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19 décembre 2012 3 19 /12 /décembre /2012 23:33

Comme à la parade...

Une fois de plus, mission accomplie à Kourou, ponctuellement. Pratiquement à la date anniversaire du premier lancement de la fusée Ariane le 24 décembre 1979.

Les équipes d’Arianespace viennent ainsi de conclure l’année 2012 avec un nouveau succès de la fusée Ariane 5. C’était le 67ème vol du lanceur lourd européen et le 53ème succès consécutif. L’image suivante montre le décollage du vol VA211, emportant ses deux passagers, les satellites de télécommunication Skynet 5D et Mexsat Bicentenario. La séparation des deux satellites, respectivement 27 minutes et 36 minutes après la mise à feu a confirmé le succès de la mission.

 

Ariane-5---VA211---Decollage---19-decembre-2012---Guyane.jpg

Vol-Ariane---VA211---Separation-des-EAP---19-decembre-201.jpgDécollage de la fusée Ariane 5 VA211 depuis le pas de tir ELA3 du Centre Spatial Guyanais,
le 19 décembre 2012 à 21h49 UTC (22h49 à Paris et 18h49 à Kourou). En bas, après 2 minutes et
30 secondes, séparation des deux étages d'accélération à poudre (extrait de la vidéotransmission).
Crédit image :
ESA / CNES / Arianespace, optique vidéo du CSG.

 

L’année 2012 est donc un très bon cru pour Arianespace et le Centre Spatial Guyanais avec un total de 10 fusées lancées depuis la Guyane française, un nombre record depuis 10 ans et la fin de l’exploitation de la fusée Ariane 4. Les équipes de lancement ont opéré cette année 3 systèmes de lancement différents : Ariane, Soyouz et Vega.

Ce nouveau succès est l’occasion de revenir sur la famille Ariane et l’évolution du rythme des lancements au CSG, depuis le premier décollage d’une fusée Ariane le 24 décembre 1979.

 

Retour sur l’aventure d’Ariane en Guyane…

C’est une aventure qui dure depuis 34 ans. Pour ne pas perdre le fil d’Ariane, je me suis amusé à construire un graphique récapitulant tous les lancements effectués en Guyane depuis décembre 1979. Pour établir cette synthèse, j’ai utilisé l’historique des vols publié par Arianespace, la page sur le lancement d’Ariane du site Gunter et différents documents sur les fusées Ariane. Notez que j’inclue les 4 premiers vols Soyouz ainsi que le premier vol de qualification du lanceur Vega effectués depuis le CSG.

Sur la courbe, je me contente de faire apparaître les grandes composantes de la famille Ariane : Ariane 1 à 3, Ariane 4 et Ariane 5. J’ai ajouté pour 2011 et 2012 les lancements de Soyouz (4 vols dont les deux satellites d’observation Pléiades 1A et Pléiades 1B et les premiers satellites de la constellation Galileo) et de Vega.

 

Lancements Ariane Kourou - Historique - 1979-2012Graphique montrant le nombre de lancements au Centre Spatial Guyanais entre décembre
1979 et décembre 2012. Cliquer pour agrandir l’image.
Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées / Un autre regard sur la Terre.

 

La courbe met bien en évidence trois générations successives correspondant en gros à trois tranches de 10 ans environ :

  • La première génération (couleur dominante bleue), entre 1979 et 1988, correspond aux lanceurs Ariane 1 à Ariane 3, avec un nombre moyen de lancements par an un peu inférieur à 3.
  • La seconde génération (couleur dominante verte), entre 1989 et 2002, est celle d’Ariane 4 avec des cadences de lancements très élevées, en moyenne de 9,3 tirs annuels, mais entre 10 et 12 sur 7 des 8 dernières années.
  • La troisième génération (couleur dominante jaune), de 2003 à aujourd’hui, voit la montée en puissance d’Ariane 5 et l’arrivée de Soyouz et de Vega. Le rythme annuel de lancements redescend un peu en dessous de 6.

Entre chaque génération, une période de transition voit cohabiter deux types de lanceurs : d’abord entre Ariane 1 et Ariane 4 puis entre Ariane 4 et Ariane 5. C’est dans ces phases de transition que les vols de qualification des nouvelles versions sont effectués, avec, rarement, quelques échecs.

Pour ceux qui veulent aller plus loin, voici une autre courbe montrant le détail des fusées Ariane 1, 2, 3 et des différentes versions d'Ariane 5 :

 

Historique-des-vols-Ariane---1979-2012---Details.jpgGraphique montrant le nombre de lancements au Centre Spatial Guyanais entre décembre
1979 et décembre 2012, avec les détails pour Ariane 1, 2 et 3 et les versions d'Ariane 5. Cliquer
pour agrandir l’image. Crédit image : Planète Sciences Midi-Pyrénées / Un autre regard sur la Terre.

 

Jour J

Le permier lancement d'Ariane a donc eu lieu la veille de noël en 1979. Un curiosité : vous pensiez qu'Ariane 2 avait suivi Ariane 1. Trop facile... C'est Ariane 3 avec un premier vol le 4 août 1984. Le lancement inaugural d'Ariane 2, c'est le 30 mai 1986. La première fusée Ariane 4 décolle le 15 juin 1988 avec un satellite de la série Météosat. C'est le 4 juin 1996 que la première tentative de lancement d'Ariane 5 a lieu.

J'ignore si c'est à cause de la période de noël ou celle du bouclage du chiffre d'affaires mais près de 10% des lancements au CSG ont été effectués pendant la deuxième quinzaine de décembre...

 

Cadences de lancement

L’évolution du nombre de lancements avant et après 2002 est frappante : pratiquement une diminution de 50%, après la montée en puissance des vols Ariane 5. La généralisation des lancements doubles avec Ariane 5, l’augmentation de la taille de la capacité et de la durée de vie des satellites de télécommunication expliquent cette évolution.

Après le creux d’activité de 2004 (lié à la baisse du marché des télécommunications du début des années 2000), il est assez remarquable de voir l’inversion de tendance amorcée en 2011 et confirmée en 2012 avec un total de 10 lancements en Guyane.

Il est peut-être un peu tôt pour crier victoire mais le choix stratégique de jouer l’effet de gamme avec trois types de lanceurs (Ariane 5, Soyouz et Vega) semble bien commencer à porter ses fruits.

 

Une fiabilité exceptionnelle et inégalée

La maturité technique et opérationnelle et la fiabilité exceptionnelle des lanceurs de la famille Ariane, l’engagement de tous les acteurs (CNES, ESA, Astrium, Safran et l'ensemble des industriels impliqués, Arianespace) ont beaucoup contribué au succès commercial de la famille Ariane.

Sur 211 lancements, il n’a eu que 10 échecs : 2 avec Ariane 1, 1 avec Ariane 2, 1 avec Ariane 3, 3 avec Ariane 4 et 3 avec Ariane 5 (aucun échec pour les versions 5G, ECA et ES).

Les lancements réussis se répartissent de la manière suivante :

  • 9 lancements Ariane 1.
  • 5 lancements Ariane 2.
  • 10 lancements Ariane 3.
  • 113 lancements Ariane 4.
  • 64 lancements Ariane 5.

A la fin du mois de décembre 2012, Ariane 5 vient de connaître son 53ème succès consécutif. Joli cadeau de noël !

 

Ariane 5 - VA 211 - Décollage - Kourou - CSG - ToucanDécollage de la fusée Ariane 5 VA211 le 19 décembre 2012 vu depuis Toucan.
Crédit image :
ESA / CNES / Arianespace, optique vidéo du CSG - S. Martin.

 

Les versions d’Ariane

Si j’ai bien compté, il y a eu 25 modèles d’Ariane en service : 1, 2, 3, 40, 42P, 42L, 44P, 44LP, 44L, 40+, 42P+, 42L+, 44LP+, 44L+, 40-3, 42P-3, 42L-3, 44P-3, 44LP-3, 44L-3, 5G, 5G+, 5GS, 5ECA, 5ES. Le modèle 44P+ n’a jamais été utilisé. Les modèles les plus utilisés ont été Ariane 5 ECA (38 missions avec celle utilisée le 19 décembre 2012), et Ariane 44L-3 (24 missions).

  

Quelques records et curiosités statistiques…

  • Arianespace a mis en orbite 75 tonnes de charge utile en 2012 (dont 20 tonnes pour l’ATV Edoardo Amaldi).
  • Skynet 5D est le 38ème satellite militaire lancé par Arianespace. C’est également le 89ème fabriqué par Astrium.
  • Quatorze lancements en 11 mois et demi : du vol 71 (Ariane 4), le 28 mars 1995, au vol 84 (Ariane 4), le 14 mars 1996. Un premier record !
  • Trois lancements dans le même mois, les 5, 21 et 28 octobre 1998, avec deux Ariane 4 (vol 111 et 113) et une Ariane 5 (vol 112/L503).
  • Trois lancements en 19,3 jours en décembre 1999 : vol 124 (Ariane 4) le 3 à 16h22, vol 119 (Ariane 5) le 10 à 14h32 et vol 125 (Ariane 4) le 23 à 0h50.
  • En novembre 2000, entre le vol 135 (Ariane 5) et le vol 136 (Ariane 4), il ne s’est écoulé que 5 jours, 22 heures et 49 minutes.
  • Le record actuel de cadence entre deux lancements est de 5 jours 18 heures 8 minutes et 59 secondes, entre le vol 148 d’Ariane 4, le 23 février 2002, et le vol 145 d’Ariane 5, le 1er mars suivant. Notez la numérotation un peu inhabituelle. L’habitude du compte-à-rebours ?
  • 3 satellites construits par Astrium lancés en 3 semaines.

Je reviendrai dans un autre article sur les chiffres concernant les charges utiles mises en orbite : la vérification des chiffres est un peu complexe (missions principales, passagers auxiliaires, maquettes, capsules technologiques) mais il y a également quelques points de repère et records intéressants à mentionner. A suivre...

 

En savoir plus :

 

 

 

 

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5 décembre 2012 3 05 /12 /décembre /2012 08:29

Dans la nuit du 1er au 2 décembre 2012, la mission du lanceur Soyouz VS04 s’est achevée avec succès 55 minutes après la mise à feu de la fusée, avec la séparation et la mise en orbite de Pléiades 1B.

 Au moment où les équipes de lancement ouvraient le champagne au CSG, le travail commençait seulement pour les équipes du CNES en charge de la mise à poste et de la recette en vol.

Dès la confirmation de la satellisation, Alain Gleyzes, chef de projet Pléiades au CNES, a présenté les grandes étapes de ces opérations au public venu nombreux à la Cité de l’espace pour assister à la retransmission du lancement.

