SpaceX, ce nom vous dit quelque chose c’est sûr ! Mais vous souvenez vous bien de l’objectif de cette compagnie américaine avec son lanceur Falcon 9 et plus particulièrement avec la dernière version, le Block 5 ? Le but est de réutiliser le premier étage de la fusée une dizaine de fois sans réparations majeures et ensuite jusqu’à une centaine de fois avec une remise en état plus poussée. Cependant, là où ça coince, c’est que SpaceX n’a jamais fait voler plus de deux fois un booster. Un peu embêtant quand on promet une baisse des prix très importante grâce à la réutilisation. Mais maintenant que la compagnie gère très bien le deuxième vol, il est temps de passer au troisième. Et justement, en ce 3 décembre 2018, SpaceX réalise un nouvel exploit en faisant redécoller pour la troisième fois un premier étage de son lanceur Falcon 9 ! Et tout aussi impressionnant, ce n’est pas un, ni deux, ni dix mais bien 64 satellites qui étaient à bord de la fusée !
Spaceflight, la compagnie à la base de cette mission
Spaceflight est un servie créé par Spaceflight Industries, une entreprise américaine. Le but de cette dernière est de simplifier l’accès à l’espace. En effet, ils croient que la conquête spatiale est essentielle à l’amélioration de la vie sur Terre. Ainsi ils proposent deux services : BlackSky et Spaceflight. BlackSky a pour but d’être une constellation de 60 satellites qui fournirait une carte en haute définition (résolution de 1m² par pixel) et quasiment en temps réel de presque toute la surface terrestre. D’un autre côté, l’initiative Spaceflight a pour but de simplifier l’envoi de satellites. Ils se chargent de trouver le lanceur correspondant au besoin du satellite, sans faire exploser le budget et sans avoir à attendre trop longtemps. Pour l’instant ce sont 140 satellites pour 32 pays différents qui ont été lancés grâce à Spaceflight.
La mission de ce 3 décembre est donc commandée par cette dernière entreprise. Ce sont eux qui se sont chargés de regrouper les 64 nouveaux satellites venant de 17 pays différents, de les intégrer sur une plateforme pour le lancement et de commander le vol sur une Falcon 9. Cette dernière a pour but de placer tous les satellites sur une orbite héliosynchrone de 575km d’altitude et inclinée à environ 98°. L’heure locale au niveau du nœud descendant de l’orbite sera de 10h30. Le nœud d’une orbite est le point d’intersection entre la trajectoire de l’objet et le plan équatorial du corps autour duquel il orbite (en l’occurrence la Terre). Cependant il y a deux nœuds : le nœud ascendant, quand le satellite passe du côté Sud au côté Nord, et le nœud descendant quand il passe du côté Nord au côté Sud. Etant donnée que l’orbite de cette mission est héliosynchrone, l’heure locale au niveau du nœud descendant reste constante, ce qui est particulièrement utile pour les observations terrestres.
Parmi les 64 passagers du vol, on trouve un grand nombre de satellites d’observations terrestres mais aussi des démonstrateurs technologiques et plein d’autres. En voici quelques-uns :
ESEO : Pour European Student Earth Orbiter, ESEO est un microsatellite développé par des étudiants européens. Il fait parti des projets de l’Office d’Education de l’ESA (Agence spatiale européenne). C’est le troisième objet du Programme Satellite d’Education de l’ESA. Il aura pour but d’imager la Terre, de mesurer les radiations mais aussi de tester de nouvelles technologies qui serviront pour les futures missions de ce programme. A bord de ESEO on trouve donc une micro caméra, des capteurs de radiations, deux antennes qui serviront aux radioamateurs et comme entrainement pour les étudiants, un récepteur GPS pour essayer de déterminer son orbite précisément et une voile qui devrait permettre de désorbiter le satellite plus rapidement. ESEO mesure 33 x 33 x 63cm, pèse 44kg et a une vie en orbite d’environ six mois.
