurera la sécurité des astronautes. À l’époque d’Apollo, les États-Unis ont stationné des navires de la marine à plusieurs endroits dans le Pacifique, prêts à naviguer jusqu’à l’endroit où la capsule s’est retrouvée. Les jours d’Artemis nécessiteront beaucoup moins de ressources de la marine, ce qui permettra à toutes les parties d’économiser de l’argent. Le rebond atmosphérique divise également les effets de la rentrée ardente en deux occasions, plutôt qu’en une phase flamboyante, de sorte que le bouclier thermique de la capsule n’a pas besoin de résister à des conditions tout aussi intenses.

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Les ingénieurs d’Apollo savaient tout sur la magie de l’entrée de saut, m’a dit Kelly Smith, un ancien ingénieur d’Orion qui a quitté la NASA l’année dernière. Ils ne pouvaient tout simplement pas le faire fonctionner avec la technologie des années 1960. Les ordinateurs n’étaient pas assez puissants pour calculer la mécanique orbitale précise impliquée dans la manœuvre, et la méthode d’entrée par saut est si sensible que les approximations ne suffisent pas, alors la NASA n’a pas osé essayer de sauter une capsule, avec ou sans équipage. Avec les côtelettes informatiques d’aujourd’hui, « nous pouvons le clouer », a déclaré Smith. « Nous avons été en mesure de suralimenter les algorithmes originaux d’Apollo et de faire en sorte que cela fonctionne de manière vraiment fiable. »

Comme pour tout aspect du vol spatial, sauter l’entrée n’est pas sans risques. « Vous volez plus longtemps dans l’atmosphère », ce qui prolonge l’exposition du bouclier thermique aux conditions torrides, a déclaré Geffre. Et les capsules pourraient potentiellement gâcher le saut, en deçà de leur site d’atterrissage prévu, et laisser les astronautes bloqués plus longtemps que prévu. Les ingénieurs ont exécuté d’innombrables simulations de sauts, mais les simulations sont « un mauvais substitut au monde réel », a déclaré Smith. À plusieurs centaines de milliers de pieds au-dessus de la Terre, dans cette région éphémère entre nous et l’espace, « Isaac Newton est vraiment au volant. » Se retrouver au mauvais endroit est « vraiment indésirable quand vous avez des gens à bord », a déclaré Smith. « Ce n’est pas du tout agréable de se balader dans l’océan. »

Il faudra un certain temps avant que quelqu’un ne saute à l’intérieur d’une capsule Orion, fraîchement sorti d’une visite sur la lune. La première mission avec équipage du programme Artemis est prévue pour 2024, et ce vol n’impliquera pas réellement d’atterrissage lunaire ; il tournera plutôt autour de la lune, comme Apollo 8 en 1968. L’Apollo 11 de ce siècle arrivera un peu plus tard dans cette décennie.

Lorsque les astronautes d’Apollo 8 sont rentrés chez eux, ils se préparaient à l’impact. « Il n’y a plus de retour en arrière maintenant », a déclaré Bill Anders dans les instants précédant la rentrée. « La vieille mère Terre nous a », a ajouté Jim Lovell. L’équipage d’Artemis sentira également la gravité peser sur eux, mais ils sentiront alors le saut, un retour soudain et temporaire à l’apesanteur, une sensation alors familière pour eux, après leur long voyage au-delà de la Terre.