Un satellite argentin d’observation et des booms supersoniques en Californie


S’il y a bien une chose à laquelle nous commençons à être habitués, ce sont les atterrissages spectaculaires de SpaceX. Ceux-ci ne se faisaient normalement que sur trois lieux distincts : au sol à Cape Canaveral, dans l’Atlantique sur la barge OCISLY ou dans le Pacifique sur la barge JRTI. Cependant avec son lancement du 8 octobre 2018, SpaceX a inauguré un nouveau lieu d’atterrissage : la LZ-4 à Vandenberg, sur la côte Ouest des Etats-Unis. Cette troisième zone d’atterrissage au sol permettra à la compagnie américaine de récupérer plus rapidement ses boosters après leur vol, et ce, même pour des lancements en orbite polaire ou héliosynchrone comme ce fut le cas pour SAOCOM 1A en ce jour.

La Falcon 9 Block 5 décolle depuis le pas de tir SLC-4E de Vandenberg. Crédit : SpaceX

 

SAOCOM 1A, un peu d’histoire

Acronyme de Satelite Argentino de Observación COn Microondas (Satellite argentin d’observation micro-ondes), SAOCOM regroupe deux satellites d’observation de la Terre. Ils ont été développés par l’agence spatiale argentine (CONAE) puis fabriqué par l’entreprise INVAP, entreprise argentine spécialisée dans les technologies de pointe (énergie nucléaire, aérospatial, radars, etc). Ce projet est né en 1998 afin d’apporter des informations sur les sols, les eaux et la végétation.

En juin 2002, une première révision conceptuelle prévisionnelle a été réalisée en présence de la CONAE, d’INVAP, de la NASA, de l’AEB (agence spatiale brésilienne) et du CNES. A ce moment, le lancement était prévu pour 2004, date qui a constamment été repoussée pour causes budgétaires mais aussi techniques de part la complexité du satellite. 6 ans après, en octobre 2008, une seconde révision conceptuelle a été réalisée et passée avec succès. Cette même année, la CONAE a reçu un financement de la Banque Interaméricaine de développement pour mener à bien son projet SAOCOM.

Plateforme de SAOCOM 1A en cours de préparation. Crédit : Casa Rosada (Argentina Presidency of the Nation), Creative Commons

Ce n’est que le 16 avril 2009 que l’agence spatiale argentine signe un contrat avec SpaceX pour mettre en orbite ses deux satellites SAOCOM 1A et 1B grâce à deux Falcon 9. En 2012, on assiste enfin aux premiers tests concrets avec notamment les essais des systèmes de régulation thermique. Ces derniers s’avèrent fonctionner comme attendu et d’autres tests sont réalisés en 2014 sur les couvertures thermiques.

En octobre 2017, la structure du satellite est enfin terminée et des premiers tests environnementaux commencent. Dès le mois de décembre de la même année, tous les éléments fonctionnels ont été intégrés au satellite et SAOCOM 1A était prêt pour son vol ! Une ultime révision a été réalisée du 7 au 11 mai 2018 afin de vérifier que tous les systèmes seront opérationnels une fois en orbite. Le 15 juillet, l’antenne radar qui servira au satellite à faire toutes ses mesures scientifiques une fois dans l’espace a été fermée pour la dernière fois avant son lancement, ce qui concluait enfin tous les tests.

Chargement de SAOCOM 1A dans son Antonov An-124. Crédit : Juan Kulichevskyv, Creative Commons

Le 30 juillet 2018, un avion-cargo Antonov An-124 a atterri en Argentine pour transporter SAOCOM 1A. Il redécolla le 1er août avant d’arriver à la base militaire de Vandenberg le lendemain. Une semaine après, le lancement a été annoncé et l’intégration du satellite dans la coiffe de la Falcon 9 pouvait commencer pour un lancement prévu en octobre.

SAOCOM 1A, quelques points techniques

SAOCOM 1A mesure 4,5m de haut pour un diamètre de 2,9m lorsque les panneaux solaires et l’antenne radar sont repliés. La plateforme du satellite (sa structure) est dérivée d’un autre satellite argentin : SAC-C, qui était resté en orbite de 2000 à 2013. SAOCOM 1A pèse environ 3000kg au décollage et a une durée de vie de 5 ans en orbite.

