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25 mai 2011 3 25 /05 /mai /2011 11:51

Après l’article sur la mort d’Oussama Ben Laden, on reste dans la catégorie « voir ce qui se passe dans le jardin du voisin » ou, plus exactement, « regarder par le trou de la serrure ». Il s’agit d’une image provenant du satellite KH-4B (programme Corona). Elle a été prise le 24 septembre 1968 et montre la fusée lunaire russe N1 sur le complexe de lancement 110 à Baïkonour. Cette image fait partie d’une série de photographies déclassifiées en 1995.

Jérémie est le premier à avoir trouvé la bonne réponse, suivi de près par Serge Pantacchini. On va dire qu’ils sont ex-aequo. Au mois d’avril, 50 ans après le vol de Gagarine, Baïkonour était un choix naturel pour notre quiz image…

 

KH-4B---Fusee-N1---Baikonour---24-09-1968.jpgA Baïkonour, la fusée lunaire N1 sur son aire de lancement. Image prise le 24 septembre 1968 par
le satellite américain KH-4B. Le premier vol n’aura lieu qu’en février 1969. Ce vol et les trois
suivants furent des échecs et conduisirent à l’abandon du programme lunaire de vol habités
soviétiques. Image publiée sur le site FAS (Federation of American Scientists)

 

Repères chronologiques…

Septembre 68… Au moment où cette image est prise par le satellite KH-4B, c’est la dernière ligne droite de la course à la Lune, avec une compétition féroce entre les américains et les soviétiques.

En janvier 2007, 18 mois plus tôt, au Centre spatial Kennedy, Virgil I. Grissom, Edward H. White et Roger B. Chaffee avaient péri dans l’incendie dans la capsule Apollo 1 au cours d’un essai au sol. Le programme Apollo va alors prendre 18 mois de retard. Du côté soviétique, on décide en février 1967 d’accélérer le programme N1, la fusée soviétique qui doit emmener les cosmonautes russes sur la Lune.

En mai 1968, en France, c’est mai 68. En URSS, le 7 mai, le premier exemplaire de vol du lanceur N1-L3 est amené sur le pas de tir pour des essais. Plusieurs défauts importants, notamment des fissures sur la structure du lanceur, sont détectés. La fusée retourne au bâtiment de montage

Le 18 septembre 1968, c’est à nouveau une première soviétique : lancée par une fusée Proton, Zond 5 contourne la Lune à moins de 2000 km d’altitude avec des êtres vivants à bord (des insectes, des tortues et des végétaux).

Le 24 décembre, après trois jours de vol à bord d’Apollo 8, trois américains, Frank Borman, James A. Lovell et William A. Anders, sont en orbite autour de la Lune à environ 110 kilomètres d’altitude.

Ils amerrissent sains et saufs le 27 avril dans l’océan Pacifique. A mon avis, c’est la victoire dans cette première étape circumlunaire qui marque un véritable tournant dans la conquête spatiale et prépare Apollo XI et les premiers pas sur la Lune effectués par Neil Armstrong le 21 juillet 1969 à 2h56 UTC.

Dans une dernière tentative pour battre les américains, l’URSS lance le 13 juillet 1969, Luna 15, une sonde automatique qui doit ramener des échantillons de roche lunaire le 24 juillet, quelques heures avant le retour d’Apollo 11. Le 21 juillet, à cause d’une panne de son système de propulsion, Luna 15 s’écrase sur la Lune (sans toucher le LEM…)

Cette dernière ligne droite, c’est l’aboutissement de propositions qui ont germé dès la fin des années 50 et le lancement de Spoutnik, à la fois du côté soviétique avec une proposition de Korolev et du côté américain avec l’idée d’une sonde lunaire proposée, avant la création de la NASA, par le National Advisory Committee for Aeronautics (NACA).