Depuis la salle de contrôle principale (SCP) du CNES de Toulouse, il a expliqué en détail les premiers jours de ce qu’on appelle LEOP (pour Launch and Early Orbit Phase) dans le jargon des opérations spatiales.

Ces premiers jours de la vie de Pléiades 1B sont l’occasion de présenter plus en détail le satellite Pléiades et son fonctionnement, jusqu’à l’acquisition de la première image.

 

Satellites Pléiades - Les jumeaux en orbiteLe satellite Pléiades 1B bientôt en tête à tête avec son jumeau Pléiades 1A. Dans moins d’un an,
quand Spot 7 rejoindra la même orbite, ils seront quatre autour de la table.
Crédit image : CNES / Pierre Carril

 

Pléiades 1B : Un beau bébé qui rejoint son frère jumeau

L’analogie avec la naissance d’un bébé montre assez vite ses limites mais l’exercice est intéressant :

  • C’est un faux jumeau : il rejoint son orbite moins d’un an après son frère aîné Pléiades 1A.
  • Pas de cordon ombilical pour Pléiades 1B : c’est une ceinture pyrotechnique et des ressorts qui le retenaient à l’étage Fregat de la fusée Soyouz. Celle-ci a bien des bras ombilicaux mais pour les étages inférieurs.
  • Un gros bébé : 970 kg, 350 cm de hauteur.
  • Un premier cri qui montre qu’il est en pleine forme : juste après la séparation, sa télémesure a bien été reçue par les stations de poursuite en Australie.
  • Tout juste sorti du berceau, il s’étire : les trois panneaux solaires, sur charnière à ressorts et maintenus pendant le lancement par des verrous pyrotechniques, ont été déployés.
  • Il n’a pas encore ouvert les yeux : un bilan de santé complet a été effectué avant de prendre les premières images… La plateforme et les équipements sont vérifiés étape par étape. Les journées de lundi et mardi étaient particulièrement chargées pour les équipes concernées.

 

Première étape : orienter le satellite

Pour pouvoir fonctionner correctement, utiliser son instrument de prise de vue et transmettre les informations acquises, les satellites Pléiades doivent maîtriser parfaitement leur orientation. C’est vrai pour les panneaux solaires indispensables pour recharger les batteries, le télescope ou les antennes de télécommande/télémesure ou de transmission d’images.

C’est le rôle du SCAO, un sigle qui signifie System de Contrôle d’Attitude et d’Orbite (AOCS en anglais), une des fonctions assurées par la plateforme des satellites. Ce domaine correspond à un métier très particulier dans la conception et la fabrication des satellites et fait appel à des équipements spécifiques :

  • Des capteurs pour permettre au satellite de se repérer dans l’espace, soit par rapport à des repères externes (la Terre, le soleil ou des étoiles) soit par rapport à une position de départ (capteurs inertiels de type accéléromètres ou gyromètres).
  • Des actionneurs utilisés pour modifier l’orientation du satellite.
  • Une part importante du logiciel de bord qui détermine les consignes d’orientations envoyées aux actionneurs à partir des informations provenant des capteurs (on parle de « boucle SCAO »).

 

Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le SCAO sans jamais oser le demander

Quel que soit le satellite, il y a plusieurs modes de SCAO : avec au moins le mode de fonctionnement normal et le mode « survie » : quand une panne ou une anomalie est détectée, le satellite assure les besoins essentiels (en particulier rechercher le soleil pour pointer les panneaux solaires dans la bonne direction et conserver l’alimentation électrique et une plage de température acceptable).

Les satellites Pléiades développées par Astrium pour le CNES ont trois modes de contrôle d’attitude principaux (décomposés en huit sous modes) :

  • Le mode ASH (Acquisition and Safe Hold), pour stabiliser le satellite et assurer l’orientation des panneaux solaires vers le soleil après le lancement. C’’est également le mode « survie » après une détection d’anomalie ou de panne.
  • Le mode NORM(al), utilisé pour remplir la mission opérationnelle, en l’occurrence prendre des images dans le cas de Pléiades mais également recharger les batteries et communiquer avec la Terre.
  • Le mode OCM (Orbit control Mode) pour les manœuvres de mise à poste et de maintien à poste, en particulier pour permettre à Pléiades 1B de rejoindre l’orbite de son frère jumeau, décalé de 180° pour assurer une revisite élevé de chaque région de la Terre.


Après le lancement : stabiliser le satellite, trouver le soleil et pointer les panneaux dans la bonne direction…

Après la séparation de l’étage Fregat, le satellite tourne sur lui-même. Il va d’abord chercher à réduire cette rotation puis à ce stabiliser. Dans ce mode qui sert également de mode survie, on a besoin de solutions robustes, économes en énergie, qui ne font aucune hypothèse sur l’état du satellite.

Les capteurs sont trois magnétomètres (correspondant aux trois axes de rotation du satellite) qui mesurent le champ magnétique terrestre.

Les actionneurs sont des magnéto-coupleurs. Un peu comme le fait l’aiguille d’une boussole qui tourne pour indiquer le nord, une bobine parcourue par un courant électrique crée une force qui fait tourner son support. Du fait de la diminution du champ magnétique avec l’altitude, cette méthode ne fonctionne qu’en orbite basse.

Une roue à réaction sur l’axe de tangage contribue à orienter cet axe perpendiculairement aux lignes de champ magnétique terrestre. Quand la première étape de stabilisation est achevée, le satellite tourne lentement autour de son axe de tangage, perpendiculaire au plan de l’orbite.

Satellite Pléaides - AIT Astrium Magneto-coupleurUn des magnéto-coupleurs
des satellites Pléiades.
Crédit image : CNES

C’est à ce stade qu’intervient un nouveau capteur, un capteur solaire dit « grossier » (CSS pour Coarse Sun Sensor), le BASS 17 d’Astrium : il est constitué de 4 paires des cellules photosensibles disposées sur les parois d’une pyramide. La lumière solaire reçue par chaque cellule est plus ou moins intense en fonction de la direction du soleil. En sortie, le signal électrique est une mesure des deux angles solaires.

Pendant cette phase, un obturateur (une sorte de cache-objectif) protège l’instrument de tout dégât causé par l’éblouissement par le soleil. L’ouverture de l’obturateur fait partie des premières opérations dès que la position du satellite est stabilisée.

 

Pléiades - Capteur solaire - CSS - BASSDescription et fonctionnement des capteurs solaires d’Astrium. Un principe simple mais très robuste. Ici, un BASS7. sur Pléiades, c'est le modèle BASS17. Illustration réalisée à partir d’images fournies par Astrium.

 

Ajuster ou modifier l’orbite avec le système de propulsion : le mode OCM

On parle de MCO : manœuvre de correction d’orbite. C’est un mode utilisé en début de vie pour la mise à poste du satellite sur son orbite définitive (la même que Pléiades 1A mais décalée de 180°), pour les manœuvres régulières de correction d’orbite et, en fin de vie, pour la désorbitation du satellite.

C’est le système de propulsion du satellite qui est utilisé dans ce cas : sur les satellites Pléiades, il s’agit de 4 propulseurs de 1 N (Newton) de poussée avec un réservoir contenant environ 80 kg d’hydrazine. L’ensemble du module de propulsion PM25 est fourni par Astrium.

Les deux paires de tuyères contrôlent deux des troix axes du satellite. En mode OCM, le troisième axe est piloté par les actionneurs gyroscopiques qui servent avant tout pour les opérations normales du satellite.

 

Les opérations normales : prendre des images et recharger les batteries

Actionneurs gyroscopiques… Quésako ? En anglais, on parle de CMG pour Control Momentum Gyroscope.

A l’origine, c’est une technologie qui a été développée et utilisée sur les stations orbitales (Skylab, MIR) et sur les satellites militaires de la série Key Hole. En Europe, c’est une des principales innovations du satellite Pléiades : les actionneurs gyroscopiques (AG) de Pléiades sont la clé de la grande agilité du satellite tout en conservant pontage précis et stabilité de vitesse.

 

Rotation de couples : dans l’espace aussi…

Sur une roue à réaction, le couple est produit en modifiant la vitesse de rotation de la roue. Sur un actionneur gyroscopique, c’est en basculant l’axe que le couple de réaction est réalisé : il est perpendiculaire à l’axe de rotation de la roue et dépend de la manière dont l’axe de rotation est pivotée

Cela n’est pas clair ? Je comprends : moi c’est pareil… Peut-être que la figure suivante vous aidera un peu mais, si vous êtes prêts à bricoler un peu, le mieux est de fabriquer une maquette avec des petits moteurs et des disques métalliques. Les animateurs de Planète Sciences ont également conçu une série d’animations pour découvrir l’effet gyroscopique et le fonctionnement des roues à réaction et des actionneurs gyroscopiques. Vous trouverez également sur youtube (voir les liens ci-dessus) quelques vidéos pédagogiques illustrant ces notions : il faut vraiment manipuler un gyroscope ou une roue à inertie pour « saisir » (au sens propre) ces phénomènes.

 

Fonctionnement CMG - Actionneur gyroscopique Satellite Pléiades - AIT Astrium - CMG 

Des couples dans tous les sens : à gauche, fonctionnement des actionneurs gyroscopiques (ou CMG)
de Pléiades. Dessin adapté d'une plaquette Astrium. A droite, sur le satellite Pléiades 1A en intégration,
un des 4 actionneurs gyroscopiques. Crédit image : CNES.

 

Par rapport aux roues à réaction, les actionneurs gyroscopiques ont l’avantage de fournir des couples importants avec une consommation d’énergie très inférieure.

Il faut un minimum de 3 actionneurs pour commander les trois axes de rotation. Un quatrième permet d’éliminer les configurations dites « singulières » (genre division par zéro…) Sur Pléiades, on utilise quatre actionneurs gyroscopiques CMG15-45S d’Astrium disposés sur les faces d’une pyramide.

Les progrès technologies ont permis d’éliminer plusieurs difficultés qui freinaient leur utilisation opérationnelle :

  • L’amélioration de la résistance des paliers (usure, contraintes liées aux couples importants).
  • L’augmentation de la précision des mesures d’angle et de vitess.
  • Les progrès des logiciels embarqués : les algorithmes pour piloter 4 actionneurs en tenant compte de toutes les configurations possibles sont complexes.