Modèle 3D du satellite SAOCOM 1A. Les trois panneaux en haut forment le panneau solaire et le grand panneau en bas est le radar RSO. Crédit : INVAP

Ce satellite est alimenté en électricité par un grand panneau solaire de 15m² qui est déplié en orbite. Ce panneau a été développé et fabriqué à la faculté d’ingénierie de l’université nationale de La Plata. D’un autre côté, tout le système de régulation thermique fut fourni par le centre spatial Teófilo Tabanera, un complexe de la CONAE. SAOCOM 1A utilise deux types de communication : les bandes S pour la télémétrie et les diverses commandes, et les bandes X pour transmettre les données acquises par le radar. Ce téléchargement se fait à environ 40Mo/s tandis que le satellite a une mémoire de 32Go.

SAOCOM 1A avec son radar RSO déployé. Crédit : Casa Rosada (Argentina Presidency of the Nation), Creative Commons

L’outil principal de SAOCOM 1A est un radar RSO (ou SAR en anglais) pour Radar à Synthèse d’Ouverture. Celui-ci a été développé par l’Institut Argentin de Radioastronomie. Il mesure 10m de long et 3,5m de large et il est composé de près de 140 petites antennes radar qui lui permettent de réaliser un modèle 3D relativement précis de notre planète. Pour ce faire, le radar va successivement « illuminer » la surface en microondes (bande L) puis capter leur écho pour pouvoir associer à chaque point dans son champ de vision une altitude. Étant donné que le satellite est en mouvement, un même point va être illuminé plusieurs fois ce qui permet d’accroître la précision des données mesurées puis calculées. Grâce à ce système et à des fonctions mathématiques très performantes (transformée de Fourier notamment), il est ensuite possible de recréer un modèle tridimensionnel des diverses parties de la surface ou même du globe entier. Un énorme avantage des radars est, notamment, que les ondes émises traversent sans trop de perturbations les nuages. Ainsi il est facilement possible de cartographier des zones géographiques même si le climat ne semble pas trop s’y prêter.

SAOCOM 1A, un projet lié à l’Italie

Depuis 1992, la CONAE et l’Agence spatiale italienne (ASI) ont collaboré sur les projets SAC-B et SAC-C, deux autres satellites argentins. Tandis que la CONAE travaillait sur ses deux SAOCOM 1, l’ASI commençait le développement de sa constellation Cosmo-SkyMed qui présente des caractéristiques très similaires aux deux satellites argentins. Les très bonnes relations entre les agences spatiales des deux pays ont mené à la création du projet SIASGE (Sistema Italo Argentino de Satélites para la Gestion de Emergencias ou Système italiano-argentin de satellites pour la gestion des urgences) en juillet 2005. Grâce à ce dernier, le partage des données obtenues par les satellites argentins et italiens est facilité et officialisé. Ce croisement d’informations permettra de fournir des alertes très précises sur les incendies, les inondations, les avalanches et autres catastrophes naturelles.

Vue d’artiste d’un satellite Cosmo Sky-Med en orbite terrestre et déployé. Crédit : E-Geos

Le SIASGE a une influence directe sur les orbites des satellites car les six satellites en question (2 SAOCOM 1 et 4 Cosmo-SkyMed) sont placés sur des orbites héliosynchrones d’une même altitude (620km) mais sur six plans différents afin de fournir une actualisation toutes les 12 heures d’un même point à la surface. Ainsi le suivi des catastrophes s’en trouve énormément facilité.

En mai 2016, la CONAE et l’ASI ont signé une lettre d’intention qui les encourage à lancer une seconde version de ce projet : SIASGE II. Le but est d’intensifier et de renforcer la coopération dans les domaines de la science, de la recherche et des techniques spatiales à des fins pacifiques et en particulier dans le domaine de la prévention et la gestion des situations d’urgence.

