Les satellites EscaPADE entièrement intégrés sont installés dans une salle blanche du Space Systems Group de Rocket Lab à Long Beach, en Californie. Image : Rocket Lab
Rocket Lab se prépare pour sa première mission vers une autre planète. À l’automne, deux de ses engins spatiaux embarqueront à bord d’une fusée New Glenn de Blue Origin pour entamer leur périple de 11 mois vers Mars.
Mais avant que cela n’arrive, les deux vaisseaux spatiaux – nommés Blue et Gold – ont quitté l’usine de fabrication de vaisseaux spatiaux de Rocket Lab à Long Beach, en Californie, et ont pris la route jeudi pour commencer le voyage vers la Space Coast de Floride.
Le duo soutiendra la mission Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) de la NASA, que l’agence décrit comme la « première mission scientifique orbitale à plusieurs engins spatiaux vers la planète rouge ». Le lancement de la mission est prévu au plus tôt en septembre 2024 lors du vol inaugural de New Glenn.
La semaine dernière, Christophe Mandy, l’ingénieur système principal d’EscaPADE, a dirigé une visite médiatique de l’ Site de Long Beach, présentant différentes parties de l’espace et les satellites eux-mêmes. Il a souligné que le laboratoire de sciences spatiales (SSL) de l’Université de Californie à Berkeley est responsable des charges utiles scientifiques à bord.
Représentation d’un des engins spatiaux EscaPADE avec ses différents instruments étiquetés. Graphique : Rocket Lab
« Ce projet est réalisé par un laboratoire spécialisé dans l’héliophysique. Ils étudient les interactions entre le Soleil et le reste du système solaire », explique Mandy. « Dans ce cas précis, ils veulent observer les interactions entre le vent solaire et l’atmosphère martienne.
Selon Mandy, en savoir plus sur ces effets permettra aux scientifiques de mieux comprendre comment l’atmosphère martienne a pu évoluer au fil du temps pour la rendre inhabitable et incapable de maintenir de l’eau liquide à sa surface. Cette mission reprend celle lancée par la mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) de la NASA, lancée en 2013, mais composée d’un seul vaisseau spatial.
Chacun des vaisseaux spatiaux EscaPADE utilisera une série de trois instruments scientifiques principaux pour rechercher ces réponses au cours de sa mission scientifique de 11 mois :
- EMAG (Magnétomètre Escapade)
- EESA (Analyseurs électrostatiques Escapade)
- ELP (Sonde d’Escapade Langmuir)
EscaPADE est une mission de classe D composée de deux satellites, dédiée à l’étude du transfert de l’énergie et de l’impulsion du vent solaire à travers la magnétosphère hybride unique de Mars et de la manière dont elle entraîne la fuite des ions et des aérosols. Graphique : Université de Californie, Berkeley
Construire et budgétiser pour Mars
Les satellites EscaPADE sont construits dans le cadre du programme SIMPLEx (Small, Innovative Missions for PLAnetary Exploration) de la NASA. La mission a été sélectionnée par la NASA en 2019 avec deux autres missions, chacune dotée d’un plafond de 55 millions de dollars. Mission MAVEN coût 671 millions de dollars.
À l’origine, Mandy avait déclaré que le contrat pour les satellites avait été attribué à une société appelée Tyvak International et que la mission s’inscrivait dans le cadre de la mission Psyche de la NASA. Cela a changé en 2020 lorsque l’agence a décidé de remplacer la version jetable d’une fusée Falcon 9 par une Falcon Heavy, ce qui a finalement modifié la trajectoire de cette mission. selon Space News.
« Cette trajectoire n’est pas optimale pour une mission ayant pour objectif la capture et la mise en orbite de Mars, comme EscaPADE est tenu de le faire, et aurait nécessité une phase de croisière prolongée pour qu’EscaPADE atteigne son orbite correcte », a déclaré un porte-parole de la NASA à Space News à l’époque.