 

Dans le mode normal, Pléiades utilise des capteurs très performants pour répondre aux exigences de très grande précision de pointage de l’instrument. On utilise un système appelé « gyro-stellaire » combinant deux mesures complémentaires :

  • Une mesure inertielle réalisée par quatre gyroscopes à fibre optique (FOG). C’est l’Astrix 200 développé par Astrium.
  • Une mesure externe réalisée avec 3 capteurs stellaires (ou STR pour star tracker en anglais) qui identifient la direction d’étoiles connues. C’est le produit SED 36 développé par SDODERN qui a été choisi pour les satellites Pléiades.

On a fait le tour de tous les équipements (capteurs ou actionneurs) qui servent au contrôle d’attitude ? Ah non , j’allais en oublier un : DORIS. Ce sigle signifie : Détermination d’Orbite et de Radiopositionnement Intégrés par Satellite. Conçu et développé par le CNES en collaboration avec le Groupe de Recherche en Géodésie Spatiale (GRGS) et l’Institut National de l’Information Géographique et Forestière (IGN), le système Doris est utilisé pour déterminer au centimètre près l’orbite de satellites équipés de récepteurs grâce à un réseau de stations terrestres, utilisées comme points de référence au sol. DORIS fournit la position, la vitesse su satellite et une référence de temps (TAI temps atomique international). Sur Pléiades, on reconnaît facilement l’antenne du récepteur DORIS : elle est en forme de ressort.

 

En guise de synthèse, un petit tableau récapitulatif des capteurs et des acteurs utilisés pour le SCAO de des satellites Pléiades

 

Equipements
Acquisition
et survie
Mode
 Normal 
Manoeuvre
orbitale
  Nombre  Type de
redondance
Capteurs utilisés :
  
  
  
  
  

Magnétomètres (IAI-Tamam)

 X     2 Froide (1/2)

Capteur solaire (BASS17R d’Astrium)

 X     2   Froide (1/2)

Senseur stellaire (SED36 de SODERN)

   X   3 Chaude (2/3) 

Gyros à fibre optique (Astrix 200 d’Astrium)

   X   4 Chaude (3/4)

Système DORIS (CNES)

   X X   2   Froide (1/2)
Actionneurs utilisés :          

Magnéto-coupleurs (IAI Tamam)

 X  X   6 Froide (1/2)

Roue à réaction (RCD RSI 12-75/608
de Rockwell Collins Deutschland)

 X     2   Froide (1/2) 

Actionneurs gyroscopiques
(CMG 15-45S d’astrium)

   X  X 4 Chaude (3/4)

Propulsion (PM25 d’Astrium)

     X 4  Chaude (2/4)

 

Le type de redondance, froide ou chaude (ou encore passive ou active) indique qu’un équipement redondant n’est mis en service qu’en cas de défaillance de l’équipement nominal ou fonctionne en permanence.

 

C’est la fin de ce petit tout d’horizon du contrôle d’attitude des satellites Pléiades, un concentré de tous les capteurs et actionneurs utilisés sur d’autres types de satellites.

J’ai surtout décrit dans cet article les solutions utilisées pour corriger ou contrôler l’attitude d’un satellite sur son orbite sans expliquer l’origine des perturbations. Elles sont nombreuses, externes (atmosphère résiduelle, activité solaire, champ magnétique, gradient de gravité) ou internes (propulsion, mouvement de liquide dans les réservoirs, déplacement d’équipements, etc.) au satellite. J’y reviendrai dans un autre article.

 

En savoir plus :

 

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

  • Si, dans votre classe, l’inertie ce n’est pas seulement par moment et si vous avez renoncé au contrôle de l’attitude de vos élèves, essayez quelques activités expérimentales pour découvrir de manière attractive les notions abordées dans cet article.
  • Il existe beaucoup de petites manips simples pour mettre en évidence la propulsion par réaction, l’effet gyroscopique, les relations entre courant électrique, champs magnétiques et forces. 
  • Les animateurs de Planète Sciences Midi-Pyrénées ont construit une maquette du satellite Pléiades (échelle 1/3 environ) et développé une série d’animations pour découvrir le fonctionnement et les applications des satellites d’observation.
  • Avec des lycéens, je vous conseille également de parcourir les fiches techniques des équipements (voir les liens ci-dessus), pour identifier les grandeurs physiques (couple, moment cinétique, etc.) et les unités de mesure. La traduction de l'anglais apporte une dimension supplémentaire.

 

 

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30 novembre 2012 5 30 /11 /novembre /2012 22:13

Fusée Soyouz : comment ça marche ?

Deux photographies et une chronologie détaillée : cela suffit pour comprendre comment fonctionne la fusée Soyouz et comment elle met sa charge utile (le satellite Pléiades 1B) en orbite.

Voici les deux photographies choisies pour leur intérêt pédagogique :

 

Fusee-Soyouz----Etages---Tuyeres.jpgSoyouz---Fregat---Pleiades-1B.jpgEn haut, une fusée Soyouz en cours de montage : au premier plan, deux des quatre boosters
autour de l'étage central. A l'arrière blanc, le troisième étage. En bas, le satellite Pléiades 1B
monté sur l’étage Fregat avant mise en place de la seconde demi-coiffe.
Crédit image : ESA – CNES – Arianespace / Optique Vidéo du CSG – P. Baudon.

 

Ces deux images permettent de bien repérer les quatre étages de la fusée Soyouz.

Sur la photographie du haut :

  • Le premier étage correspond en réalité aux 4 blocs d’accélération latéraux (les boosters appelés blocs B, V, G et D).
  • Le deuxième étage est le corps central (bloc A) autour duquel sont fixés les 4 boosters.
  • Le troisième étage (bloc I).
  • l’étage supérieur Fregat sur lequel est fixée la charge utile. Ici, il n'y a qu' un seul satellite : Pléiades 1B. En décembre 2011, il y a en avait 5 plus petits qui accompagnaient Pléiades 1A (SSOT et les quatre satellites Elisa).

Les étages et la coiffe sont produits en Russie et acheminés par la mer depuis Saint-Pétersbourg jusqu’en Guyane en 15 jours.

 

Un compte à rebours pour aller de l’avant : 55 minutes pour atteindre 694 kilomètres d’altitude et un peu plus de 27000 kilomètres/heure… Cela décoiffe !

  • H0 - 17 s : allumage des deux premiers étages. Montée progressive en puissance par paliers et vérification du bon fonctionnement.
  • H0 : décollage.
  • H0 + 1 min 58 s : séparation des quatre boosters latéraux (premier étage).
  • H0 + 3 min 29 s : largage de la coiffe (elle n’est plus utile : la fusée a quitté les couches denses de l’atmosphère).
  • H0 + 4 min 47 s : séparation du deuxième étage.
  • H0 + 8 min 47 s : séparation du troisième étage.
  • H0 + 9 min 47 s : premier allumage de l’étage Fregat (pendant 219 secondes).
  • H0 + 13 min 26 s : extinction Fregat et début de la phase balistique.
  • H0 + 41 min 56 s : deuxième allumage de l’étage Fregat (249 secondes).
  • H0 + 46 min 05 s : extinction Fregat.
  • H0 + 54 min 55 s : séparation du satellite Pléiades 1B. Ce sont les équipes LEOP qui prennent le relais : le satellite devient autonome. Cette phase importante aura lieu en visbilité de la station de Perth en Australie
  • H0 + 55 min : éjection des bouchons de champagne (ou au choix rhum ou vodka pour les heureux élus qui assistent au lancement sur place).

Ce n’est pas fini pour l'étage Fregat…

  • H0 + 1 h 53 min 25 s : troisième allumage de l’étage Fregat (32 secondes).
  • H0 + 2 h 28 min : rentrée contrôlée dans l’atmosphère de l’étage Fregat (une procédure sympathique qui limite les débris en orbite).


Lancement Pléiades 1B - Profil de mission - OrbiteProfil de la mission VS04 pour la mise en orbite de Pléiades 1B.

 

La fusée Soyouz (ou Soyuz) en quelques chiffres

Ce n’est que le quatrième lancement depuis le CSG mais la fusée Soyouz a fait ses preuves : dérivée des lanceurs Vostok et Semiorka utilisés pour Gagarine et Spoutnik, elle compte près de 1800 lancements à son actif. La mise en service de la première version remonte à 1966, suivie par les versions modifiées Soyouz-L (pour lunaire), Soyouz-M, -U, -U2 et Soyouz-FG utilisée pour metre en orbite le vaisseau spatial Soyouz-TMA qui “fait la navette” (sans navette…) entre la Terre et la station spatiale international.

La version lancée en Guyane est la fusée Soyouz-ST, commercialisée par Starsem, une filiale commune entre Arianespace, Astrium, Roscomos (l’Agence Spatiale Russe), le Centre Spatial de Samara (TsSKB-Progress).

La fusée Soyouz-ST mesure 46,20 mètres de hauteur. Son diamètre à la base atteint 10,30 mètres et celui de la coiffe 4,11 mètres. La masse au lancement est de 308 tonnes dont 272 tonnes d’ergols (oxygène liquide et kérosène).

L’étage Fregat, dérivé des systèmes de propulsion des sondes spatiales Phobos et Mars 96, a des caractéristiques étonnantes : développé par la société russe Lavotchkine, il peut être rallumé jusqu’à vingt fois pour remplir des missions complexes avec plusieurs satellites à placer sur des orbites différentes. Il est très compact : sa masse est de 930 kilogrammes pour un diamètre de 3,35 mètres sur 1,5 mètres de hauteur.

En Guyane, les performances de Soyouz ST sont les suivantes :

  • 3060 kilogrammes de charge utiles en orbite de transfert géostationnaire (GTO)
  • 4900 kilogrammes en orbite base héliosynchrone (les 979 kilos de Pléiades 1B laissent de la marge !)
  • 1570 kilogrammes en orbite moyenne (MEO).

Le dos de la petite tuyère :

Pour finir, amusez-vous à compter le nombre de tuyères sur la fusée Soyouz. Combien en voyez-vous ?

Si je compte bien :

  • Sur chacun des quatre boosters du premier étage : 4 tuyères principales et 2 moteurs-verniers.
  • Sur l'étage central : 4 tuyères principales et 4 moteurs-verniers.
  • Sur le deuxième étage : 4 tuyères fixes et 4 moteurs-verniers.
  • Sur l'étage Fregat : 1 tuyère principale et 12 moteurs à hydrazine pour le contrôle d'attitude.

