La mission de Thomas Pesquet à bord de la Station Spatiale Internationale arrive à sa fin. Avec Oleg Novitskiy, il reviendra sur Terre le 2 juin prochain.

Peggy Whitson, bien qu’elle ait décollé avec Thomas et Oleg, va rester dans l’ISS encore jusqu’au mois de septembre. [A lire dans ISS : changements de rotation dans les équipages et 3 mois de plus pour Peggy Whitson].

Comment se passe le retour ?

Voici les différentes étapes de ce que vont vivre Thomas et Oleg pour leur retour sur Terre qui va durer environ 3h30.

Fermeture des trappes

Thomas et Oleg vont prendre place à bord du même vaisseau qui les avait amenés à la Station : le Soyouz MS-03.Vers 7h32 UTC, les trappes côté ISS et côté Soyouz vont être fermées (rajoutez 2 heures pour l’heure de Paris).

L’équipage va revêtir les combinaisons Sokol qui les protégeront en cas de dépressurisation imprévue du vaisseau et vérifier que celles-ci soient bien étanches.

Désamarrage

Une fois tous les contrôles effectués, le désamarrage peut avoir lieu avec l’ouverture des crochets qui maintiennent le Soyouz amarré à la Station.

Il est planifié vers 10h47 UTC pour le Soyouz MS-03.

Le vaisseau va commencer à s’éloigner tranquillement juste repoussé par un ressort. Les propulseurs du Soyouz ne sont pas encore activés car les poussières résiduelles qui s’en dégageraient ne doivent pas polluer la Station.

A une distance de sécurité suffisante, les propulseurs du Soyouz sont allumés brièvement pour écarter le vaisseau davantage de  l’ISS. Il faut souvent un 2e allumage pour ajuster la trajectoire.

Vol libre

Le 17 mai dernier, l’orbite de l’ISS a été ajustée pour favoriser le suivi au sol du retour du vaisseau. Ce sont 13 secondes d’allumage des propulseurs du module russe Zvezda qui ont accéléré de 0,2 seconde l’ISS et donc ont permis de rehausser son orbite.

Les deux prochaines heures se passent tranquillement en vol libre.

Désorbitation

Le vaisseau, qui a fait près d’une orbite et demie depuis son désamarrage, tourne toujours autour de la Terre à une vitesse d’environ 28000 km/h et à environ 12 km de l’ISS.

Pour que sa trajectoire aille désormais vers le sol, il faut le désorbiter. Pour cela, il faut freiner le vaisseau. Le moteur principal situé à l’arrière du vaisseau est allumé pendant un peu moins de 5 minutes pour pousser dans le sens contraire à la marche.

Le début de la désorbitation est prévu vers 13h17 UTC pour le Soyouz MS-03. L’atterrissage doit avoir lieu moins d’une heure après.

Séparation des trois modules Soyouz

Le vaisseau Soyouz est composé de trois modules :

• le module de service ou module de propulsion. Il contient les réservoirs à oxygène, les systèmes électriques et de contrôle thermique, les ordinateurs de bord, les micropropulseurs, les capteurs infrarouge, les radiateurs extérieurs et les panneaux solaires.
• le module orbital. C’est cette partie à l’avant qui s’amarre à l’ISS. Il comprend l’équipement de commande automatique du véhicule. C’est aussi le module où peuvent vivre les cosmonautes lorsqu’ils ont un voyage de deux jours pour rejoindre la Station car il comprend des toilettes (rudimentaires), des réserves d’eau et de nourriture.
• le module de descente. C’est là où les membres d’équipage sont installés pour le décollage et l’atterrissage en positon couchée, mais aussi pendant les phases critiques telles que les manoeuvres critiques (amarrage, changement d’orbites). C’est le poste de pilotage en cas d’anomalie sur les systèmes automatiques. Il possède un bouclier thermique qui protège le module des fortes contraintes thermiques lors de la rentrée atmosphérique.

Environ trente minutes après la fin de la poussée de désorbitation, les trois modules du Soyouz se séparent grâce à des boulons explosifs. Le vaisseau se trouve alors à environ 140 km d’altitude. Il ne reste que 3 minutes avant la rentrée atmosphérique. Seul le module de descente, qui possède un bouclier thermique, va revenir intact sur Terre. Les deux autres modules vont se désintégrer et se consumer dans l’atmosphère terrestre. 

Rentrée atmosphérique

Lorsque le vaisseau atteint 100 km d’altitude (ligne de Karman), il pénètre dans l’atmosphère terrestre à environ 27 000 km/h. L’atmosphère va freiner le Soyouz jusqu’à une vitesse de 800 km/h environ.

Pendant cette forte décélération, un plasma se forme autour de la capsule. Le bouclier thermique protégeant la face du module de descente dirigée vers le sol, atteint la température de 1600°C alors que la température grimpe jusqu’à 40°C à l’intérieur du module. Les cosmonautes subissent une forte accélération, d’environ 4 G. Ils passent de l’impesanteur à 4 fois le poids de leurs corps en quelques secondes !

