L’IXV s’essaie à la rentrée dans l’atmosphère

Espace Le vaisseau expérimental européen sera tiré mercredi depuis la Guyane française

L’Europe est en retard dans le domaine stratégique du retour sur Terre des engins spatiaux

Avec la navette automatique IXV, à laquelle la Suisse participe largement, l’Europe compte bien rééditer un grand coup, ce mercredi, après l’épopée extraordinaire de la sonde cométaire Rosetta en 2014. Ce vaisseau expérimental bourré de capteurs, de la taille d’une voiture, doit être lancé à 14h, heure suisse, du Port spatial de l’ESA, l’Agence spatiale européenne, à Kourou, en Guyane française. Le tir sera effectué par la plus récente et la plus petite fusée de la gamme des lanceurs européens, Vega, dont ce sera le quatrième lancement.

Le IXV (pour Intermediate eXperimental Vehicle) est essentiellement un démonstrateur de rentrée atmosphérique, une phase cruciale de tout vol spatial avec retour contrôlé sur Terre, et dont la maîtrise est indispensable pour qui veut avoir une capacité spatiale autonome. L’Europe est en retard dans ce domaine, faute d’avoir trouvé un accord sur divers projets dès les années 1960, dont le plus avancé était la navette Hermes, abandonnée en 1992. Elle a néanmoins réussi trois rentrées atmosphériques… dont une seule sur Terre: la capsule ARD (de type Apollo) en 1998. Elle a aussi posé l’atterrisseur Huygens sur Titan, l’énorme satellite de Saturne, lors de la spectaculaire mission américano-européenne Cassini en 2005. Et on avait cru longtemps que la sonde de conception britannique Beagle s’était perdue lors de sa chute sur Mars en 2003, avant qu’on découvre le mois dernier, grâce à des photos, qu’elle s’était bien posée en douceur sur la planète rouge, sans pouvoir assurer ses transmissions.

La mini-navette, qui pèse près de 2 tonnes et fait 5 mètres de long, est de type «corps portant», avec une aérodynamique trapue lui permettant de s’appuyer sur l’air, qui fait office de freinage lors de son retour dans l’atmosphère. Malgré la longue histoire des retours sur Terre américains, russes ou chinois, l’expérience de cette rentrée atmosphérique complète avec un corps portant est une première à mettre au compte de l’Europe spatiale. Pour ses concepteurs, cette solution combine la simplicité d’une capsule, qui a toutefois l’inconvénient de ne pas pouvoir manœuvrer après avoir été mise sur sa trajectoire balistique, et les performances d’un véhicule à voilure plus complexe, comme la Space Shuttle américaine, «présentant une contrôlabilité et une manœuvrabilité excellentes pour assurer un atterrissage de précision».

Pour ce test, il ne sera pas nécessaire de placer le IXV en orbite. Après la séparation des trois premiers étages, un petit moteur russe sera allumé à trois reprises pour l’injecter avec précision sur la trajectoire suborbitale voulue; celle-ci lui fera atteindre une altitude maximale de 412 km, une hauteur analogue à l’orbite de la Station spatiale internationale. Cela lui permettra de plonger à quelque 27 000 km/h vers la Terre, simulant ainsi le retour d’une mission spatiale. La navette sera freinée d’abord par les particules d’air de plus en plus dense, provoquant un échauffement de ses structures jusqu’à 1600 °C, avant d’ouvrir ses parachutes et d’amerrir dans le Pacifique, après avoir survolé l’Atlantique, l’Afrique et un peu plus de la moitié du globe terrestre, à la hauteur de l’Equateur. Quatre ballons se gonflant automatiquement assurent alors sa flottaison, avant sa récupération par un navire qui suivra avec ses antennes la phase finale de sa descente. La mission, relativement courte, doit durer une heure et quarante minutes.

L’engin sera bardé de détecteurs qui vont surveiller son comportement sous toutes les coutures, en vérifiant le concept des protections thermiques ainsi que les techniques de guidage, navigation et pilotage. Tous ces paramètres seront enregistrés, et par précaution transmis en direct au sol et au navire de récupération, au fur et à mesure de la descente, au cas où un incident surviendrait à l’amerrissage.

Le IXV n’est pas un prototype inaugurant une série d’engins similaires, mais un démonstrateur technologique, permettant de tester et de valider le concept en situation réelle et d’évaluer ses performances. C’est une étape essentielle pour rendre possibles des projets très divers et ambitieux, comme la conception d’étages de fusées réutilisables, la récupération d’échantillons depuis la Lune ou d’autres planètes et astéroïdes, la maintenance de la station spatiale ou de satellites de nouvelle génération, des expériences en microgravité ou, dans une étape sans doute ultérieure, le retour d’équipages depuis des infrastructures orbitales, actuellement un monopole des Russes.

Une phase d’étude pré-opérationnelle appelée Pride (Program for Reusable In-orbit – Demonstrator in Europe) a été approuvée par l’ESA et confirmée lors de la dernière conférence ministérielle en décembre dernier, qui a alloué 22 millions d’euros pour le lancement d’études préliminaires. On pourrait s’orienter dans un premier temps vers une mini-navette automatique, ailée cette fois, réutilisable, flexible et manœuvrable, qui devrait pouvoir se poser sur une piste d’atterrissage.

La Suisse fait partie des sept pays membres de l’ESA participant au programme. Parmi les trois entreprises impliquées, Ruag Space joue un rôle majeur. Il est en effet responsable de l’ensemble de l’instrumentation de IXV, avec 300 capteurs de température, de pression et de contraintes, qui devront effectuer des mesures fiables dans une chaleur de 1600 °C. Ruag Space a également fourni, en collaboration avec l’Ecole polytechnique de Zurich et une société belge, une caméra infrarouge qui surveillera les volets de contrôle de vol, encore une première. Et il a construit la «structure froide» interne, le châssis de l’engin, qui devra subir des contraintes considérables, du lancement à la chute dans l’océan. Ruag a même développé des procédés inédits pour ce faire, les technologies existantes ne permettant pas d’atteindre les performances requises.

IXV devait s’envoler initialement en novembre, mais le lancement avait été reporté au dernier moment. En fait, les contraintes de précision et l’orientation très inhabituelle du tir, dirigé vers l’est pour suivre une trajectoire équatoriale, et non vers le nord comme habituellement, survolait la ville de Kourou et posait des problèmes de sécurité en cas de défaillance ou d’explosion. Une trajectoire légèrement décalée, évitant la ville, a été validée moyennant une manœuvre ultérieure pour revenir sur la bonne piste. Reste que la prise de conscience si tardive du problème, ou le manque de coordination entre les services responsables, est pour le moins étonnante, et Jean-Jacques Dordain, directeur général sortant de l’ESA, a demandé une enquête à son inspecteur général.

C’est une étape essentielle pour rendre possible la conception d’étages de fusées réutilisables