 

Fusee-Soyouz----Tuyeres.jpgUn dernière photographie spectaculaire pour ceux qui aiment les tuyères

 

En savoir plus :

 

 

 

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29 novembre 2012 4 29 /11 /novembre /2012 08:18

 

Arianespace - Soyouz - Préparation lancement - Pléiades-1Préparatifs du lancement de Pléiades 1B : à gauche, installation du satellite sur l’étage Fregat.
A droite, fermeture de la coiffe. Crédit image : ESA-CNES- Arianespace / Optique vidéo du CSG –
L. Barthet et P. Baudon

VS 04 ? Vol Soyouz n°4. C’est à bord de la quatrième fusée Soyouz lancée à partir de la Guyane française que le satellite Pléiades 1B doit rejoindre son jumeau dans la nuit du vendredi 30 au samedi 1er décembre 2012, trois semaines après un nouveau succès d’Ariane 5.

 

Rhum ou vodka : le rythme s’accélère en Guyane…

Fin 2012, le rythme de lancement est particulièrement soutenu au CSG : D’ici la fin de l’année 2012, une nouvelle Ariane 5 (VA211) doit mettre en orbite deux satellites de télécommunications (Skynet 5D et Mexsat Bicentario). Soit 4 lancements en dix semaines et un total de 11 campagnes de lancement pour Arianespace, avec en particulier le premier vol de Vega, le lancement de l’ATV Edoardo Amaldi et la mise en orbite de Metop-B depuis le cosmodrome de Baikonour.

Galileo ou Pléiades : cela devient une habitude pour les lancements de Soyouz au CSG, très précisément sur la commune de Sinnamary, à une dizaine de kilomètres de l’ensemble de lancement Ariane 5 à Kourou. VS 01, le vol inaugural du 21 octobre 2011, a emporté les deux satellites Galileo IOV-1 PFM et FM2. Le 17 décembre 2011, VS 02 emporte six satellites : les quatre satellites d’écoute ELISA, le satellite chilien SSOT et, bien sûr, Pléiades 1A qui livre ses premières images juste avant noël. Tout récemment, le 12 octobre 2012, deux nouveaux satellites de la constellation Galileo ont été mis en orbite par le Soyouz VS 03.

Si les préparatifs de ce nouveau lancement continuent à se dérouler comme prévu, c’est à 3h02m50s (heure de Toulouse et Paris, soit 23h02m50 en Guyane) que la fusée Soyouz décollera. L’ouverture de la coiffe est prévue juste après 3h06 (une heure normale pour une sortie de boîte) et la mise en orbite aura lieu à H+54m55s au moment de la séparation du satellite Pléiades 1B de l’étage Fregat.

 

Lancement Pléiades 1B - Profil de mission - OrbiteProfil de mission de la fusée Soyouz VS 04. Dans les jours qui suivront, Pléiades 1B sera positionné
sur la même orbite que Pléiades 1A. D'ici un an, après le lancement de Spot 7 qui rejoindra Spot 6,
les quatre satellites formeront une constellation à 694 km d'altitude. Crédit image : Arianespace

 

Plusieurs opérations importantes ont été menées depuis une semaine :

  • 21 novembre : installation du satellite Pléiades 1B au-dessus de l’étage Fregat dans le bâtiment S3B (assemblage de la charge utile, payload stack).
  • 23 novembre : le lanceur Soyouz, jusqu’à présent assemblé dans le bâtiment MIK, a été placé sur le véhicule de transport.
  • 26 novembre : érection du lanceur sur le site de lancement puis couplage de la charge utile.

D’Astérix à Pléiades 1B : comment baptise-on les satellites français ?

Le 26 novembre, c’est un anniversaire important !

Ces opérations se passent moins d’un an après le lancement de Pléiades 1A mais 47 ans jour pour jour après celui du premier satellite français, mis en orbite le 26 novembre 1965, à partir de la base d’Hammaguir, en Algérie.

Le nom du premier satellite français ? A1… Cela prouve que les ingénieurs et les responsables de programmes spatiaux peuvent parfois manquer d’originalité. Pour Pléiades, on se lâche un peu : c’est 1A puis 1B.

A1 (A pour armée) a failli s’appeler Zébulon (les journalistes trouvaient que son ressort d’éjection faisait penser au personnage de l’émission pour enfants « le manège enchanté ») mais le CNES a préféré populariser le nom Astérix (le côté gaulois ?). Au niveau international, les noms sont encore plus poétiques : 1965-096A ou NORAD 1778 (utile pour retrouver les paramètres orbitaux).

Pour la petite histoire, le premier satellite européen est italien et s’appelle San Marco 1. Il a été lancé un an plus tôt le 15 décembre 1964 de Wallops Island (USA) par une fusée américaine Scout-X4. Pour cette raison (lancement par une fusée américaine), c’est bien la France qui devient avec Astérix la troisième puissance spatiale derrière l’URSS et les Etats-Unis. Des épisodes comme l’impossibilité d’exploiter commercialement le satellite franco-allemand Symphonie ont confirmé l’importance d’un accès autonome à l’espace et permis le lancement du programme Ariane. L’accès à l’espace était un sujet central de la dernière conférence ministérielle de l’ESA qui s’est tenue à Naples les 20 et 21 novembre 2012, avec en particulier les dossiers Ariane 5 ME et Ariane 6.

Si on creuse un peu l'histoire d'Astérix en lisant les témoignages des acteurs de l’époque ou les ouvrages historiques sur le spatial français, on s’aperçoit qu’il y a eu tout un débat pour déterminer quel serait le premier satellite :

  • A1 (alias Astérix), 38 kilogrammes plus un support de 7 kilogrammes, construit par Matra pour la DMA (délégation ministérielle pour l’armement, l’ancêtre de la DGA)
  • ou D-1A (une nouvelle preuve d’originalité, alias Diapason, un nom beaucoup plus sympathique qui fait référence aux deux émetteurs radio à fréquence stable dont on mesurait l’effet doppler pour déterminer la position du satellite), 17 kg et une case à équipements de 18 kg, construit par le CNES.

Sans revenir sur cet épisode de « saine émulation » (les personnes intéressées peuvent consulter un site très bien documenté : « nos premières années dans l’espace » ou le livre d’Yves Garric « Michel Lefebvre, marin de l’espace »), une comparaison entre les photographies d’époque et celles d’aujourd’hui est assez instructive.

 

Satellites Astérix A1 - Pléaides 1B - Intégration et lanMontage photo illustrant l’évolution des satellites et des techniques d’intégration d’Astérix à
Pléiades. Crédit image : CNES / Arianespace

 

Tout change, rien ne change…

C’est très différent ? Effectivement, pas gros chose à voir entre Astérix et Pléiades du point de vue de la masse et de la complexité technologique. Quelques dizaines de kilos par A1, près d’une tonne pour 1A (et 1B)… Un simple émetteur pour Astérix, une mission d’observation de la Terre très sophistiquée, avec un instrument de taille impressionnante, une plate-forme très agile et une transmission d’images à 450 Mbits/s dans le cas de Pléiades. Des projets également beaucoup plus complexes, avec une organisation industrielle faisant appel à plusieurs sociétés européennes (Astrium, CASA, Thales Alenia Space, Sodern, Saab-Ericsson, ABSL, ETCA, IAI etc.) et des équipes plus nombreuses.

Néanmoins, il y a encore des similitudes : les contraintes du lancement puis de l’environnement spatial, le diagnostic de satellisation, le déplacement sur l’orbite (pas de moteur sauf pour les corrections d’altitude), etc.

 

Les satellites Pléiades : deux pieds sur Terre et la tête dans les étoiles ?

Les deux pieds sur Terre, on comprend facilement pourquoi: deux pieds, c’est presque 70 cm, la pas d’échantillonnage au sol de l’instrument des satellites Pléiades (en anglais, on parle de GSD pour Ground Sampling Distance). Une fois les données reçues et traitées, les pixels des images Pléiades représentent des carrés de 50 centimètres de côté.

Deux pieds, c'est également approximativement le diamètre du miroir primaire du télescope des satellites Pléiades (650 mm).

Les satellites Pléiades, construits par Astrium, observent la Terre éclairée par le soleil. Quel rapport avec le ciel nocturne étoilé ?

Eh bien, ce sont trois senseurs stellaires, fournis par Sodern, combinés à un gyromètre à fibres optiques (FOG) qui permettent à chaque satellite Pléiades de déterminer précisément son attitude. Fixés directement sur la structure de l’instrument, ils repèrent des étoiles connues et permettent au logiciel de bord de déterminer la direction exacte de pointage de l’instrument de prise de vue.

pleiades astrium

Vue d’artiste du satellite Pléiades. On voit
deux des trois têtes des senseurs stellaires
(les formes tronconiques blanches et noires).
Crédit image : Astrium.

Précision de pointage, une qualité qui complète l’agilité et la très haute résolution de Pléiades. Les satellites Spot 6 et Spot 7 déterminent leur attitude de la même manière.

Je m’aperçois qu’aucun article du blog Un autre regard sur la Terre n’a été consacré à la description technique des satellites Pléiades. Il va falloir rectifier cela prochainement !

 

Les Pléiades, alias M45 : les colombes et le Taureau

En attendant, revenons à nos noms de baptême…

Si vous vous intéressez un peu à l’astronomie, ce n’est pas le mot satellite qui vous vient à l’esprit quand on vous parle des Pléiades :

Les Pléiades, ou amas M45 (depuis Messier, les astronomes manquent parfois également de poésie), sont un amas stellaire visible dans l'hémisphère nord, dans la constellation du Taureau.

L'origine du nom « Pléiades » provient de la mythologie grecque : les Pléiades sont sept sœurs, filles d'Atlas et de Pléioné : Astérope, Mérope, Électre, Maïa, Taygète, Céléno et Alcyone. Pourchassées par le guerrier Orion, elles demandent à Zeus de les sauver. Changées en colombes, elles deviennent à leur mort des constellations.

On dénombre aujourd'hui dans l’amas M45 environ 3 000 étoiles, dont une douzaine sont visibles à l'œil nu. Il s'étend sur 2°, environ 4 fois le diamètre apparent de la Lune. Les 9 étoiles les plus brillantes portent le nom des 7 sœurs et de leurs parents. Elles sont visibles à l'œil nu. Astérope est une étoile double.

Voilà peut-être une idée pour baptiser nos deux satellites jumeaux (en l’occurrence, c’est plutôt une paire de jumelles à fort grossissement). Plutôt que 1A et 1B, que pensez-vous de Maïa et Mérope, ou encore Astérope et Alcyone ?

 

Pour suivre le lancement de Pléiades 1B :

Si vous êtes prêt à vous coucher très tard ou vous lever très tôt, le lancement aura normalement lieu dans la nuit du vendredi 30 au samedi 1er décembre à 3:02:50 en heure française (soit 2:02:50 en temps universel) :

  • Sur le site d’Arianespace, la page pour suivre la vidéotransmission en direct (le plug-in Adobe Flash Player est nécessaire).
  • La retransmission commence à 1h42 UTC (soit 2h42 du matin à Paris ou Toulouse).
  • Si le ciel est dégagé à Toulouse (pas sûr !) et que vous voulez patienter en observant les étoiles, les Pléiades seront visibles et il y aura également deux passages de la station spatiale internationale (ISS).