A une semaine d’intervalle, en pleine Guerre froide entre américains et soviétiques, deux évènements de natures différentes vont certainement contribuer à influencer la décision américaine de défier les russes en proposant de faire débarquer un homme sur la Lune : c’est d’abord le vol historique de Gagarine le 12 avril 1961 avec, pour la première fois, un homme en orbite autour de la Terre. Une semaine plus tard, du 17 au 19 avril 1961, c’est le fiasco du débarquement de la baie des Cochons, une tentative d'invasion militaire de Cuba par des exilés cubains soutenus par les États-Unis, destinée à renverser Fidel Castro. Un mois plus tard, le 25 mai 1961, le président Kennedy prononce son fameux discours devant le congrès et lance officiellement la course à la Lune.

Le programme soviétique de fusée lunaire N1 est longtemps resté un secret. Abandonné en 1974 après 4 échecs entre février 1969 et novembre 1972, son existence ne fut révélée que pendant la glasnost, la politique de transparence et de publication d’information amorcée en URSS par Mikhaïl Gorbatchev à partir de 1985.

 

GPN-2002-000188.jpgDeux fusées N1 accolées à leur tour de lancement. La structure du lanceur et du train lunaire est
bien visible, ainsi que les tours d'éclairage. Source image : GRIN (NASA)

 

De l’U2 de Francis Gary Powers au programme Corona : faire connaissance avec la reconnaissance spatiale

C’est également au début des années 60 que plusieurs évènements orientent la politique des Etats-Unis en matière de reconnaissance spatiale. Le 1er mai 1960, L’avion avion-espion U2 de Gary Powers est abattu alors qu’il survole à 19000 mètres d’altitude la région de l’Oural en URSS. L’arrestation du pilote, tenue secrète pendant quelques jours, est exploitée politiquement par Nikita Khrouchtchev. Malgré la poursuite des vols des U2 et de son successeur le SR71, les dangers encourus par les pilotes et le risque de répercussions politiques ont amené les américains à privilégier la reconnaissance par satellite.

Dès 1946, à la demande du Général Curtis E. Le May, la société Douglas Aircraft réalise les premières études de faisabilité d’un vaisseau orbital expérimental. Leur rapport (Preliminary Design for an Experimental World Circling Spaceship) décrit de nombreuses applications possibles, dont les missions de reconnaissance.

Douglas report - world-circling spaceship - 1946 Douglas-report---rocket---1946.jpg

La page de couverture et une illustration du rapport de la Douglas Aircraft Company :
"Preliminary design of an experimental world-circling Spaceship". Vous vous demandiez
où Hergé avait trouvé son inspiration pour sa fusée lunaire ? Crédit image : NRO

10 ans plus tard, en 1956, l’US Air Force lance le programme WP-117L confie à la société Lockheed le développement d’un satellite de reconnaissance « vidéo » : les photos sont scannées à bord puis transmises au sol. D’abord nommé « Advanced Reconnaissance System », puis SENTRY, il s’appelle enfin SAMOS. Le contrat inclut un second system, dans lequel les pellicules photographiques sont récupérées dans des capsules revenant sur Terre sous parachute.

En 1958, ce projet est transféré à une équipe commune US air Force / CIA et prend le nom de CORONA, présenté officiellement comme le programme de recherche biomédicale Discoverer. En août 1960 (après 12 échecs successifs !), Discoverer 13 met en orbite… un drapeau américain. La première mission opérationnelle a lieu huit jours plus tard. Un avion C119 modifié récupère la capsule et ses précieuses images au-dessus de l’océan pacifique. L’usine Kodak de Rochester prend le relais…

Ce n’est qu’en 1995 que la présidence des Etats-Unis ordonna la déclassification des images des satellites de reconnaissance Corona, Argon et Lanyard (Executive Order 12951). Les supports originaux sont conservés par la NARA (National Archives and Records Administration (NARA)et l’archive centrale de l’USGS (EROS Center archive) tient à jour un catalogue où des copies des images peuvent être commandées.

