La mission spatiale avec SpaceX (2/2)

Hier, nous t’avons présenté la mission spatiale avec le lancement de la fusée de SpaceX et surtout, pourquoi elle était si importante !
Aujourd’hui, on te donne quelques détails supplémentaires sur la fusée, la capsule et les astronautes !

Le lanceur Falcon-9
Comment assurer la propulsion ?
Le plus gros challenge c’est de s’arracher de l’attraction de la Terre. Il faut donc une force de poussée colossale, avec des vitesses très élevées. Nous t’en avions parlé dans cet ancien article.

Pour tourner autour de la Terre, il faut se lancer à très forte vitesse !


Le principe est simple : la propulsion repose sur la 3e loi de Newton que l’on peut grosso modo résumer par « à toute action correspond une force de réaction de même intensité et de sens opposé » (vous retrouverez des explications simples ici sur Kidiscience).

Ainsi, des gaz chauds sont expulsés à grande vitesse de la fusée qui, en réaction, subit une force de poussée et décolle. Pour parvenir à ce résultat, il faut faire brûler un combustible dans une chambre de combustion d’un moteur… Pour ça, il faut un carburant (comme l’essence dans ta voiture) qu’il faut amener, dans les bonnes conditions, à se mélanger et réagir avec un comburant (dans la voiture c’est l’air). C’est une combustion et ça produit des gaz très chauds !
Cette combustion doit être parfaitement contrôlée pour obtenir la bonne impulsion mais surtout éviter l’explosion !

Ainsi pour une fusée (ou un lanceur), pour que ça se passe bien, il est capital de bien choisir le carburant (ils n’ont pas tous les mêmes caractéristiques), correctement concevoir la chambre de combustion (là où ça brûle), bien assurer le refroidissement de l’ensemble aux endroits stratégiques et faire sortir les gaz de combustion avec une vitesse suffisante… La partie de la fusée avec une forme qui s’élargit et par laquelle les gaz sortent, s’appelle la tuyère !

Pour alléger la masse de la fusée tout au long de son parcours, la taille des réservoirs doit être bien étudiée et c’est aussi pourquoi la propulsion se fait par étapes : décollage, correction de trajectoire, mise en orbite.
Chaque étage s’allume l’un après l’autre et une fois les réservoirs de carburant épuisés, ils se détachent de la fusée afin de l’alléger : les moteurs de l’étage suivant prennent le relais.

Les gaz chauds formés par la combustion sortent par les tuyères à grande vitesse : en réaction la fusée décolle !

Les spécificités de Falcon 9

Alors pour cette mission spéciale qui nous a tenu en haleine samedi soir, c’était le lancement du lanceur Falcon-9 et de la capsule Dragon, plus exactement « Crew* Dragon », car c’était une version habitée avec des astronautes.
Le tout a été développé et construit par l’entreprise américaine SpaceX (de son vrai nom « Space Exploration Technologies Corporation ») née en 2002. Comme on te l’a dit dans le billet précédent, la NASA lui a confié une mission de taille : ravitailler la Station Spatiale Internationale. Mais bien sûr, il faut tester tout cela !

*Crew en anglais, ça signifie « Equipage »

30 mai 2020 : le lanceur Falcon 9 décolle (Crédit Photo : NASA/Joel Kowsky)

Le but du jeu était de créer un lanceur pour que les jonctions avec l’ISS  soient moins chères et SpaceX a relevé le challenge, essentiellement par deux approches :
– diminuer le coût de fabrication et
– pouvoir récupérer une partie de la fusée pour la réutiliser pour d’autres lancements.

La fusée Falcon-9 comporte donc deux étages :
le 1er étage est équipé de 9 moteurs disposés en cercle pour 8 d’entre eux, et un au centre : ce sont des moteurs Merlin développés également par Space-X. Ils fonctionnent avec comme carburant une sorte de kérosène (un mélange d’hydrocarbures) : c’est comme le carburant des avions et il brûlera en mélange avec de l’oxygène liquide.
Ces deux substances qu’on appelle
les ergols sont embarquées dans des réservoirs qu’il faut optimiser au niveau taille (sinon la fusée est trop lourde).
– le 2e comporte un seul moteur Merlin.

Le Falcon-9 a fait l’objet d’un premier tir en 2010, c’était un vol inaugural. Le premier vol opérationnel pour le ravitaillement de l’ISS s’est déroulé en 2012.
Il y a eu plusieurs versions de la fusée avec des améliorations importantes. Nous en sommes à la 5e version du Falcon-9 (on l’appelle d’ailleurs Falcon-9 Block 5) dont le premier vol de lancement s’est produit en mai 2018.

Le premier étage est assez particulier : il est récupérable après le détachement et peut être réutilisé 10 fois (d’où l’aspect « économique ») car il possède un train d’atterrissage qui se déploie lors de sa descente et des grilles orientables pour stabiliser son parcours. Mais pour atterrir en un endroit précis, il faut encore une propulsion. C’est pourquoi sur les 9 moteurs qui ont servi au lancement, 3 d’entre eux peuvent se rallumer : le réservoir contient encore un peu d’ergols prévus pour cette étape.

Et le retour se fait tranquillement et avec une précision bluffante au beau milieu de l’océan sur une barge au large de la Floride.

Quelques mots sur la capsule
Crew Dragon peut accueillir jusqu’à 7 astronautes et elle est aussi équipée de moteurs ce qui lui permet de s’écarter de la fusée si elle explose au décollage et d’effectuer des manœuvres en orbite. Elle fait 8,23 m de haut et comporte deux parties :

La partie supérieure en forme de cône et un bouclier thermique,
– La partie inférieure de forme cylindrique recouverte de panneaux solaires.

Les astronautes sont installés assez confortablement dans la capsule.

Tu as vu le dragon qui accompagne les astronautes ? Sais-tu qu’il a joué un rôle de la plus haute importance ? Il permet en effet aux astronautes de se rendre compte du moment où la gravité devient nulle : le jouet se met à « flotter » – Dessin Inti Orozco

La mission
Ainsi le 30 mai, c’était le 84e lancement du Falcon-9 effectué au Centre Spatial Kennedy (proche de Cap Canaveral en Floride) mais c’était le 1er vol habité vers l’ISS. Deux astronautes de la NASA – Robert Behnken et Douglas Hurley – ont pris place dans la capsule juchée tout là-haut.

L’astronaute Douglas Hurley se prépare à prendre place dans Crew Dragon (Credit photo NASA/Bill Ingalls)
L’astronaute Robert Behnken se prépare à prendre place dans Crew Dragon (Credit photo NASA/Bill Ingalls)

Il s’agissait d’un vol de qualification permettant par la suite de pouvoir remplacer les vaisseaux russes Soyouz afin d’assurer la relève des astronautes de l’ISS.
Nos deux astronautes ont donc décollé à 21h22, heure française, et une dizaine de minutes plus tard, ils étaient en orbite. Ils ont effectué deux fois le tour de la Terre afin de se caler sur la trajectoire de l’ISS.
Le lendemain, vers 19h, ils rejoignaient l’ISS avec deux heures plus tard l’ouverture des portes. Un beau succès !

L’ISS est en vue. Crédit photo NASA/Joel Kowsky

Voici la vidéo, si tu veux revoir !

Auteur : Pascale Baugé du blog Le Monde et Nous
Dessin : Inti Orozco

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