(Travaux Pratiques Encadrés) La conquête spatiale (TPE)

« lanceurs sovi étiques A parti r de 1957, l'URSS utilise le lanceur R -7, baptisélemiorko .

On lui doit le lancement de Spoutnik.

La famille des lanceurs A.

selon la classification adoptée par les Occidentaux , a propul sé les vaisseaux Vostok , Voskhod , Soyouz , etc.

Ces fusées ont été les plus utilisées au monde .

Les lanceurs B, utilisés depuis 1977 , ont une capacité de 1,7 tonne pour une orbite de 180 km.

Les lanceurs D , apparus en 1965 , sont les seuls à monter en orbite géostationnaire (35 800 km d'altitude) .

Les lanceurs F ont une capaci té de 4 t en orbite basse .

l'tLARGISSEMEN T DU MARCH t DES LANUURS Le développement des applications technologiques de l'aérospatiale à partir du milieu des années 1960 amène de plus en plus de pays à se doter de leurs propres lanceurs .

La France est la première , après l'URSS et les États-Unis , à en posséder : Diamant , utilisé entre 1965 et 1975 , dérive de missiles expérimentaux mis au point dans le cadre de la guerre froide .

Dan s les années 1970, l'Europe cherc h e à concurrencer les Soviétiques et les Américains et se dote de fusées capables de rivaliser avec les lanceurs Mo/nia ou Atlas .

Les Ariane voient le jour à la veille des années 80 : le premie r t ir à lieu le 24 décemb r e 1979.

A Ariane4 , dont le dernier La Chine développe ses première s fusées à partir de 1960 , et le 24 avril 1970 le premier satellite chinois est mis sur orbite par un lanceur Longue­ Marche .

Deu x mois plus tô t le Japon avait testé le lanceur N -1 .

Les Japon a is possèdent actuellement des lanceurs d'une puissance comparable à celle d 'Ariane.

Enfin, Israël devient une puissance spatiale avec Shavit en 1988, et l'Inde possède ses propres lanceurs , les SLV-3 et ASLV depuis les année s 1980 .

1981.

Contrai ­ rement aux lanceurs à usage unique , il s'agit d 'un véhicu le en grande partie réutilisable qui peut porter sur orbite basse une charge de 39 tonnes.

Elle représente l'unique programme américain de vol habité depuis la fin du programme Apollo.

Son principal atout e st l'envoi d'équipages pour des opérat ions d'observation, de sauvetage ou de maintenance des satellite s.

Sa comple xité en fait également le vaisseau le plus cher .

après le décollage de cette dernière le 28 janvier 1986 marque la fin de la construction de nouveaux modèles .

L a désintégration de Columbia alors qu'elle s'app rêtait à atter rir à Cap Canavera l le 1" février 2003 a mis en évidence les limites de cette formule spatiale, alors que la Nasa est soumise à de fortes restrict io ns budgétaires.

I!!Jj.iij!hiJI La m ise en orbi te des premiers satellites ouvre l'ère de la conquête spatiale .

Au départ.

dans le contexte de guerre froide , le prest ige technologique prime sur l'intérêt pratique .

Depu is, les satellites artificiel s sont l'enjeu de nombreuses applications .

lES DtBUTS HISTORIQUES Spoutnik L e 4 octobre 1957 , les Soviétiques lancent une fusée porteuse dérivée du missi le interco ntinental R -7 et baptisée Zemiorko .

Elle porte une sphère méta llique de 58 cm d e diamètre , pesant 83 kg.

polie pour réfléchir les rayons du Soleil -et être ainsi facilement visible du sol -, contenant un émetteur radio et munie de quatre antennes de relais.

Ce premier satellite artificiel porte de nom de Spoutnik , « compagnon » en russe .

Explorer 1 Les États-Unis répliquent avec la mise en orbite d 'Explorer 1.

Parti de Cap Canaveral le 31 janvier 1958 , le satellite était un cylindre de 15 cm de diamètre pour 203 cm de longueur , et pesait 14 kg.

Il transmit pendant 1 12 jours des mesures sur les rayons cosmique s et les micrométéorites q ui ont notamment permis la découverte des ceintures de radiations dans la haute atmo sphère (ceintur es de Van Alle n).

lES DIFFtA ENTES ORBITES L'altitude à laque lle gravite un corps en orbite défin it également sa v itesse de rotation autour de la Terre.