 

Ombre et lumière : le travail des photo-interprètes militaires

L’image de notre quiz est un extrait d’une image CORONA centré sur une des deux aires de lancement de la fusée lunaire soviétique. Au moment où le satellite KH4-B prend les images en septembre 1968, le site de lancement de la fusée N1 à Baïkonour n’est pas totalement achevé. On distingue bien sûr la fusée au sommet de laquelle est installée une maquette du véhicule lunaire L3. Les trois déflecteurs de flammes (les carneaux), avec le quadrillage caractéristique ressemblant à un bac à glaçons, installés à 120 degrés, sont également bien visibles. L’ombre portée sur les plans inclinés donne une idée de leur profondeur maximale, estimé à 42 mètres (soit environ une quinzaine d’étages).

En haut à gauche et en bas droite, les deux grandes tours d’éclairage et leur ombre portée. Leur hauteur est de 180 mètres environ.

Plus difficile à analyser si on ne connaît pas les installations de la fusée N1, à proximité de la fusée, l’énorme portique de support de la fusée, la tour de service de 145 mètres de hauteur, installé sur un rail circulaire, de 60 mètres de rayon, bien visible à droite de l’image, qui permet de l’éloigner de la fusée au moment du lancement.

 

Analyse-image-Kh-4B---Fusee-N1-L3---Baikonour.jpgImage commentée du site de lancement de la fusée N1 acquise le 24 septembre 1968 par un
satellite de reconnaissance KH-4B. On comprend tout l'intérêt de la prise de vue oblique.
Commentaires Gédéon (Planète Sciences Midi-Pyrénées)

 

Le premier lancement de la fusée N1 a lieu le 21 février 1969, deux mois après Apollo 8. C’est un échec : deux des trente moteurs du premier étage cessent de fonctionner dès le décollage et les vibrations entraînent la rupture d’une conduite d’oxygène liquide. A H0 + 70 secondes, tous les moteurs s’arrêtent à 14 km d’altitude…

Le 3 juillet 1969, les équipes de Michine procèdent au deuxième lancement du N1-L3. C’est encore un échec, beaucoup plus destructeur : un des moteurs explose rapidement, provoquant un incendie et l’arrêt de l’ensemble de la propulsion. La fusée retombe sur l’aire de lancement et explose. L’explosion a l’effet d’une petite bombe atomique. Les dégâts sont considérables : les installations de lancement sont partiellement détruites et la reconstruction durera trois ans.

L’image suivante, qui a également été prise par un satellite Corona KH-4B le 3 août 1969, montre la situation après le lancement du 3 juillet 1969 et l’explosion.

 

KH-4B---Fusee-N1---Baikonour---03-08-1969.JPGImage d’un satellite KH-4B acquise le 3 août 1969 montrant les dégâts causés au site de lancement
par l’explosion de la fusée N1 pendant la deuxième tentative de lancement le 3 juillet 1969. Sur
cette image plus large, on voit l'ensemble des installations (bâtiments, voies ferrées, etc.) et
les deux aires de lancement. Image publiée sur le site FAS (Federation of American Scientists)

 

La tour de lancement n’a pas été détruite mais est sortie de ses rails. Une des deux tours d’éclairage est tombée. Des traces de combustion sont visibles au voisinage de l’aire de lancement. Les traverses des déflecteurs de flammes sont également endommagées.

L’analyse rapide de ces deux images permet de retenir quelques principes utilisés par les photo-interprètes pour les applications de renseignements :

  • Encore une nette préférence pour les images en noir et blanc (panchromatiques) qui offrent souvent la meilleure résolution disponible.
  • L’intérêt des vues obliques permettant de voir les faces verticales des objets observés.
  • Le rôle des ombres portées, facilitant l’interprétation tridimensionnelle des images. Le fait de disposer d’images acquises à des heures différentes facilite les choses
  • L’importance de la détection de changement : des images acquises à des dates différentes permettent de suivre l’évolution de travaux ou d’opérations.

Un dernier commentaire qui a son importance : les satellites KH-4B peuvent acquérir des couples stéréo : cela facilite beaucoup l’interprétation des images et la mesure de dimensions caractéristiques.

 

Les satellites espions KH, le trou de la serrure pour voir ce que l’on cache

Les premières générations de satellites de reconnaissance américains étaient désignées par le sigle KH (Key Hole, trou de serrure). La famille Corona correspondait aux systèmes KH-1, KH2, KH-3, KH-4, KH-4A et KH-4B. Argon désignait le système KH-5 et Lanyard KH-6.

