L’actualité de la semaine du 19 février : Paz et Starlink, suites de l’anomalie du VA241 Ariane 5

Une semaine assez calme, 1 seul décollage en raison de deux reports de tir. Mais on en sait un peu plus sur l’anomalie en vol du premier tir de l’année d’Ariane 5.

Paz et deux satellites Starlink lancés par Falcon 9

Le lancement de Falcon 9 le jeudi 22 février était à plusieurs titres pas tout à fait classique. Le décollage s’est déroulé à 14h17 UTC depuis la base Air Force de Vandenberg en Californie. Le booster utilisé pour le premier étage avait déjà volé en août 2017 et il n’était pas prévu de le récupérer à nouveau.

PAZ Mission

Lancement Falcon 9 / Paz le 22/02/2018 (credit SpaceX)

Le premier satellite radar espagnol mis sur orbite

A son bord, 3 satellites. La charge utile principale était le satellite PAZ, le premier satellite d’observation radar pour l’Espagne. Paz a été construit par Airbus Defence and Space, et sera opéré par la compagnie espagnole Hisdesat, en partie pour le ministère de la défense espagnol. Sa construction a été terminée en 2014 mais son lancement était prévu au départ sur le lanceur russe Dnepr qui a interrompu ses tirs en 2015 (les constructeurs se situent en Ukraine).

Le satellite PAZ avant son lancement le 22/02/2018 (credit Airbus)

Paz s’est séparé du lanceur dix minutes après le décollage et sera prochainement mis à poste sur son orbite à 514 km d’altitude. Il devrait entrer en service en mai 2018 pour 7 ans. Il rejoint les satellites TerraSAR-X et TanDEM-X, sur la même orbite. Ces trois satellites forment une constellation SAR (Synthetic Aperture Radar, radar actif à synthèse d’ouverture) très haute résolution « qui offre des fréquences de revisite accrues et une capacité d’acquisition améliorée » selon Airbus.

Infographie du satellite Paz (credit Airbus)

Deux prototypes Starlink mis sur orbite

Deux autres satellites se trouvaient à bord de la Falcon 9 : MicroSat-2a et 2b renommés ensuite par Elon Musk en Tintin-A et Tintin-B. Ces 2 satellites de démonstration de 400 kilogrammes sont les premiers prototypes de la constellation Internet Starlink prévue par SpaceX qui pourrait comprendre jusqu’à 12 000 satellites en orbite basse. Cette méga-constellation, comme celle de OneWeb, devrait offrir un service haut débit à plus faible latence que les grands satellites de télécommunications conventionnels positionnés en orbite géostationnaire.

Les 2 prototypes Starlink sur l’adaptateur lanceur peu avant leur lancement du 22/02/2018 (credit SpaceX)

Les 2 satellites ont été séparés du lanceur sur la même orbite que Paz mais devraient atteindre par eux-même leur orbite de démonstration vers 1200 km d’altitude. SpaceX prévoit de tester la compatibilité des satellites avec six stations de réception au sol en Californie, au Texas et à Washington. Les ingénieurs veulent également valider les connexions à large bande entre les satellites et des terminaux mobiles, pendant 6 à 12 mois.

Une nouvelle coiffe pour Falcon 9 et une tentative de récupération

Ce lancement a vu la première utilisation d’une nouvelle coiffe pour le lanceur. La coiffe est l’élément de protection des charges utiles du lanceur lors de l’attente au sol sur le pas de tir et lors de la traversée des couches denses de l’atmosphère lors de la première phase de vol. Elle est généralement séparée du lanceur dans les 5 premières minutes de vol et retourne s’abîmer sur Terre ou en mer. SpaceX a décidé d’en faire un élément récupérable et réutilisable comme les boosters de ses premiers étages Falcon 9 ou Falcon Heavy. Le coût d’une coiffe est estimé à 10% du coût d’un lancement pour un élément de durée faible et en plus, sa construction en matériau composite prend énormément de temps et pourrait gêner la cadence de lancement voulue.

Comparaison des coiffes 1.0 et 2.0 de Falcon 9 (credit Nasaspaceflight / L2)

La coiffe « 2.0 » est une dizaine de centimètres plus large et une dizaine de centimètres plus haute que les précédentes, plus simple à construire et plus adaptée pour sa récupération et sa réutilisation. Chaque moitié de coiffe possède son propre système avionique, des réservoirs sous pression contenant de l’azote gazeux, des propulseurs à gaz froid et un compartiment pour un parachute à direction automatique. Les demi-coiffes se séparant lors de la montée de la fusée, elles doivent utiliser leurs propres propulseurs pour se stabiliser à partir de leur chute initiale et entrer dans une orientation prédéterminée pour la rentrée atmosphérique. Puis le guidage de chaque moitié de protection devra les mener vers un bateau de récupération positionné pour les récupérer.

