Deux lancements de fusées atypiques


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 4ème 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

Lycéen de 15ans.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.