eXCITe : eXCITe (eXperiment for Cellular Integration Technologies) est un microsatellite développé par la DARPA, une agence du département de défense des Etats-Unis. Le but de celui-ci est de tester un système de « satlets ». Ces satlets sont des petits satellites qui peuvent s’assembler pour former des structures plus complexes et ainsi réaliser diverses missions. Ils partagent électricité, chaleur, données, etc. Chaque satlet mesurent environ 20 x 20 x 10cm. Le but ultime de la DARPA serait d’avoir un plus gros satellite en orbite qui servirait de fabrique de satlets et qui pourrait assembler divers satellites avant des les larguer. Cependant eXCITe n’est pas encore cette fabrique. Il est déjà assemblé de 14 satlets pour vérifier que les interactions entre toutes ces briques fonctionnent bien. Il pèse 155kg et aura une durée de vie de deux à neuf semaines. eXCITe emporte également avec lui le satellite SeeMe pour un autre projet de la DARPA : imager la Terre rapidement et précisément.
FalconSAT-6 : Cet autre microsatellite a été développé par l’US Air Force Academy (USAFA) et aura pour but principal de tester et prouver l’efficacité des systèmes à multiples poussées. La charge utile primaire est le moteur à effet Hall SPCS-2. FalconSAT-6 possède également une expérience qui vient accompagner le SPCS-2, la CME qui va mesurer la contamination dûe aux allumages de ce moteur, aux manipulations au sol durant les tests et l’intégration, aux environnements post encapsulation et au dégazage en orbite de certains matériaux. Un autre instrument nommé HIPE, développé par l’USAFA, va mesurer la propagation de certaines ondes dans l’ionosphère. Enfin, l’expérience AFRL va tester de nouveaux panneaux solaires plus performants ainsi que des circuits flexibles. Ce satellite pèse au total 181kg.
Orbital Reflector : Quelle est la nouvelle forme de l’art moderne ? Envoyer une énorme structure réfléchissante dans l’espace ! C’est l’idée qu’a eu l’artiste Trevor Paglen avec le Musée d’art du Nevada. Orbital Reflector c’est un Cubesat 3U qui va, une fois en orbite, déployer une large structure de 30m dans un matériau léger similaire au mylar. Cette structure va se gonfler elle-même pour devenir un gros réflecteur. Depuis le sol, il devrait être possible de voir le satellite comme un point aussi lumineux que les étoiles de la Grande Ours. Cependant, ce type de satellite commence à se démocratiser (on a déjà vu Humanity Star lors du second vol d’Electron) et les astronomes s’inquiètent d’une pollution lumineuse directement dans l’espace, surtout que la station spatiale internationale est déjà très bien visible depuis le sol.
PW-Sat 2 : Ce Cubesat polonais est un démonstrateur technologique. Il aura pour but de tester une voile qui permettrait de faire rentrer les Cubesats plus vite dans l’atmosphère une fois leur mission terminée. PW-Sat 2 possède également deux caméras : une pour confirmer l’ouverture de la voile et une qui servira de prototype de capteur solaire, un type de capteur qui permet de connaître l’attitude du satellite.
ROSE 1 : ROSE 1 est un Cubesat 6U (30 x 20cm) qui servira de plateforme de test au propulseur plasma Phase Four RFT (Radio Frequency Thruster). Si ce moteur fonctionne correctement, il deviendra le tout premier moteur plasma à équiper un nano satellite. ROSE 1 va donc essayer de démontrer que le moteur Phase Four RFT est capable de résister au lancement et d’effectuer des corrections orbitales pour modifier la trajectoire du satellite.
Tous ces satellites sont placés sur un adaptateur développé par Spaceflight. Il est constitué de quatre parties : l’ESPA qui transporte des micro satellites et des Cubesats, le CubeStack qui transporte des Cubesats, le Hub sur lequel est attaché des microsatellites et le MPC qui porte des microsatellites sur sa partie externe et jusqu’à douze Cubesats 12U sur sa partie interne. Comme le montre une des images ci-dessous le déploiement des satellites se fait suivant un ordre très précis : C’est d’abord l’ESPA, le CubeStack et le Hub qui se séparent du second étage de la Falcon 9, ensuite les microsatellites de la partie externe du MPC sont largués et enfin la partie interne du MPC est détachée. Tous les satellites à bord du premier bloc sont ensuite largués, tout comme ceux sur la partie interne du MPC.
