Premier satellite bengali de communication et premier vol de la Falcon 9 Block 5


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.

 

Décollage de la toute première Falcon 9 Block 5 avec à son bord Bangabandhu-1, vue depuis un drone. Crédits : SpaceX

 

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.

 

Vue d’artiste du satellite Bangabandhu-1 en orbite et déployé. Crédits : Thales Alenia Space

 

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.

 

Mujibur Rahman, surnommé Banganbandhu, père fondateur du Bangladesh

 

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.

 

Séparation entre le satellite et le second étage vu par ce dernier. Crédits : SpaceX

 

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 😉

 

Décollage de la Falcon 9 Block 5. Crédits : Michael Seeley @mike_seeley avec son autorisation

 

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.

 

Photo de l’interétage de la Falcon 9 Block 5. Crédits : K.Scott Piel @spiel2001 avec son autorisation

 

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.

 

Photo rapprochée du lancement. On y voit bien les jambes et la base des moteurs noires. Crédits : John Kraus @johnkrausphotos pour America Space @americaspace avec leur autorisation

 

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.

 

Photo des grid fins en titane de la Falcon 9 Block 5. Crédits : K.Scott Piel @spiel2001 avec son autorisation

 

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.

 

Panorama de très grande résolution de la Falcon 9 Block 5 sur son pas de tir. Crédits : K.Scott Piel @spiel2001 avec son autorisation

 

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.

 

Ancienne procédure pour retirer les jambes d’atterrissage. Crédits : Universe Today

 

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.

 

Test d’allumage d’un moteur Merlin 1D au centre de SpaceX à McGregor au Texas. Crédits : SpaceX

 

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.

 

Structure « octaweb » avant l’installation des neufs moteurs. Crédits : SpaceX

 

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.

 

On voit ici l’intérieur du réservoir d’oxygène liquide d’un Falcon 9. On aperçoit les anciens COPV qui sont les cylindres noirs sur les côtés. Crédits : SpaceX

 

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.

 

La première Falcon 9 Block 5 à atterrir sur la barge Of Course I Still Love You (abrégé en OCISLY). Crédits : SpaceX

 

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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Photo longue exposition du lancement sur laquelle on voit bien la manœuvre du « gravity turn » pour se mettre en orbite. Crédits : Michael Seeley @mike_seeley avec son autorisation

 

Photo prise au moment du Max-Q, phase pendant laquelle le lanceur subit le plus de pression aérodynamique. On voit très bien la condensation liée à cette pression en haut du lanceur. Crédits : Michael Seeley @mike_seeley avec son autorisation

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