Un appareil de prise de vue télescopique était alimenté par une pellicule qui, une fois exposée, était chargée dans une capsule de récupération. Ces capsules, une fois désorbitées, étaient ramenées sur terre et récupérées sous parachute par un avion.

Plusieurs systèmes de prises de vue ont été utilisés. Les satellites les plus récents (KH-4A et KH-4B) embarquaient deux caméras panoramiques avec des angles de prise de vue inclinés de 30°, l’une visant vers l’avant et l’autre vers l’arrière pour permettre l’acquisition de couples stéréo. Cette technique de vision stéréo avant-arrière reste très utilisée aujourd’hui, par exemple sur Spot 5 ou sur Pléiades.

La meilleure résolution (la taille des détails visibles sur les images) était de 2 mètres environ pour les satellites KH-4B et KH-6. Le satellite KH5 qui couvrait un champ beaucoup plus large avait une résolution de 150 mètres environ.

En complément des caméras principales, deux petites caméras prenaient simultanément des images de l’horizon terrestre. Ces images aidaient les photo-interprètes à calculer la position du satellite et vérifier les coordonnées géographiques de la zone surveillée. Dans le cas du KH-4B, c’est une caméra DISIC (Dual Improved Stellar Index Camera) qui enregistre l’attitude du satellite et les coordonnées précises de la scène.

 

explorer.jpgPhotographie montrant la récupération d’une capsule Corona « Discoverer » par un avion C119-J.
Crédit image : US Air Force

 

431l2il2.jpgStructure d’un satellite de reconnaissance KH-4B. La pellicule passe des deux bobines
d’alimentation vers les caméras puis vers les deux capsules de récupération. Cela peut faire penser
à un projecteur IMAX moderne, comme celui de la Cité de l’espace à Toulouse.
Le film a la même largeur : 70 mm. Crédit image : NRO


Moteur, ça turne… Fusée N1 contre fusée Saturn V : les grands moyens pour décrocher la Lune.

Je ne vais pas me lancer dans une description détaillée de la fusée russe N1. Je vous recommande la lecture de pages bien documentées sur Internet, comme l’article de Wikipedia, l’histoire de la N1 et la description des installations de lancement à Baïkonour sur le site capcomespace ou encore, en anglais, le site russianspaceweb.

La N1 joue dans la même catégorie que la fusée Saturn V : haute de plus de 112 mètres, avec un diamètre de 17 mètres à la base, elle pèse 2735 tonnes au décollage et la poussée atteint 4620 tonnes. Avec 5 étages, elle devait emporter une charge utile de 92 tonnes en orbite basse et emmener le train lunaire L3 vers la Lune…

Concernant les causes principales de l’échec du programme, on peut au moins citer :

  • L’absence d’une organisation spatiale intégrée, comme aux USA avec la NASA. Le programme lunaire soviétique mobilise 500 organisations dans 26 départements ministériels, parfois en compétition. Au tout début, trois projets différents sont en course, celui proposé par Korolev (N1), celui de Yangel (R56) et celui de Tchelomei (UR 700).
  • La puissance des moteurs : le constructeur de moteur qui travaille avec Korolev maîtrise des moteurs d’une puissance de 150 tonnes, les NK-15. Il en faut 30 pour le premier étage… Les échecs des 4 vols sont tous dus à des problèmes sur les moteurs-fusées du premier étage. Sur la fusée Saturn V, les 5 moteurs J1 du premier étage délivrent chacun une poussée de près de 700 tonnes.
  • L'absence de programme ambitieux d'essais aux sol du premier étage, décision prise pour gagner du temps et réduire les coûts.
  • et peut-être... un excès de confiance lié aux premières réussites du lancement de Spoutnik et du vol de Gagarine.

En résumé Michine, le responsable de la fusée N1, conclut : "Nous avons fortement sous-estimé le défi lancé par le président Kennedy en 1961... l'URSS ne disposait ni du même potentiel scientifico-technique ni de moyens financiers aussi importants".