 

En savoir plus :

 

 

 

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27 septembre 2012 4 27 /09 /septembre /2012 08:36

ATV-3---ISS---Debris-Avoidance-Manoeuvre---Docking-or-Undoc.jpgDocking ou undocking ? Telle est la question… Ici, c’est une photographie de l’approche de l’ATV-3
le 28 mars 2012. Il reste amarré à l’ISS pour réaliser un manœuvre d’évitement de débris.
Crédit image : NASA

 

Quand un petit problème devient une grande solution…

Le désamarrage de l’ATV-3 de l’ISS, initialement prévu dans la nuit du 25 au 26 septembre 2012, a donc été reporté. L’analyse du problème montre que l’ATV a parfaitement fonctionné : une commande erronée, un mauvais identifiant (« Spacecraft ID »), a été envoyée à partir de la console de commande du module Zvezda de l’ISS.

Rien de grave, à part une perte de temps : mercredi en fin de journée, l’ESA confirmait sur son site qu’une nouvelle tentative serait effectuée le jeudi 27 à 21h00 UTC. Le retour sur Terre serait lui retardé davantage en raison de la demande de NOTAM (« Notice to Airmen » ou messages aux navigants), une procédure de la navigation aérienne qui impose un préavis de plusieurs jours. Bien connue des clubs aérospatiaux de Planète Sciences pour leurs lancements de fusées, elle s’applique aussi aux atterrissages de vaisseaux spatiaux, même dans le sud du Pacifique.

Un peu plus tard dans la soirée de mercredi, la situation évoluait encore et le report de mardi soir devenait une bonne nouvelle !

 

« Breaking news : Space Debris Being Tracked. ATV-3 Remains Docked”

C’est sous ce titre que la NASA annonçait que la préparation d’une manœuvre d’évitement de débris de la station spatiale internationale avait été décidée mercredi. Cette décision relève de l’IMMT (ISS Mission Management Team) associant tous les pays participant à la station spatiale internationale.

L’ATV Edoardo Amaldi, toujours amarré à l’ISS, qui a effectué plusieurs opérations de « rehaussement » de l’orbite de l’ISS, aurait pu reprendre du service à cette occasion.

La seconde tentative de désamarrage de l’ATV-3 va attendre au moins jusqu’à vendredi.

La menace de collision concernait un fragment de satellite russe Cosmos et un morceau d’étage de fusée indienne PSLV, semblable à celle utilisée pour lancer le satellite Spot 6.

Les systèmes de surveillance, notamment ceux de la NASA et de la défense américaine, indiquaient que la la prévision de trajectoire de ces débris dont on ignore la taille exacte, les rapprochent de la « zone rouge », un espace virtuel entourant l’ISS, une sorte de boite à pizza de 50 kilomètres de côté et de 1500 mètres de hauteur (on remarque que l’incertitude porte logiquement sur la position horizontale du débris, son altitude est mieux connue).

Jeudi matin, quelques heures avant le début de la manoeuvre, les prévisions de trajectoire des débris s'affinent et permettent de confirmer que la station est à l'abri de toute collision. La manoeuvre d'évitement est finalement "évitée"... Le désamarrage de l'ATV est à nouveau programmé pour vendredi 28 au soir, à 21h46 UTC soit 23h46 à Toulouse. Bon courage aux équipes d'astreinte qui gèrent ces multiples rebondissements avec certainement encore de longues soirées en perspective jeudi et vendredi.
 

Adieux ou salut : DAMned...un débris
Si la manœuvre d’évitement de débris (DAM pour « debris avoidance manoeuvre” en anglais) avait effectivement été réalisée, elle aurait eu lieu jeudi à 14h12 en heure française, soit 12h12 UTC et 8:12 EDT pour la côte est des Etats-Unis, avec, aux commandes, l’équipe commune ESA-CNES du centre de contrôle de l’ATV à Toulouse. Il était question d’une correction de vitesse de seulement 0,3 mètre par seconde (un peu plus de 1 km/h pour un objet qui a une vitesse de 27000 km/h). C’est faible par rapport aux autres opérations de correction d’orbite effectuée par l’ATV-3 depuis avril 2012 mais suffisant pour s’éloigner de la zone de danger. Dans l’espace, pour baisser la tête, on saute en l’air…

Pour être complet, il faut ajouter que les autres systèmes de propulsion de la station internationale, sur la partie russe, ne peuvent pas être utilisés quand l’ATV est « docké ».

 

Nice debris…

Cette coïncidence étonnante entre le report du désamarrage de l’ATV et une possibilité de manœuvre d’évitement de débris est l’occasion de parler un peu des débris spatiaux, un sujet qui n’a pas encore été abordé sur le blog Un autre regard sur la Terre.

On pense d’abord aux vols habités et aux risques pour les occupants des vaisseaux spatiaux ou de la station spatiale internationale mais la menace des débris concerne toutes les activités spatiales, du lancement de fusées aux satellites en orbite basse ou géostationnaire.

 

ISS---Shuttle---ATV---Nespoli---Expedition-27---23-Mai-2011.jpgUne photographie unique de la station spatiale internationale avec le space shuttle et l’ATV-2.
Photographie prise par l’astronaute européen Paolo Nespoli le 23 mai 2011. Crédit image : NASA

 

C’est une préoccupation relativement nouvelle : au début de l’aventure spatiale, abandonner des pièces ou des débris en orbite à l’occasion de lancement ou de manœuvre ne paraissait pas gênant. Il y a même eu des projets quoi consistaient à mettre en orbite des quantités incroyables de petits objets : par exemple le projet West Ford, un système de télécommunication passif, proposé par le laboratoire Lincoln du MIT, consistant à mettre en orbite, en 1961 et 1963, plusieurs centaines de millions de petits aiguilles de cuivre afin de former un réflecteur pour les ondes radio…

Aujourd’hui, les spécialistes des débris spatiaux estiment que la population des débris se réparti de la manière suivante :

  • Plus de 20000 débris d’une taille supérieure à 10 cm (les américains donnent comme repère une balle de Soft-ball. En France, ce serait plutôt une grosse boule de pétanque. Qui va très très vite…)
  • Environ 500000 débris entre 1 et 10 cm de diamètre.
  • Des dizaines de millions de débris de taille inférieure à un centimètre (la taille d’une bille).

On trouve de tout : des étages supérieurs de fusées, des satellites hors de service, des écrous, des outils perdus par les astronautes, des éclats de peintures ou même des résidus de propulsion.

Certains experts estiment que la situation devient « insoutenable » (au sens du développement durable) et parlent du « syndrôme de Kessler » (concept imaginé en 1991), une sorte de réaction en chaîne :

Le nombre de débris spatiaux en orbite basse atteint un seuil au-dessus duquel les collisions en orbite sont fréquentes, augmentant de façon exponentielle le nombre des débris et la probabilité des impacts…

La situation est la plus critique en orbite basse, sur les orbites polaires.

 

Debris-spatiaux---Orbite-basse.jpgDebris-spatiaux---Orbite-geostationnaire.jpgIllustration des densités de débris en orbite basse et en orbite géostationnaire. Crédit image : NASA

 

Les deux dernières collisions importantes en janvier 2007 (un essai de destruction de satellite réalisé par la Chine) et février 2009 (une collision entre un satellite opérationnel de la constellation Iridium et le satellite russe hors de service Cosmos 2251) amènent certains experts à dire que le syndrôme de Kessler est déjà une réalité. Avant sa panne au printemps 2012, le satellite Envisat avait effectué plusieurs manœuvres d’évitement de débris.

Attention néanmoins à ce que l’illustration ne vous induise pas en erreur : les points blancs matérialisant les débris en orbite sont très gros donnent l’impression d’une région totalement encombrée. Il faut ramener cela à sa juste échelle : l’espace reste bien assez vide et il faut parler de probabilité de collision. Pour l’ISS et sa boîte à pizza, les critères de la NASA pour commencer à parler de manœuvre d’évitement correspondent à des seuils probabilité de 1/100000 ou 1/10000. C’est 1/1000 pour les missions non habitées.

 

A la pêche aux satellites

Je reviendrai dans un autre article sur les moyens de détection et de surveillance de débris : le réseau de surveillance américain JSpOC, les radars Graves et Tira ou le projet de système de surveillance de l’espace (SSA).

Le vrai problème est celui des débris non détectables mais suffisamment gros pour détruire un satellite : sans connaître leur position précise, on ne peut pas effectuer les manœuvres d’évitement. Les blindages, efficaces pour les tous petits débris, ne suffisent pas.

Les spécialistes estiment que pour éviter le syndrome de Kessler, il faudrait désorbiter chaque année 5 à 10 gros objets hors de service pour réduire les riques de collision catastrophique. On parle d’Active Debris Removal, une technique qui nous rapproche de la pêche au gros : harpons, filets, grues, bras robots… De nombreuses pistes techniques sont proposées dans les conférences sur le thème de débris. On en parlera certainement beaucoup à Milan la semaine prochaine pendant la conférence annuelle de l'IAF.

 

En savoir plus :

 

 

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25 septembre 2012 2 25 /09 /septembre /2012 08:19

ATV-3 - don Pettit - docking - ISS - city lights - amarrage

L’ATV-3 quelques minutes avant l’amarrage (docking) à l’ISS. Photographie prise par l’astronaute
Don Pettit. Appareil Nikon D3S équipé d’un objectif de 28 mm de focal. Sensibilité : ISO 6400,
vitesse d’obturation : 1 s, ouverture : F/1,4. Crédit image : NASA

 

C'est bientôt la rentrée...

Le lancement, c'était au printemps. Quelques jours après le début de l'automne, l'ATV-3 va imiter les feuilles mortes...

 

Les réservoirs sont presque vides, tout a été rangé et le sas est fermé : toutes les bonnes choses ont une fin mais parfois, on fait durer le plaisir...

C’est dans la nuit du 25 au 26 septembre (à 22h35 UTC) que le cargo ATV3, Edoardo Amaldi, devait se séparer de l’ISS, 6 mois après son amarrage avant, 24 heures plus tard, une rentrée contrôlée dans l’atmosphère au-dessus des zones inhabitées du sud de l’océan Pacifique. L’impact était prévu le 27 septembre à 3h30 UTC mais un problème technique a entraîné un report de l'opération : l'ATV n'a pas accusé réception d'une commande envoyée depuis le module russe Zvezda par la liaison radio de proximité. Une nouvelle tentative peut avoir lieu le 26 ou le 27 septembre.

