La mission Artemis I de la NASA est presque terminée, et jusqu’à présent, le vol audacieux d’Orion bien au-delà de la Lune s’est déroulé aussi bien que l’agence spatiale pouvait l’espérer. Cependant, pour obtenir une note de passage, la mission doit encore réussir son test final.

Cet examen final aura lieu dimanche, lorsque le vaisseau spatial commencera à entrer dans l’atmosphère terrestre à 12h20 HE (17h20 UTC). Au cours des 20 prochaines minutes, avant qu’Orion ne plonge dans l’océan Pacifique au large de la péninsule de Baja au Mexique, il devra ralentir d’une vitesse de Mach 32 à, essentiellement, zéro avant de tomber dans l’eau.

Ceci est un exploit. Orion a une masse de 9 tonnes métriques, à peu près la même que celle de deux ou trois grands éléphants. Sa base, recouverte d’un bouclier thermique conçu pour se carboniser lentement lors du passage dans l’atmosphère terrestre, doit résister à des températures proches de 3 000 degrés Celsius.

Il y a deux éléments principaux pour cette rentrée que la NASA vise à tester : les performances de ce bouclier thermique et de son système de parachute. Pour les planificateurs de la mission, le bouclier thermique est la plus grande préoccupation.

« La rentrée est notre objectif prioritaire pour une raison », a déclaré Mike Sarafin, qui dirige l’équipe de gestion de la mission Artemis I. « Il n’y a pas d’installation à jet d’arc ou aérothermique ici sur Terre capable de reproduire la rentrée hypersonique avec un bouclier thermique de la taille d’Orion. Et c’est une toute nouvelle conception de bouclier thermique. C’est un équipement essentiel à la sécurité. Il est conçu pour protéger le vaisseau spatial et les astronautes à bord. Donc, le bouclier thermique doit fonctionner. Nous pouvons réduire une partie de ce risque au sol, mais pas en termes de retour à Mach 32. « 

Une nouvelle conception

La NASA a testé une version passe-partout du vaisseau spatial Orion en décembre 2014, la lançant à une altitude de près de 6 000 km. De cette orbite, Orion est rentré dans l’atmosphère terrestre à une vitesse de 9 km/s. Pour Artemis I, Orion reviendra à une vitesse de 11 km/s. Cela peut ne pas sembler être une augmentation si importante, mais pour la vitesse de rentrée, l’augmentation des éléments convectifs et radiatifs est exponentielle à mesure que la vitesse augmente, a déclaré Jim Geffre, responsable de l’intégration des véhicules chez Orion.

« Donc, l’effet de vitesse est énorme, et c’est pourquoi l’augmentation de la charge thermique d’une entrée en orbite terrestre basse à la vitesse lunaire est tellement plus élevée », a-t-il déclaré à Ars.

Le véhicule Orion piloté pendant la mission EFT-1 comportait le même matériau ablatif de base, un époxy connu sous le nom d’AVCOAT qui était également utilisé par les capsules Apollo lors de leurs retours de la Lune il y a un demi-siècle. Comme la capsule Apollo, ce matériau AVCOAT a été injecté dans des cellules en nid d’abeille à la base du vaisseau spatial.

Pour le vol Artemis I et les missions futures, cependant, la NASA est passée à une conception de blocs « moulés » d’AVCOAT pour la base d’Orion. Cela a été fait, en partie, pour rendre plus rapide et plus efficace la production de ces écrans thermiques. Contrairement à la conception en nid d’abeille, ces écrans thermiques en blocs moulés peuvent être construits en parallèle avec la base du vaisseau spatial, plutôt que de devoir être apposés par la suite.

Il y a 186 blocs moulés différents sur le fond d’Orion, un véritable puzzle pour couvrir le fond du vaisseau spatial de 5 mètres de large. La rentrée de dimanche testera la conception de la méthode de la NASA pour combler les joints et les espaces entre ces blocs moulés.

Parachutes et bennes

Un autre élément clé de la rentrée d’Orion concerne le déploiement de ses parachutes à environ 1 600 mètres au-dessus de la surface de la Terre. Ces chutes sont destinées à ralentir Orion à une vitesse de 30 km/h lorsqu’il tombe dans l’océan.

Cependant, contrairement au bouclier thermique d’Orion, les responsables de la NASA pensent avoir correctement caractérisé le risque pour les parachutes grâce à une vaste campagne de tests. Geffre a déclaré qu’à ce jour, la NASA a effectué 47 tests de chute du système de parachute d’Orion.

La NASA a annoncé jeudi qu’elle prévoyait d’atterrir Orion plus au sud dans le Pacifique que prévu. Cela est dû aux mauvaises conditions météorologiques plus au nord, au large des côtes de la Californie. En conséquence, Orion s’écrasera près d’Isla Guadalupe, à environ 240 km à l’ouest de la péninsule de Baja au Mexique.

Dans le cadre de sa descente, Orion suivra une technique d’entrée par saut au lieu d’une descente directe suivie des missions Apollo. Cela permettra à Orion d’atterrir plus près de la côte et de soumettre les astronautes à des forces gravitationnelles inférieures – environ 4 G – à celles qui se sont produites lors de la rentrée d’Apollo.

La NASA fournira une couverture en direct du retour d’Orion dimanche à partir de 11 h HE (16 h 00 UTC), avec un splashdown prévu à 12 h 40 HE.