En pratique , on distingue 3 types d'orbites , selon l'usage du satellite en question : basses , polaires et géostationnaires .

les orbites bass e s En orbite basse, c'est-à-dire à moins de 2 ooo km d 'a ltitude , les satellites tournent autour de la Terre plus vite qu'elle ne tourne sur elle-m ême.

lis ne survolent donc pas toujour s la m ême zone et restent moins de 20 minutes au-de ssus d'une région donnée .

On les dit « défilants », par oppo sition aux satellite s géostationnaire s.

Certains , gravitant à environ 10 000 km, ont une période plus longue et restent joignable s depui s un endro it donn é pendant 6 heure s.

Les orbites polaires Les satellites à orbite polaire sont des sate llites sur orbite basse dont la trajectoire passe par les pôles .

Il s 'agit là aussi de satellites défilants , qui coupent l'équateur 14 fois par jour .

Leurs clichés mis bout à bout permettent ainsi de dresser un instantané quotidien de l'état du g lobe.

Il s'agit principa lement de satellites d'observation climatique : Jason , par exemp le , recueille des données sur les courants mar ins et les variations du niveau de la mer ; il fait 127 fois le tour du globe par ses pôles avant de survo ler à nouveau la même région .

les orbites géostationnaires Les sate llites en orbite géosta tionnaire gravite n t à environ 36 000 km d 'altitude et accomplissent leur révolution en 24 heures .

Tournant autour de la Terre aussi vite que la Terre sur elle-même, ils survo lent toujours l e même point du g lo be .

A cette altitude, ils ne peuvent graviter que dans un plan parallèle à l'équateur, mais leur cône de vision l e u r permet néanmoins de voir les pôles.

Ce sont essentiellement des satellite s de météorologie , comme Météosot , ou des satell ites de télécommu nication .

lES SATELLITES MODERNES On distingue 5 types de satellites .

• Les satellites Libéré des pertu rbations liées à l'atmosphère, il recueille des images d 'une grande netteté qui ont permis d'identif ier de nouveaux corps célestes .

• Les sate llites de navigation fournissent des renseignements sur la position des navires , les courants mar ins .

..

La technologie des balises Argos en est l'application scientifiqu e la p lu s courante .

• Les satellites météorologiques réali sent des images de la Terre pour les prévi sions climatique s.

Certain s sont en orbite géostationnaire, d 'autres gravitent en orbite basse .

• Les sate llites de télécommunication , officie llement les plus nombreux , s ervent de relais pour les communications t éléphon iques à longue distance et la transm ission de donn ées Internet et d'ima ges de télévision .

• Les satellite s militaires sont de 2 types : télécommunication militaire et survei llance (reconna issance terrestre et maritime ) .

Leur nombre e xact et leur activité demeurent secrets.

G tNt R ALIT tS Pour étud ier certains corp s céleste s éloigné s, on ne peut se contenter de les observer depuis la Terre ou son espace proch e ; aussi envoie-t -on des sondes, engins spatiaux à longue durée d e vie, qui mesurent et photographient les corps en question et tran smettent les information s par radio .

Ces sonde s ne reviennent pas sur Terre , mais continuent indéfiniment leur voya ge dans les profondeurs inters idérale s.

Contrairement à un satellite , une sonde messag e s destinés aux formes de vie doit se détacher totalement de qu'elles se raient éventuellement l'attraction terrestre.

Pour cela , elle doit amenée s à croiser .

atteindre une vitesse de 40 ooo km/h, 0 0 Ainsi , la sonde ~ "-Pioneer 10, -M~ lancée le ce qui implique l'utilisation de lanceurs particulier s.

Une fois lancée , elle est entièrement autonome .

Le succès de la mission dépend de la précision du calc ul de la trajectoire -le voyage vers le corps céleste pouva n t durer plusie urs dizaines d'années -et de la qualité du matériel , appelé à réagir correctement à toutes les situations .

lES SONDES MARTIENNES A ce jour, 22 sondes o nt été e nvoyées vers la Planète rouge et 10 ont mené à bien leur mission .

• La première , Mors 1, est lancée par les Soviétiques le 19 mars 1962.

Elle ne touche pas Mars , mais ouvre la cour s e à cette planète .

• En 1965 l a sonde amé ricaine Mariner 4 obtien t les premiers clichés.

Ils permettent de constater que l'atmosp h ère martienne est très mince et principa lement consti tuée de gaz carbonique .

• Lancée le 28 mai 1971 , la sonde soviétique Mors J largue un module le 2 déce mbr e .

Il n 'émet que 20 secondes .

E n 1976 , deux sondes atterrisseurs , véritables laboratoires automatisés (ici, un cliché de vallées martiennes pris par Viking 2).