 

La mission est remplie : tout est vidé

 

Au cours de sa mission, l’ATV-3 a livré environ 3400 kilogrammes de fret à la station spatiale : oxygène, eau, carburant, équipement et nourriture pour les astronautes. Depuis avril 2012, il a procédé à huit manœuvres de « reboost », destinée à rehausser l’orbite de l’ISS, qui « tombe » à cause du freinage atmosphérique résiduel. La dernière poussée, le 14 septembre, a durée presque 9 minutes (8’56’’ exactement). 175 kg de carburant ont été consommé pour accélérer la station de 1,28 mètre par seconde, ce qui correspond à une augmentation d’altitude de 2230 mètres. L’altitude moyenne de l’orbite de l’ISS est actuellement d’environ 425 kilomètres.

Un nouvel ATV va bientôt prendre le relais : après Jules Verne, Johannes Kepler et Edoardo Amaldi, l’ATV-4 a été baptisé Albert Einstein. Il doit être lancé par une fusée Ariane 5 au printemps 2013. C’est l’avant-dernier exemplaire de la série de cinq cargos automatiques construits par Astrium pour l’Agence Spatiale Européenne.

 

La réponse au quiz image de Mars 2012 : les lumières nocturnes du Caire, d’Alexandrie, de Jérusalem et Tel Aviv vues depuis la station spatiale internationale

A propos de printemps, vous vous souvenez du quiz du mois de mars : la réponse n’a pas encore été publiée. Il s’agissait d’identifier la ville visible sur une superbe photo de l’AT-3 Edoardo Amaldi prise un peu avant son amarrage à la station spatiale internationale (ISS). C’est l’astronaute américain Donald Roy Pettit qui a appuyé sur le déclencheur d’un Nikon D3S depuis le hublot de l'écoutille du module Poïsk, situé à la perpendiculaire du module Zvezda.  

C’est la première fois que je publiais un quiz image sur le blog Un autre regard sur la Terre en ignorant moi-même la réponse. Il s’agissait de déterminer à quelle ville correspondaient les lumières nocturnes visibles au sol, en bas à droite de la photo.

Trouver la réponse n’a pas été facile… En fait, j’espère que c’est la bonne réponse car je l’ai obtenue par déduction et croisement d’hypothèses.

 

Quels indices pour trouver la réponse ?

Au moment où j’ai retenu cette photographie pour le quiz, même si j’ignorais la réponse, j’ai pensé que quelques vérifications rapides permettraient d’identifier assez facilement la ville éclairée au sol : trouver l’heure de la prise de vue, trouver un enregistrement des positions de l’ISS et de l’ATV pendant la phase d’approche précédant le docking. A partir de ces éléments, une petite vérification sur une carte ou un globe terrestre devait fournir la réponse.

La méthode est bonne. Avec deux petits détails qui compliquent l’exercice…

D’abord, il est assez difficile de déterminer l’heure précise de la prise de vue : la photographie a été reprise par de nombreux sites d’information mais je n’ai pas trouvé de légende mentionnant l’heure exacte. Il y a bien une autre photographie prise par Don Petit et publiée sur le web dans le format d’origine avec toutes les propriétés fournies par le standard EXIF (EXchangeable Image File format) mais ce n’est pas le cas pour la photographie qui nous intéresse.

 

ATV-3 - Docking - Undocking - ISS - NASA - ESA

Une autre photographie de l’ATV-3 prise par Don Pettit depuis l’ISS. Les propriétés de l’image
d'origine indiquent qu’elle a été prise le 28 mars 2012 à 21h58 UTC. Crédit image : NASA.

 

Au moment où j’écris ces lignes, contrairement à ce que je pensais, la photographie n’a pas été ajoutée à la base de données des photographies de la NASA sur le site Gateway to Astronaut Photography of Earth. En général, ce site fournit des informations très détaillées sur les conditions de prise de vue. Raté…

Deuxième difficulté : trouver un enregistrement des positions de la station spatiale internationale et de l’ATV-3 Edoardo Amaldi, sur une période de quelques heures avant l’amarrage du véhicule de transfert automatique à l’ISS. De nombreux sites comme Calsky, Celestrak, N2YO ou Space-track.org (enregistrement nécessaire) proposent des prévisions de la trajectoire future de l’ISS, en particulier pour les amateurs souhaitant observer les passages visibles de la station spatiale internationale. Par contre, il est plus délicat de trouver un enregistrement des positions passées. Il est vrai que prévoir le passé n’intéresse pas grand monde… Le soir de l’amarrage, au moment de l’évènement AVTweetup organisé par le CNES, j’avais hésité à tenir un journal de bord mais je me suis contenté d’enregistrer quelques photos extraite de la retransmission vidée. Dommage…

 

Qui a trouvé la bonne réponse ?

Personne… Deux réponses ont été postées sur le site. L’une indiquait la côte du Japon. L’autre proposait la côte est des Etats-Unis, entre le nord de la Floride et la Caroline du Sud, avec les villes de Jacksonville, Savannah et Charleston.

Cette seconde réponse est assez séduisante : avec Google Earth, avec les curseurs de navigation sur la partie droite de l’écran, on peut assez facilement se mettre dans une position similaire à celle de l’Astronaute Don Pettit au moment où il appuie sur le déclencheur, à environ 400 kilomètres d’altitude et en visant pratiquement vers l’horizon.

La topographie de cette partie de la côte Est ressemble effectivement beaucoup à ce qu’on voit sur la photo.

 

Réponse quiz image - Mars 2012 - Jacksonville - Savannah

Copie d’écran de Google Earth : la côte est des Etats-Unis entre la Floride et la Caroline du Sud
avec les villes de Jacksonville, Savannah et Charleston. Le point de vue est proche de ce qu’on
peut voir à partir de la station spatiale internationale. Crédit image : Google Earth

 

Seulement, un petit détail casse l’ambiance… La photographie du quiz montre une portion de terre dans l’obscurité. Or, dans cette région des Etats-Unis, l’heure légale est UTC – 4. Cela signifie qu’à 22h31 UTC, au moment précis du « docking », il est 18h31 à Jacksonville et à Miami. Il fait donc encore jour, de même que pendant une bonne dizaine heures couvrant toute la phase d’approche de l’ATV-3. Impossible d’avoir ces lumières nocturnes…

Pour les plus sceptiques, voici une image acquise par le satellite météorologique américain GOES le 28 mars à Il s’agit d’une image dans le canal visible : il fait bien jour à 21h45 UTC…

Ce n’est donc pas la côte Est des USA !

 

GOES 13 - 28-02-2012 - 22h02 - Bande 4

Extrait d’une Image acquise dans le canal visible (centré sur une longueur d’onde de 0,63 µm) par
le satellite géostationnaire GOES-13 le 28 mars 2012 à 22h02 UTC. Crédit image : NOAA

 

Décrypter la photo… Comme la Pierre de Rosette

Revenons à notre photo. Que peut-on voir ?

  • Au premier plan, la station internationale et plus précisément le module de service russe Zvezda. La photo est prise depuis le module Poïsk, légèrement décentré par rapport au module Zvezda et à l’axe principal de la station. Cela explique la perspective. Sur la droite de l’image, les parties les plus sombres sont des portions des panneaux solaires de Zvezda et de Zarya.
  • A l’arrière plan, l’ATV-3 Edoardo Amaldi, en approche de la station, dont deux des quatre panneaux solaires, en forme de X, sont bien visibles. Les jets de gaz des tuyères de l’ATV, qui manœuvre automatiquement pour s’aligner parfaitement avec la station, sont très spectaculaires. L’ATV possède 28 micro-propulseurs de contrôle d’attitude et de freinage, à l’avant et à l’arrière. Avec les quatre moteurs principaux utilisés aussi pour le « reboost » de l’ISS, cela fait un total de 32 tuyères ! Je pense qu’on voit également en couleur plus rouge l’éclairage des diodes laser (longueur d’onde de 0,810 µm) du « videometer » utilisées pour le rendez-vous. Par contre, très difficile d’estimer la distance entre l’ATV et l’ISS à ce moment précis, peut-être une cinquantaine de mètres. 
  • Le ciel étoilé, l’horizon terrestre et les lumières nocturnes. Ce qui est visible à l’horizon, à pas le confondre avec les aurores boréales, c’est « l’air glow », la très faible lumière du ciel nocturne, liée à des réactions chimiques dans la haute atmosphère, en particulier la recombinaison entre atomes d’oxygène et d’azote. C’est un des phénomènes qui limite la performance des télescopes terrestres dans le spectre visible.

L’autre élément marquant, c’est bien sûr les lumières de la ville, le thème de notre quiz. Les panneaux solaires les occultent partiellement mais on peut noter deux choses : 1) Cela semble être une zone côtière. 2) la ville en question semble assez isolée dans une large région sombre.

 

Tout est d’équerre : c’est Le Caire

Pour confirmer cette première impression et affiner la position et l’heure de la photo, je me suis « amusé » à éplucher les vidéos publiées sur youtube par l’ESA ou par d’autres internautes. On trouve deux types d’images techniques contenant des informations intéressantes :

  • Les images provenant de la caméra de l’ISS qui suit l’approche de l’ATV. L’heure UTC est incrustée en haut à droite de l’image. En bas, à gauche, au-dessus de l’inscription « NO_FAILURE », on trouve une mesure de distance en mètres entre l’ATV et l4SS et de vitesse relative en mètres par seconde.
  • Les images de synthèse indiquent également l’heure et parfois la position en longitude et latitude. Dans les vidéo diffusées au moment de l’amarrage, on a parfois des fondus enchaînés entre les deux types images (caméra de l’ISS et synthèse d’image) : c’est l’idéal pour avoir simultanément la date, la longitude et la latitude et la distance entre l’ATV et l’ISS.
  • La dernière source de données que j’ai utilisée est une simulation de la trajectoire de l’ISS effectuée avec le logiciel Calsky pour la soirée du 28 mars 2012. C’est assez simple à utiliser : après avoir choisi le menu « satellites » puis « ISS », il suffit de rentrer la date et l’heure de départ de la simulation (en précisant bien UTC dans les préférences de l’utilisateur) et de choisir la représentation « Ground Track Map ». J’également utilisé Celestrak qui fournit le même type de résultats.