En avril 2017, SpaceX avait tenté de récupéré la coiffe du vol mais seule une demi-coiffe avait été récupérée dans l’Océan Atlantique. Elon Musk aurait déclaré que le développement d’une coiffe réutilisable est « étonnamment complexe ».

Pour ce lancement du 22 février, SpaceX a renouvelé la tentative de récupération à l’aide d’un bateau nommé Mr Steven équipé d’un filet entre 4 bras.

Mais malheureusement Mr. Steven n’a pas attrapé la coiffe, mais il n’aurait manqué que quelques centaines de mètres, selon Elon Musk. La coiffe aurait cependant survécu.

Résultats des investigations de l’anomalie du vol VA241

Le 25 janvier dernier, le vol VA 241 d’Ariane 5 ne s’était pas déroulé correctement : les 2 satellites avaient été placés sur une orbite de transfert géostationnaire très inclinée, à 20° au lieu des 3° attendus [article Ariane 5 : un semi-échec pour son premier vol de l’année]. Une commission d’enquête avait alors été mise en place.

En rouge la trajectoire suivie par la VA 241 au lieu de la trajectoire verte attendue (credit Arianespace webcast)

Le 22 février, la commission d’enquête a sorti ses conclusions : « L’anomalie de trajectoire résultait d’une valeur incorrecte dans les spécifications pour la mise en œuvre des deux systèmes de référence inertielle du lanceur. Compte tenu des exigences particulières de cette mission, l’azimut requis pour l’alignement des centrales inertielles était de 70 degrés au lieu de 90 degrés, comme c’est le plus souvent le cas pour les missions en orbite de transfert géostationnaire. Cet écart a mené au décalage de 20 degrés vers le sud dans la trajectoire du lanceur à partir des premières secondes de vol. La cause de l’écart de trajectoire est donc due à une mauvaise spécification de l’un des paramètres de la mission du lanceur qui n’a pas été détectée lors des contrôles de qualité standard réalisés lors de la chaîne de préparation des lancements Ariane 5. »

Les enquêteurs ont recommandé à Arianespace et à sa société mère, Ariane Group, d’améliorer la manière dont les ingénieurs développent et vérifient la documentation avant un lancement, et d’introduire des contrôles de cohérence supplémentaires pour éviter la répétition d’une erreur comme celle du 25 janvier. Arianespace et ArianeGroup déploieraient déjà les mesures préconisées par la Commission selon une déclaration de Stéphane Israël, directeur général d’Arianespace.

L’erreur d’inclinaison entraîne un allongement de la mise à poste des 2 satellites lancés. SES 14 et Al Yah 3 ont commencé des manœuvres pour atteindre leurs orbites géostationnaires finales.

Le satellite SES 14 construit par Airbus utilise des propulseurs à plasma pour ajuster son orbite. Les moteurs à haute efficacité et à faible poussée tirent presque continuellement pour pousser progressivement le satellite plus haut et plus près de l’équateur. Cette mise à poste devrait prendre 4 mois supplémentaires aux cinq mois prévus initialement, mais n’affectera pas la durée de vie prévue de 15 ans du satellite de communication selon son opérateur SES.

Al Yah 3 utilise un système de propulsion hybride avec un moteur principal conventionnel alimenté à l’hydrazine et des propulseurs électriques pour le maintien à poste. Il devrait entrer en service en orbite géostationnaire vers le milieu de l’année, sans affectation non plus de sa durée de vie.

Ci-dessous les changements d’altitudes des 2 satellites au cours du temps :

Les changements d’inclinaison des 2 orbites des 2 satellites au cours du temps :

Le prochain lancement Ariane 5 est prévu à ce jour pour le 16 mars [voir Calendrier des lancements à travers le monde].

En bref

Fin de l’aérofreinage d’Exomars

Après presque 1 an de manœuvres, la phase de circularisation de l’orbite de TGO est terminée. A lire en détails ici : Aérofreinage terminé pour Exomars

Vue d’artiste de l’orbiteur Trace Gas Orbiter (TGO) ExoMars 2016 en orbite martienne (Credit: ESA/ATG medialab)

Changement pour Die Astronautin

Nicola Baumann est remplacée par Suzanna Randall pour la mission privée « Die Astronautin », l’envoi d’une astronaute allemande, hors agence spatiale, pour une mission dans l’ISS dans les années à venir. Nicola Baumann avait abandonné le programme en décembre dernier. Article mis à jour sur « Die Astronautin »

Une nouvelle que j’ai oublié la semaine dernière (merci Michel)

Suzanna Randall (à gauche) et Insa Thiele-Eich en compétition pour devenir la première astronaute allemande (credit ESO/M. Zamani)

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