·Le 12 juillet 1988, Phobos 2, soviétique , réalise 40 000 clichés à i n fraro uge grâce à u n apparei l français et met en évidence ce qu'on pense être le lit de rivières asséchées .

• Lancée le 4 décembre 1996 , la sonde Pothfinder touche le sol de Mars le 4 juillet 1997 .

Elle effectue des mesures sur le sol et l 'a tmosp hère, et Sojourner, un petit robot à 6 roues, explore un rayon de quel ques dizaines de kilomètre s autour du module .

• En 2003, la première sonde européenne , Mars express , a pour mission de placer 7 instruments de mesur e en orbite et de larguer Beagle , un robot qui devra rechercher des traces de vie fossi le .

lE SYffiM E SOLAIRE Si Mars a fait l'objet de nombreux programmes , du fait de sa ressemblance avec la Terre et de la possibilité d'y trouver de la vie, de nombreuse s sondes ont également été lancées vers les principaux corps célestes du système solaire .

Jupiter et Saturne ont été visité s par Voyager 1 (lancé par les États-Unis en 1977 ), Uranus et Neptune par Voyager 2 (lancé la même année) et Vénus (en 1985 ), ainsi que la comète de Halley (1986 ), par les sondes soviétiques Véga 1 et Vega 2 .

Le Soleil a été étud ié d e puis les pôles par Ulysse en 1994 , et de face par Soho , toujour s en activité , en 1995 .

VERS DES MONDES INCONNU S Certaine s sondes , après avoir effectué leur mission, se dirigent vers les confin s du système solaire , pour se perdre dans l'espace de notre galaxie.

La tentat ion a été grande de leur faire porter des ' ~\ 3 mars 1972 , • · porte une 0 · , ~ ' • • plaque métalliq ue où sont représentés u n couple nu (dont les dimensions sont indiqué es par la silhouette stylisée de la sonde ), un atome d 'hydro gène, le système solaire et les coordonnées de la Terre par rapport aux 14 principaux pulsars .

Pioneer 10 est aujourd'hui sortie du système solaire .

Voyager 1 et 2 portent quant à elles chacune 1 h 30 d'enregistrements vocaux et d'ext raits de musiques de tous les continents .

li leur fau d ra néanmoins 40 000 a ns pour croiser la première étoile, et peut ­ ê t re plusieurs millions d'années pour atteindr e un système planétaire .

LES STATIONS SPATIALES Para llè leme n t aux lanceurs qui ont permis de mettre en orbite des capsu les habi tées, il est rapidement appa ru nécessaire aux scientifiques de disposer de plates -formes de séjour p lus long.

Les stations spatia les (ou orbitales ) répondent à ce besoin.

Deux approches s'opposent: la solution soviétique , avec les missions Salyout et la statio n Mir , et l'option américa ine, avec Skylab puis le choi x des navettes .

Les Sovi étiques sont les p remiers à développer un programme de station spatiale .

Entre 1971 et 1982 , 7 stations Salyout seront envoyées dans l'espace .

Les premières ne restent que quelques mois en orbite , mais Salyout 6 sera opérationnelle 5 ans, et Salyout 7 4 ans.

D élaissée au profit du projet Mir, la derniè re station Salyout se désintègre dans l'atmosphère le 7 février 1991.

Le premier élément de la station Mir tut mis en place en février 1986 .

À terme .

elle formait un complex e de 40 rn de long et de 130 t.

Les cosmonaute s pouvaient y séjourner plusieurs mois Gusqu 'à un an) .

Cela a permis d 'étudier la résistance humaine à l'apesa nteur et à l'isolemen t.

Vieillie et d 'un coût de maintenance trop élevé, la station a été détruite le 23 mars 2001.

concurrencer Salyout, les Américains lancent Skylab le 14 mai 1973 .

Mesurant 24,6 rn sur 6 ,6 rn, la station est alimentée par m 000 cellules solaires f onctionnan t en alternance avec des batte ries.

Trois équipages y ont séjourné , respectivement 28, 59 et 84 jours .

Leurs travaux ont essentiellement porté sur l'étude des corps célestes et les réactions d'animaux en apesanteur (une araignée tentant de tisser sa toile ...

).

La station s 'est désintégrée au-dessus de l'océa n Indien le Il juillet 1979.

A l'étude depu is 1984 , le projet d 'une station spatiale internationale devrait réunir , à terme , 16 pays.

En janvier 2003 , elle ne comprend encore que 3 segments de base , et la catastrophe de la navette Columbia fait craindre d'import ants retards dans son programme de montage .. »