 

n1_2.jpg 9903036.jpg

Comparaison des systèmes de propulsion des premiers étages de la fusée N1 (à gauche) et de la fusée
Saturn V (à droite). Crédit images : RKK Energia et NASA.

 

Baïkonour, la porte des étoiles, une porte bien planquée…

C’est de Baïkonour, anciennement Leninsk, qu’est parti le premier satellite Spoutnik et le premier vol habité, avec Youri Gagarine à bord. Avec leur manie du secret, les responsables soviétiques, pour faire enregistrer le vol du Vostok par la Fédération Internationale de l’Aviation, mentionnèrent un « cosmodrome situé près de Baikonour », une ville minière de Baïkonour est à 370 kilomètres au nord-est.

En réalité, le site de lancement est à proximité de Tyuratam, pas très loin de la mer d’Aral, le long du fleuve Syr-Daria.

A l’origine, le site est un polygone de test de missile, le NIIP-5 (Nauchno-Issledovatel'skii Ispytatel'nyi Poligon N.5) créé en 1955. Il devient vite un objectif des vols de reconnaissance des avions U2 américains.

L’image ci-dessous est extraite de Google Earth. Elle montre l’état actuel des pas de tir de la fusée N1. On reconnaît les principaux éléments décrits plus hauts et on comprend mieux le fonctionnement des rails circulaires et de la tour de service. Je vous recommande de vous promener virtuellement dans le cosmodrome de Baïkonour, de localiser les principaux éléments civils ou militaires et de trouver, par exemple, la navette Bourane.

 

Baikonour---Launch-Pad-N1-copie-1.jpgCopie d’écran obtenue à partir de Google Earth de l’aire de lancement de la fusée N1.
Voir également les cartes sur Google Maps. Crédit image : Google Earth.

 

En 2011, de grands changements dans la géostratégie spatiale

Le temps passe, les repères bougent…

Il y a 50 ans, c’est dans un climat de guerre froide que toute la conquête spatiale se déroule. Les choses évoluent beaucoup. Le spatial reste un domaine de grande compétition, commerciale (voir par exemple ici) et politique, mais aussi de coopération internationale. Cette « coo-pétition » bouleverse pas mal de repères… Par exemple :

  • Pléiades, le satellite français à très haute résolution à usage civil et militaire sera prochainement lancé par la fusée russe Soyouz depuis Kourou. Le 1er tir Soyouz de Guyane est désormais planifié au début du mois de novembre 2011. Il embarquera deux satellites du programme européen Galileo.
  • Le James Webb Space Telescope (JWST), le plus gros télescope américain sera lancé par une fusée Ariane 5 depuis Kourou.
  • Spot 6 et Spot 7 seront lancés en 2012 par un lanceur indien PSLV de l’ISRO.
  • A partir de mi-2011, avec la fin des vols du Space Shuttle,tous les astronautes américains décolleront de… Baïkonour. Au moins pour quelques années…

A suivre…

 

Soyouz-a-Kourou.jpg Soyouz-a-Kourou---Vue-aerienne.jpg

Dernière ligne droite pour le premier lancement d'une fusée Soyouz au Centre Spatial Guyanais à
Kourou. A gauche, le 29 avril 2011, une "érection à partir de l'horizontale", c'est inhabituel à Kourou
(crédit image : Arianespace). A droite, une vue aérienne du pas de tir Soyouz prise le 5 mai 2001 :
il y a un peu de béton...
(crédit image : ESA / S. Corvaja).

 

En savoir plus :

 Sur le blog Un autre regard sur la Terre :

Les précédents quiz satellites d’observation et environnement :

 

 

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Publié par Gédéon - dans Quizz-du-mois
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Buy Articles 18/06/2011 00:45


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  • : Les satellites d'observation de la Terre au service de l'environnement : images et exemples dans les domaines de l'environnement, la gestion des risques, l'agriculture et la changement climatique. Et aussi, un peu d'espace et d'astronomie, chaque fois que cela suscite questions et curiosité...
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  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre.
Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre. Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées

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