ATV-3 docking - 21h57m10

Suivi ATV - 22h00m54     ISS - 28-03-2012 - 21h55 UTC

Les différentes sources d’information qui permettent de reconstituer la trajectoire et la position
de l’ATV-3 et de l’ISS avant le docking. En haut, les images de la caméra de l’ISS. Au milieu, les
synthèses d’image de l’ESA avec latitude et longitude. En bas, une simulation de trajectoire
produite par le logiciel Calsky.

 

J’ai ainsi pu constituer un tableau Excel avec toutes les informations datées extraites de ces différentes sources. Pour faciliter leur lecture et permettre une visualisation avec Google Earth, j’ai construit un fichier kml avec les positions datées obtenues. Voilà ce qu’on obtient.

Pour identifier la région précise, il faut alors croiser la simulation de trajectoire avec la carte du monde, ou au moins la partie dans l’obscurité. Le nord de l’Egypte et le delta du Nil avec les lumières du Caire deviennent alors rapidement un candidat sérieux. Un peu de gymnastique en faisant tourner la boussole de Google Earth permettent de finir de se convaincre.

Pour les plus sceptiques, il y a encore une vérification possible : tenter d’affiner l’heure de prise de vue en déterminant la distance entre l’ATV-3 et l’ISS à partir de la photo. Pas évident mais on a quand même quelques repères : le diamètre de l’ATV est d’environ 4,50 mètres et son envergure totale avec les panneaux déployés est de 22,30 mètres. La focale de l’objectif utilisé par l’astronaute Don Petit est de 24 mm. Les photographies en plein format font 4256 pixels en largeur sur 2832 en hauteur. En prenant quelques repères de dimension sur la station (fixe dans les deux images) et en comparant la variation de diamètre de l’ATV entre les deux photographies, j’estime que l’ATV est à environ 80 mètres de l’ISS au moment où notre photographie est prise. En comparant avec les indications d’heure des images de la caméra de l’ISS, j’en déduis que l’heure doit être proche de 21h55 UTC.

 

Réponse quiz image - Mars 2012 - Orbite ISS

Réponse quiz image - Mars 2012 - Orbite ISS - 2     Copies d’écran de Google Earth avec superposition des positions de l’ISS dans l’heure qui précède l’amarrage de l’ATV-3. Un peu avant 22h00 UTC, on survole l’Egypte, puis Israël puis la Syrie.
Les positions de l’ISS proviennent de Calsky. Crédit image : Google Earth.
Superposition de trajectoire et trace au sol : Gédéon

 

L’amarrage effectif a eu lieu au dessus de pacifique, à une longitude d’environ 184° ouest, juste en dessous de l’équateur (latitude de 4° sud). En remontant dans le temps, on survole le Japon, la Chine, la Russie, la Turquie, la Syrie, Israël et l’Egypte…

 

Réponse quiz image - Mars 2012 - ATV3 - ISS docking

Copie d’écran de Google Earth avec point de vue proche de celui du photographe à bord de l’ISS.
Crédit image : Google Earth. Superposition trajectoire et trace au sol : Gédéon.

 

 

En pratique, au moment de la photo, l’ATV-3 est entre deux positions particulières de la manœuvre de docking, appelées « Holdpoints » S3 (à 249 mètres de l’ISS) et S4 (à 19 mètres de l’ISS), des points d’attente et de contrôle avant de poursuivre son approche de l’ISS. Selon la chronologie prévisionnelle publiée par l’ESA, l’ATV-3 quitte le point S3 à 21h45 UTC et arrive au point S4 à 22h10 UTC.

ATV - ISS - procedure docking - waypoints - holdpoints - amarrage automatique

Procédure de docking de l'ATV-3 avec les Way Points et les Hold Points. Crédit ESA.

 

Au fait, Le lien avec la pierre de Rosette ?

La stèle qui a permis de déchiffrer l’écriture hiéroglyphique grâce à une comparaison avec le texte en grec et en égyptien démotique.

Eh bien, elle a été trouvée en 1799 à Rosette (Rashid en arabe). L’endroit figure sur l’image prise l’astronaute Don Pettit, au niveau du delta du Nil, entre Alexandrie et Port Saïd.

Les deux images suivantes, prises également depuis la station spatiale internationale par les équipages des expéditions 25 et 31, avec un point de vue très différent, montrent la même région, toujours pendant la nuit. Sans prendre le risque d’attraper un torticolis, un peu de gymnastique permet d’imaginer la vue perspective dans la nuit du 28 au 29 mars 2012. En tout cas, cela renforce ma conviction que c’est la bonne réponse… Si vous préférez les images satellites prises avec la lumière du soleil, lisez cet article.

 

ISS---Egypte---Nil---Le-Caire-Nuit---ISS031-E-095276.jpg

ISS---Egypte---Le-Caire---Nil---Nuit---ISS025-E-09858.jpg

Une image de la même région prise également depuis l’ISS par les astronautes de l’expédition
31 et de l’expédition 25. Référence de l’image : ISS031-E-095276 (en haut) et ISS025-E-09858 (en bas). Crédit image : NASA.

 

Vous êtes convaincu ? Si quelqu’un a la photo d’origine avec les données EXIF (en particulier l’heure de prise de vue), merci de poster un commentaire : je suis très curieux de vérifier tout cela.

 

Pour bien décrire une orbite, quelques lignes sur les « Two line elements »

16 nombres sur deux lignes de 69 caractères : un nombre réduit de bits pour décrire une orbite...

C’est un format rustique qui date de l’époque des cartes perforées et des programmes en Fortran : initialement défini par la NASA et la NORAD North American Aerospace Defense Command) pour décrire les orbites des satellites et des débris spatiaux, il sert toujours de référence.

Les Two-line Elements (TLE) permettent de calculer la position des objets en orbite. À cause des perturbations diverse (freinage athmosphérique, vent solaire, influence de la Lune et du soleil, corrections volontaires d'orbite), ils doivent cependant être régulièrement mis à jour et ne sont valables que pour une période limitée. Le site Celestrak les publie régulièrement.

Je ne pense pas que les concepteurs avaient anticipé le développement des SMS et de Twitter mais la compacité du format TLE permet de l’envoyer sous forme de SMS ou de tweet. Peu de gens utilisent cette possibilité…

L’illustration suivante, publiée par la NASA sur son site Human Space Flight, explique comment interpréter ces chiffres ?

 

2line - TLE - signification

     

La structure des Two-line elements. Crédit image : NASA

 

Je reviendrai en détails sur la signification de tous ces paramètres dans un prochain article.

En attendant Voici quelques repères utiles sur chacune des deux lignes repérées par les chiffres 1 et 2 après le nom du satellite :

  • D’abord, le numéro du satellite sur chaque ligne (38096 pour l’ATV-3 ou 25544 pour l’ISS). On parle de numéro NORAD ou USSPACCOM. Sur la première ligne, il est suivi de la lettre U pour « Unclassified » : cela signifie que l’objet en question n’est pas classifié. Vous l’avez deviné : les TLE des satellites top secret ne sont pas publiés !
  • Ensuite, sur la première ligne, un code de désignation internationale constitué des deux derniers digits de l’année de lancement (pour l’année, c’est 12 pour 2012), le numéro de lancement dans l’année, le numéro de l’objet lancé.
  • Ce code est suivi de ce que les anglo-saxons nomment « epoch », la date d’estimation des paramètres orbitaux. Pour l’ATV-3, le nombre 12129,57515446 dans l’exemple ci-dessous signifie que les TLE sont mesurés le 121ème jour de l’année 2012 (le 30 avril). Les chiffres derrière la virgule (le point pour les anglo-saxons) correspondent à la fraction du jour.
  • Sur la deuxième ligne, après le numéro du satellite, c’est l’inclinaison de l’orbite exprimée en degrés (51,6418° pour l’ATV-3)
  • Presque à la fin de la seconde ligne, avant le nombre d’orbites effectuées depuis le lancement suivi d’un code de vérification à un chiffre, le dernier nombre décimal donne la vitesse moyenne exprimée en nombre de révolutions par jour : 15,559 pour l’ISS et l’ATV-3.

Les autres paramètres décrivent la position de l’orbite, son excentricité et sa forme. Un prochain article sur les orbites les décrira en détail.

 

Voilà à titre d'exemple les données TLE pour l’ISS, l’ATV3, le vaisseau Soyouz TMA 3M et le Progress 15M en mars 2012 au moment de l’amarrage de l’ATV.

 

ISS (ZARYA)
1 25544U 98067A 12130.55019878 .00008943 00000-0 13283-3 0 5237
 
2 25544 051.6417 315.5971 0010305 295.3169 171.4746 15.55972523771998

SOYUZ-TMA 3M 
1 38036U 11078A 12129.57515446 +.00009029 +00000-0 +13413-3 0 01200
 

2 38036 051.6418 320.4720 0010277 291.6159 109.8704 15.55954554021690

ATV-3 
1 38096U 12010A 12129.57515446 +.00009029 +00000-0 +13413-3 0 00516
 
2 38096 051.6418 320.4720 0010277 291.6159 109.8704 15.55954554007252

PROGRESS-M 15M 
1 38222U 12015A 12129.57515446 +.00009029 +00000-0 +13413-3 0 00310
 
2 38222 051.6418 320.4720 0010277 291.6159 109.8704 15.55954554002810

 

Et deux satellites lancés récemment qui nous intéressent tout particulièrement, Spot 6 et Metop-B :

SPOT 6
1 38755U 12047A 12270.16701594 .00000420 00000-0 10028-3 0 875
2 38755 98.2005 335.6563 0001375 107.7784 252.3571 14.58541169 2488

METOP-B
1 38771U 12049A 12269.75201276 -.00000044 00000-0 00000-0 0 194
2 38771 98.7371 327.2439 0003218 51.3202 308.8265 14.25044995 1141

 

 

Remerciements :

Je remercie les nombreuses personnes qui m’ont aidé à préparer cet article en me fournissant des informations sur l’ATV-3, la station spatiale internationale et les opérations de rendez-vous et d’arrimage. C’est un sujet qui fait appel à des métiers très différents et les procédures évoluent. Cela n’a pas été facile de vérifier toutes les informations etc.

Mes petites questions ont parfois surpris mes interlocuteurs, par exemple quand ils ont pris conscience que l’amarrage de l’ATV avait eu lieu au dessus du pacifique, presque’au niveau de la ligne de changement de date. Tout le monde semblait convaincu que le docking avait nécessairement lieu au-dessus de la Russie en visibilité des stations de poursuites russes. Visiblement, la procédure a changé avec l’ATV-3. Là aussi, si quelqu’un connaît l’explication précise, merci de poster un petit commentaire à la fin de cet article.

Merci donc à Serge Gracieux (Cité de l’espace), Lionel Baize (CNES), Paolo Nespoli (corps des astronautes de l’ESA), Daniel Scuka (ESA) et Delphine Gourdou (Astrium).