Troisième vol d’un premier étage de Falcon 9
Pour la toute première fois, un étage de fusée a décollé pour son troisième vol. Cet exploit on le doit à SpaceX qui a décidé de passer à l’étape suivante maintenant qu’ils ont réussi 17 vols avec un booster qui avait déjà volé une fois. Pour ce vol, c’est l’étage B1046 qui a repris son vol pour la troisième fois. Ce dernier a notamment participé au tout premier décollage de la Falcon 9 Block 5 en mai 2018 pour mettre en orbite Bangabandhu-1, puis au lancement du satellite Merah Putih en août 2018. Ils se passent donc 3 ou 4 mois entre deux réutilisations. Mais cette cadence pourrait être accélérée avec l’expérience qu’acquiert SpaceX. En effet, il est logique que ce booster ait pris relativement longtemps avant de revoler : il était le premier Block 5 et il était donc préférable de bien l’inspecter pour être sûr que tous les systèmes ont résisté au premier puis au deuxième vol.
Fait amusant, le B1046 est le premier étage à décoller de trois pas de tirs différents : Bangabandhu-1 a pris place au pas de tir 49A du Kennedy Space Center (KSC), Merah Putih depuis le pas de tir 40 de la base de lancement de Cape Canaveral (CCAFS) et SSO-A depuis le pas de tir 4 de la base l’Air Force de Vandenberg (VAFB). En effet, pour ce vol du 3 décembre, la Falcon 9 a décollé depuis Vandenberg, sur la côte Ouest des Etats-Unis. C’est ce pas de tir qui leur permet de mettre sur orbite polaire ou quasi-polaire des satellites étant donné que le Sud est dégagé contrairement aux pas de tirs de la côte Est (il y a Cuba juste au Sud).
Etant donné son lieu de décollage et la masse de charge utile emportée, le booster B1046 aurait pu revenir se poser sur la zone d’atterrissage 4 juste à côté du pas de tir. Alors pourquoi avoir choisi de le faire atterrir sur la barge Just Read The Instructions (JRTI) au large dans le Pacifique ? Et bien tout simplement parce qu’un autre vol très important est en préparation à la base de Vandenberg. Ce vol c’est le lancement du satellite NROL-71 à bord d’une Delta IV Heavy (la même fusée qui avait lancée Parker Solar Probe en août). Ce satellite est pour le compte de l’Office National de Reconnaissance (NRO) des Etats-Unis. Il est donc trop dangereux de tenter un atterrissage à la base et ainsi prendre le risque qu’un système dysfonctionne et aille détruire ce précieux satellite secret. Effectivement, le hangar où est préparée cette Delta IV Heavy n’est qu’à 5,8km de la zone d’atterrissage 4. SpaceX avait cependant préparé les autorisations pour atterrir au sol au cas où son lancement était repoussé et que NROL 71 partait avant. Le lancement de SSO-A a bien été retardé mais celui de NROL-71 aussi. Au final SSO-A décolle le 3 décembre et NROL-71 est prévu pour le 7 décembre : impossible d’atterrir sur terre.
Au final, avec ce vol SpaceX gravit une nouvelle marche vers la réutilisation avancée des lanceurs. D’ici quelques mois nous verrons sûrement d’autres boosters qui accomplissent leur troisième vol avec brio. Et SpaceX arrivera même très certainement à franchir l’étape suivante : la quatrième réutilisation. Il ne faut pas oublier que faire revoler un booster est encore assez récent. La première fois que le premier étage d’une Falcon 9 a volé pour la seconde fois c’était le 30 mars 2017 : il y a seulement une vingtaine de mois. SpaceX a depuis quasiment lancé un booster réutilisé tous les mois. Avec un peu de chance, cette même cadence ne tardera pas à s’appliquer aux troisièmes vols des boosters.