Le plasma empêche toutes communications radio avec les cosmonautes pendant environ 4 minutes.

Ouverture des parachutes

Le Soyouz possède trois type de parachutes qui vont être déployés successivement à partir d’un même compartiment afin de freiner le vaisseau.

A environ 11 000 m d’altitude, les 2 premiers parachutes “de tirage” sortent du compartiment, le couvercle les retenant dans le vaisseau ayant été éjecté par des boulons pyrotechniques. C’est en fait un capteur barométrique qui mesure la pression atmosphérique qui donne le H0. Le vaisseau est encore à une vitesse d’environ 800 km/h.

Le second parachute de “freinage” va sortir à la suite, tiré par les premiers petits parachutes. Il va ralentir la capsule jusqu’à 288km/h. Son largage quelques secondes plus tard entraîne le déploiement du parachute principal. Le Soyouz se trouve désormais à 7 500 m d’altitude. Le parachute principal, de 1 000 m², va ralentir la capsule jusqu’à 22 km/h.

En cas de problème, il y a un parachute “de secours”, de 590 m² “seulement” qui peut se déployer depuis un autre compartiment.

Dans l’histoire des Soyouz, il n’a été déployé qu’une seule fois. Mais il s’est emmêlé avec le parachute principal, déjà en torche. Le vaisseau Soyouz a percuté le sol à une vitesse à plus de 180 km/h, tuant Vladimir Komarov, le cosmonaute du premier vaisseau Soyouz. Malgré cette tragédie, le vaisseau Soyouz est à ce jour le vaisseau habité le plus fiable au monde.

Descente sous le parachute

A 5500 m d’altitude, le bouclier thermique est éjecté, dégageant les six rétrofusées et l’altimètre qui va fournir des données d’altitude précises.

L’éjection du bouclier déclenche l’évacuation du reste de peroxyde d’hydrogène (ou eau oxygénée) utilisé pour ajuster l’orientation du module de descente lors de la rentrée atmosphérique. Ce composé est dangereux pour le personnel de récupération au sol. L’oxygène restant dans les réservoirs est aussi vidé afin d’éviter tout risque d’incendie ou d’explosion à l’impact de l’atterrissage.

A 5 000 m d’altitude, le Soyouz largue la protection des hublots, carbonisée. Les cosmonautes vont pouvoir voir de nouveau à l’extérieur. Une égalisation de la pression est également effectuée.

Les sièges où sont allongés les cosmonautes, dos vers le sol, sont déplacés vers le haut en direction du poste de pilotage pour pouvoir absorber le choc au moment de l’impact. Les sièges du Soyouz sont d’ailleurs moulés à la forme du cosmonaute pour s’assurer que son corps épousera parfaitement la forme de la couchette, pour une protection optimale contre le choc de l’atterrissage.

Moulage du siège du Soyouz de Thomas Pesquet (d’autres photos dans cet album)

Et, pour finir, les astronautes doivent arrêter de parler et garder leur langue à l’intérieur de leur bouche pour ne pas se la mordre au moment du choc final.

Atterrissage

A environ 70 cm au-dessus du sol, les six rétrofusées sont allumées pour réduire la vitesse à environ 5 km/h. Les sièges, qui avaient été déplacés vers le haut, redescendent sous l’impact, permettant d’absorber une partie supplémentaire du choc. L’astronaute Paolo Nespoli a défini l’atterrissage comme «une collision entre une petite voiture et un poids lourd et bien sûr, j’étais dans la petite voiture» !

L’atterrissage est prévu à 14h09 UTC (16h09 heure de Paris).

Dans le poste de pilotage, une alarme retentit quand le capteur de choc détecte l’impact au sol. Le commandant du Soyouz active alors manuellement la rupture d’une des suspentes du parachute principal, pour éviter au vaisseau d’être traîné au sol par le parachute.

Le personnel de récupération au sol a suivi les dernières minutes de la phase de rentrée du vaisseau dans des hélicoptères et peut se rendre très rapidement auprès du vaisseau et en extraire l’équipage. D’autres personnes arrivent aussi par des véhicules tout terrain, indispensables en cas de mauvaise météo.

Nous aurons alors droit sans doute à un très grand sourire de Thomas et d’Oleg, heureux de respirer l’air frais de la plaine kazakhe et de retrouver leurs proches quelques heures après l’atterrissage.

Pour vivre ce retour en direct :

• Rendez-vous à la Cité de l’espace de Toulouse ou au Planétarium de Vaulx-en-Velin (d’autres endroits potentiellement, mais non connus à ce jour).

• Retransmission du direct de la Cité de l’espace
• Sur NASA TV (en anglais) ou sur le site du CNES avec des commentaires en français
• L’atterrissage sera très certainement retransmis en direct vers 16h CEST sur BFM TV et/ou LCI.

En vidéo, la phase de rentrée expliquée par l’ESA (sous-titres français disponibles) :