Cela signifie que la mission EscaPADE a été retirée de la liste des lanceurs de la mission Psyche et que la NASA a commencé à chercher une autre option de lancement. Entre-temps, l’université de Californie à Berkeley a reçu 1,8 million de dollars supplémentaires et neuf mois supplémentaires pour repenser la mission afin qu’elle soit aussi flexible que possible en termes d’options de lanceurs.
L’Université a attribué un contrat pour la construction du vaisseau spatial à Rocket Lab en novembre 2020 et en août 2021, une date de lancement cible a été fixée à octobre 2024.
« La charge utile de ce vaisseau spatial, l’ensemble des instruments, pèse huit kilos. L’ensemble du vaisseau spatial pèse 525 kilos, donc nous envoyons 516 kilos d’autres éléments pour amener les huit kilos sur Mars, et c’est principalement parce qu’il est très difficile de passer de l’orbite terrestre à Mars », a déclaré Mandy. « La raison pour laquelle nous passons de l’orbite terrestre à Mars est que nous voulions permettre à la NASA de disposer d’un éventail aussi large que possible d’options de lancement. Ce qui, soit dit en passant, est à mon avis une très belle réussite. »
Étant donné que la mission avait pour objectif de lancer sa mission d’ici 2024 afin de tirer parti de la fenêtre de lancement planétaire optimale, cela n’a pas laissé beaucoup de temps à Rocket Lab pour travailler.
« La durée typique d’une mission sur Mars est d’une décennie. Les grandes missions comme [Mars Sample Return]« Le MSR a commencé en 2002, cela fait donc déjà plus de deux décennies. C’est le rythme normal d’une mission interplanétaire », a déclaré Mandy. « Nous avions trois ans et demi pour tout. »
Mandy a expliqué que la conception et la réalisation des deux engins spatiaux devaient respecter les moyens, tant en termes de budget que de temps. Il a ajouté que l’objectif était de parvenir à une « efficacité sans compromis ».
« Il n’y a vraiment rien sur le satellite qui soit superflu, compliqué ou inutile », a déclaré Mandy. « Nous mettons généralement à profit les capacités techniques afin de trouver de très bonnes synergies. »
Mandy a déclaré que Rocket Lab avait construit la majorité de ces engins spatiaux, y compris la plupart des boîtiers avioniques ainsi que l’isolation multicouche (MLI), les radios, les suiveurs d’étoiles et les panneaux solaires. Il a déclaré que les réservoirs de propulseur avaient le délai de fabrication le plus long et qu’ils étaient les derniers éléments du vaisseau spatial à arriver, le 8 juillet 2024.
Les instruments scientifiques de l’Université de Californie à Berkeley sont installés au sommet de ces vaisseaux spatiaux à deux étages. Les éléments qui génèrent de la chaleur, comme l’avionique et les batteries, sont placés sur le pont supérieur pour être refroidis. Le pont inférieur abrite quant à lui toutes les conduites de fluides et les réservoirs de propulseur, qui doivent rester chauds.
Mandy a expliqué que la structure à deux niveaux, fabriquée à partir d’un matériau composite en carbone, leur permettait de transférer une plus grande partie de la masse disponible de la structure vers les autres composants. Il a ajouté qu’il s’agissait d’un changement majeur par rapport aux modèles industriels classiques.
« Le chiffre typique que vous donnez est que la structure primaire, la structure principale, devrait être de l’ordre de 20 à 25 pour cent de la masse du vaisseau spatial. Lorsque nous procédons de notre côté, notre pourcentage est de 11 pour cent », a déclaré Mandy. « Pousser les composites à l’extrême nous permet d’y parvenir. »
Un rendu des quatre lignes de produits de bus pour engins spatiaux de Rocket Lab. Illustration : Rocket Lab
La structure de base d’EscaPADE est issue du bus satellite Explorer de Rocket Lab. C’est l’un des quatre de sa gamme de produits pour engins spatiauxaux côtés de Lightning, Pioneer et Photon. Le choix d’un bus satellite donné est déterminé par les capacités nécessaires à la mission.