Premier RTLS sur la côte Ouest

SpaceX possède actuellement deux lieux de lancements : deux pas de tirs sur la côte Est des Etats-Unis (LC-39A et SLC 40) et un pas de tir sur la côte Ouest (SLC-4). Cependant il s’avère que la zone de tir SLC-4 est en fait composée de deux pas de tirs : SLC-4E et SLC-4W. SpaceX a donc décidé de conserver le SLC-4E comme lieu de tir pour ses Falcon 9 qui doivent mettre sur orbite polaire ou quasi-polaire des satellites, et de reconvertir le SLC-4W en zone d’atterrissage. En effet, si SpaceX possédait déjà deux « Landing Zones » à Cape Canaveral, sur la côte Est (les LZ-1 et LZ-2), l’entreprise n’en avait pas encore à Vandenberg, sur la côte Ouest, et était donc forcée de toujours faire réatterrir ses boosters sur la barge JRTI à plusieurs centaines de km dans le Pacifique. Cette option est pratique dans le sens où le booster n’a pas besoin de réaliser un long « boostback burn » pour retourner proche de son pas de tir, mais d’un autre côté, cette procédure ne permet pas un retour rapide du lanceur qui met typiquement plusieurs jours à rentrer au port.

La zone d’atterrissage LZ-1 à Cape Canaveral avec un Homme pour l’échelle. Crédit : SpaceX

C’est pourquoi SpaceX à donc décider de construire une troisième zone d’atterrissage à Vandenberg : la LZ-4. Celle-ci permettra aux boosters de réaliser la procédure connue sous le nom de RTLS pour Return To Launch Site. Cette dernière n’a cependant pas été inventée par SpaceX. Elle existait en fait déjà à l’époque des navettes spatiales et consistait en une urgence très critique. En effet, si un problème sur le lanceur était détecté peu après le décollage et que celui-ci était trop important (perte d’un moteur par exemple) pour continuer jusqu’à la mise en orbite puis revenir après une révolution (Abort To Orbit ou ATO), il était possible, une fois les boosters à ergols solides séparés, de faire un demi-tour toujours avec le réservoir externe et les moteurs RS-25 restants afin de consommer tous les carburants (du réservoir externe et de la navette) pour alléger l’orbiteur. Ce dernier va ensuite se séparer du réservoir et procéder à un atterrissage sur l’énorme piste au Kennedy Space Center. Ce type d’avortement de mission n’a jamais été réalisé et il était considéré comme extrêmement dangereux à la suite de plusieurs simulations d’entraînements pour les astronautes. Il est important de noter que même le RTLS n’aurait pas sauvé Challenger car le problème qui a mené à la perte de l’équipage et du véhicule est survenu avant la séparation des boosters.

La zone d’atterrissage LZ-4 à Vandenberg. Crédit : SpaceX

Pour ce qui est de SpaceX, le RTLS n’est pas une manœuvre d’urgence mais bien une manœuvre permettant au booster de la Falcon 9 de revenir plus vite au pas de tir et donc de pouvoir être repréparé plus rapidement pour un futur lancement. SAOCOM 1A représente une cible excellente pour tester cette LZ-4 car, avec sa masse de seulement 3000kg, il reste bien en dessous des limites de la Falcon 9 ce qui fait que les réservoirs du booster seront encore assez remplis au moment de la séparation des deux étages. Le booster utilisé lors de ce vol n’en est d’ailleurs pas à son premier décollage car il s’agit du B1048.2 qui avait mis sur orbite dix satellites Iridium NEXT lors du vol Iridium NEXT VII sous le nom B1048.1.

Le booster B1048.2 après son atterrissage qui a inauguré la LZ-4. Crédit : SpaceX

Un point essentiel à noter est qu’un atterrissage comme fait SpaceX implique un objet allant à une vitesse supersonique et cause donc des booms supersoniques qui sont au nombre de trois et qui sont provoqués par les moteurs puis les jambes et enfin les « grid fins » , comme le montre très bien cette vidéo lors du lancement de la Falcon Heavy à 6:47 (on en entend 10 car il y avait deux boosters et de l’écho à cause des bâtiments). A Cape Canaveral, ceux-ci ne posent pas trop de problèmes car la base, étant si grande, il n’y a pas d’habitations à plusieurs dizaines de km à la ronde. Cependant la base militaire de Vandenberg est bien plus petite et certaines personnes habitant proche de la base ont pu très bien entendre ces booms supersoniques !

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Passionné d’ingénierie et d’aérospatiale.
Rédacteur actu spatiale officiel de KSC.