« La gamme de produits Explorer, qui comprendrait la mission que nous avons envoyée sur la Lune avec Capstone, ou EscaPADE, a une fraction massique de carburant très, très élevée. Dans le cas d’EscaPADE, c’est presque 70 %, ce qui est un chiffre énorme », a déclaré Mandy. « Donc, si vous êtes le type de mission qui nécessite beaucoup de delta-v, vous opterez probablement pour Explorer. »
Le moteur de propulsion principal est le propulseur bipropulseur S400-12 d’Arianespace, qui utilise une combinaison de monométhylhydrazine (MMH) et de tétroxyde de diazote (NTO). Mandy a expliqué qu’ils avaient pris en compte un certain nombre de facteurs lors du choix des composants à construire et à acheter, comme les moteurs.
« Nous avons examiné toutes les différentes options de moteurs qui pourraient nous permettre [to Mars]« Rocket Lab possède ses propres moteurs. Nous nous intéressons plus au succès de la mission qu’à toute autre chose », a déclaré Mandy. « Il existe des moteurs de mission de longue durée, très stables et de grande qualité qui proviennent d’autres sociétés et nous en avons choisi un. »
Voyage vers Mars
Une fois que les engins spatiaux auront terminé leur voyage vers la Floride, il leur restera encore un long chemin à parcourir avant d’être prêts à être lancés. Mandy a déclaré que Blue et Gold subiront 21 jours de traitement, qui comprendront un autre test de performance complet.
Après cela, lui et son équipe retireront tous les capots « à retirer avant le vol » qui protègent les différentes pièces du vaisseau spatial. Ils devront également activer et désactiver divers connecteurs avant de procéder à l’alimentation en carburant du vaisseau spatial.
« Il y a quatre réservoirs d’azote en bas. Ce sont nos réservoirs de système de contrôle d’attitude. Ils doivent être remplis d’azote », a déclaré Mandy. « Il y a deux réservoirs sous pression en haut avec de l’hélium, puis il y a le ravitaillement en carburant lui-même. Et une fois que tout cela est fait, nous sommes prêts. »
Les satellites EscaPADE entièrement intégrés sont installés dans une salle blanche du Space Systems Group de Rocket Lab à Long Beach, en Californie. Image : Rocket Lab
Le vaisseau spatial jumeau sera ensuite couplé à l’adaptateur de charge utile de la fusée New Glenn de Blue Origin avant son lancement inaugural. Mandy a déclaré que travailler avec une nouvelle fusée était un processus intéressant.
« Il s’agit d’un nouveau lanceur, ce qui signifie que l’ensemble des exigences n’était pas entièrement défini dès le début. Nous avons donc dû travailler avec Blue Origin et le programme de services de lancement de la NASA (Launch Services Program) ainsi qu’avec les responsables du programme, c’est-à-dire la NASA, Goddard et Berkeley, afin de mettre les choses au point », a-t-il déclaré. « Une fois que vous êtes une entreprise qui a lancé de très nombreux lanceurs, vous disposez de guides d’utilisation bien définis et entièrement détaillés. Blue Origin n’en a pas encore, mais ils vont y arriver. »
Le vaisseau spatial mettra environ 11 mois après son lancement pour effectuer le voyage vers Mars. Il effectuera environ sept mises à feu avant ce que Mandy a qualifié de point le plus important à atteindre dans la mission : la mise à feu d’insertion en orbite autour de Mars, qui durera environ 700 secondes.
« En plus d’être la seule brûlure critique, c’est certainement la partie la plus délicate, car une fois que vous avez dépassé le MOI, nous avons de la masse et de la marge de réserve sur tout », a déclaré Mandy. « Et la gravité [is] de ton côté.
Le véhicule New Glenn a roulé et s’est retourné pour la première fois pour subir une série de tests de réservoir et de systèmes mécaniques le 21 février 2024. Image : Blue Origin
2024-08-16 15:37:32
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