 

En savoir plus :

 

 

 

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17 septembre 2012 1 17 /09 /septembre /2012 14:45

  Baikonour - Soyouz - MetOp-B - Lancement - 17-09-2012A Baïkonour, décollage de la fusée Soyouz emportant sous sa coiffe le satellite européen MetOp-B.
Crédit image : Eumetsat

 

Une semaine après Spot 6, c’est le lundi 17 septembre 2012 à 16h28 (16:28:40 exactement) soit 18h28 en heure française qu’une fusée Soyouz a décollé du pas de tir n°6 de Baïkonour pour mettre en orbite le satellite météorologique européen MetOp-B pour le compte d’Eumetsat, l'Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques. 

 

Eumetsat - Metop B - Baïkonour - Arrivée pas de tir - 14-

MetOp dans la coiffe de la fusée Soyouz sur le pas de tir de Baïkonour. Crédit image : Eumetsat

 

C'est STARSEM, la filiale d'Arianespace, qui était l'opérateur de ce lancement. La mission porte le numéro ST25, la vingt-cinquième depuis le démarrage des activités de STARSEM en 1999.

Initialement prévu le 23 mai, le lancement avait été reporté à cause de vérifications de sécurité complémentaires concernant les “drop zones”, les zones de retombées des éléments du lanceur après le décollage.

Lundi, tous les voyants étaient au vert après les six semaines de préparatifs de la campagne de lancement. Après les vérifications du satellite et de ses instruments, les évènements s'étaient accélérés depuis une semaine avec :

  • Mardi 11 Septembre, moment d’émotion et dernière possibilité de faire les photos souvenir pour les équipes construit le satellite et participent à sa campagne au Kazakhstan : le satellite fixé sur l’étage supérieur Fregat a été placé sous la coiffe.
  • Vendredi 14 dans la matinée, la fusée Soyouz avec sa charge utile a été mise en place sur le pas de tir, selon la méthode russe : le lanceur Soyouz, en position horizontale, est transporté par train depuis le bâtiment d’assemblage final (MIK40) puis érigé sur la table de lancement.
  • Samedi 15, une répétition générale du lancement, qui a permis de donner les derniers feux verts et de confirmer le lancement de lundi. Celui-ci a été diffusé en direct sur les sites d’Eumetsat et de l’ESA.

 

Eumetsat - Metop B - Fregat - Soyouz - fairing - 11-09-2012 Metop B - Préparation lancement - MIK40 - 14-09-2012 

A gauche, le satellite MetOp sur l’étage Fregat avant la mise sous coiffe. Crédit image : ESA.
A droite, la fusée Soyouz quitte le MIK40. Crédit image : Eumetsat.

 

Et Hop : LEOP pour MetOp

Le premier signal radio confirmant la mise en orbite réussie est arrivé un peu plus d'une heure après le décollage de la fusée.

Quelques minutes après la séparation a commencé ce que les ingénieurs appellent la phase LEOP pour « Launch and Early Orbit Phase », les opérations destinées à progressivement mettre en service le satellite et ses instruments. Compte tenu de la complexité de MetOp, ces opérations durent trois jours. C’est àprès cette étape qu’Eumetsat prendra en main le satellite pour la recette en vol et la mise en service progressive des différents instruments.

C’est l’ESA depuis le centre ESOC (European Space Operations Centre) de Darmstadt en Allemagne qui est responsable de ces tâches qui commencent avec le déploiement du panneau solaire et le contrôle de l’alimentation électrique. Le troisième jour, le système de propulsion du satellite sera utilisé pour corriger l’orbite et la synchroniser sur celle de MetOp-A.

Comme pour la chronologie de lancement, les opérations de LEOP ont été méticuleusement répétées : Elles font intervenir des équipes se relayant 24 heures sur 24 à plusieurs endroits dans le monde : six stations de poursuite, en Europe (dont Mas Palomas sur l’île de Gran Canaria en Espagne), en Afrique, en Alaska et à Hawaï sont nécessaires pour rester en permanence en liaison avec ce satellite défilant à près de 27000 kilomètres par heure sur son orbite.

Inutile de dire que le travail d’équipe doit être parfaitement rodé et coordonné…

 

MetOp, le top en orbite basse

MetOp est le premier système européen de météorologie opérationnelle en orbite basse polaire : EPS, le système polaire d’Eumetsat. Opéré par Eumetsat, il complète les satellites Meteosat en orbite géostationnaire. A une altitude moyenne de 830 kilomètres, son orbite héliosynchrone permet d’accéder à des mesures complémentaires et à une résolution supérieure pour les images.

Embarquant des instruments inédits, il est également conçu pour assurer la complémentarité avec le système américain NOAA : en traversant l’équateur du nord au sud à 9h30 en heure solaire locale, c’est le satellite « du matin » alors que les satellites de la NOAA (US National Oceanic and Atmospheric Administration) sont les satellites de l’après-midi ». MetOp fait un tour de la Terre en 101 minutes et son cycle orbital se répète tous les 29 jours.

La première génération de MetOp compte trois satellites, MetOp-A lancé le 19 octobre 2006, MetOp-B lancé le 17 septembre 2012, et MetOp-C prévu en 2017

Les satellites MetOp sont des gros satellites : construits sur une plate-forme dérivée de celle d’Envisat, ils pèsent 4100 kg au lancement dont plus de 930 kg pour la charge utile. Leur taille est impressionnante : un volume d’environ 6,6 m sur 6,3 m sur 5 mètres et 17,6 mètres de longueur quand les antennes de trois instruments et le panneau solaire sont déployés. Ils sont conçus pour une durée de vie de 5 ans, soit une mission minimale d’environ 14 ans pour les trois satellites.

 

MetOp-A - 22-10-2007 - 18h16 Incendies Californie - AVHRR - Metop-A - 01-05-2008 - Nargis - Vent ASCAT

Deux exemples d’images illustrant les missions de MetOp. A gauche, les incendies en Californie en octobre 2007. A droite, mesure de la vitesse des vents du cyclone Nargis en mai 2008. Crédit image : Eumetsat

 

Le couteau Suisse de la météorologie, lancé du Kazakhstan par une fusée russe, est européen et international

Avec ses 13 instruments, MetOp est également un bel exemple de coopération internationale. C’est Astrium assure la maîtrise d’œuvre des satellites MetOp et la responsabilité du module de charge utile intégré. Voici une brève présentation, par ordre alphabétique, des instruments de MetOp et du meccano industriel correspondant :

 

 A-DCS

A-DCS (Advanced Data Collection System), la nouvelle version d’Argos, le célèbre système de positionnement et de collecte de données, désormais opéré par trois agences, le CNES, la NOAA et maintenant Eumetsat.

Fourni par le CNES, l’instrument est développé par Thalès Alenia Space.
 AMSU AMSU-A1 et AMSU-A2 (Advanced Microwave Sounding Unit) sont des sondeurs micro-ondes (entre 23 et 90 GHz) qui mesurent des profils de températures et d’humidité. Les instruments AMSU sont fournis par la NOAA et construits par Northrop Grumman.
 ASCAT

ASCAT signifie Advanced SCATterometer. Cet instrument, une version améliorée des premières versions d’ERS-1 et ERS-2, est un radar en bande C qui mesure la vitesse des vents à la surface des océans.

ASCAT a été développé par Astrium pour l’ESA et Eumetsat.
 GOME-2

GOME-2 (Global Ozone Monitoring Experiment–2) succède à GOME-1 (sur ERS-2) et à GOMOS sur Envisat). Il s’agit d’un spectromètre conçu pour la mesure de profiles d’Ozone, de dioxyde d’azote, de vapeur d’eau et d’autres gaz.

  

GOME-2 est conçu est fabriqué par Galileo Avionica en Italie, avec Laben, Innoware et TPD/TNO. GMV a fourni le prototype du calculateur sol.

 GRAS

GRAS signifie “Global navigation satellite systems radio occultation GNSS Receiver for Atmospheric Sounding”. Il s’agit d’un récepteur GPS utilisé de manière atypique pour effectuer des sondages atmosphériques de température et d’humidité en utilisant les perturbations de la transmissions des signaux radio.                    

GRAS est développé par Saab Ericsson Space en Suède avec Austrian Aerospace en Autriche, Sener et GMV en Espagne.

 HIRS HIRS est un sondeur à haute résolution qui travaille dans 19 canaux infrarouges (de 3,8 à 15 µm de longueur d’onde) et dans une bande visible. Exploité avec les données des instruments AMSU, il permet notamment d’établir des profils verticaux de température et de pression jusqu’à environ 40 km d’altitude.         

HIRS est un instrument fourni par la NOAA et réalisé par la NASA et ITT.

  IASI IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) mesure par interférométrie le spectre infrarouge émis par la Terre. IASI améliore les profils de températures de températures dans la troposphère et la partie basse de la stratosphère. Il mesure aussi l’humidité et les composants chimiques de l’atmosphère.

C’est le CNES qui fournit cet instrument fabriqué par Thales Alenia Space.

  MHS MHS (Microwave Humidity Sounder) collecte des données sur l’humidité de l’atmosphère et la temperature de surface. C’est un sondeur à micro-ondes qui travaille dans 5 fréquences de 89 à 183 Ghz. Les informations fournies ameliorant la connaissance de la glace dans l’atmosphère, des precipitations et de la neige. MHS vole également sur deux satellites NOAA.         

MHS a été conçu et développé par Astrium pour Eumetsat.

 SARP
 et
 SARR

SARP (Search And Rescue Processor) et SARR (Search And Rescue Repeater) sont deux charges utiles pour les secours et le sauvetage : SARP reçoit et traite les signaux de détresse des balises à 406 MHz équipant avions et navires. SARR reçoit également ces signaux et les transmet aux terminaux SARSAT au sol.

 

SARP est fourni par le CNES et réalisé par Thales Alenia Space. SARR est fourni par la NOAA et le département de la défense canadien et fabriqué par EMS à Montréal.

 SEM SEM (Space Environmental Monitor) est un instrument de mesure de l’environnement spatial, en particulier l’intensité des radiations et les flux de particules chargées au niveau de l’orbite de MetOp. SEM doit améliorer la connaissance des vents solaires. SEM est fourni par la NOAA et développée et fabriqué par la NASA et Assurance Technology Corporation (USA)

 

En savoir plus :

 

 

 

 

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8 septembre 2012 6 08 /09 /septembre /2012 18:55

3.. 2.. Inde..

Champagne matinal à Toulouse !

Dimanche 9 septembre au matin, pas de grasse matinée à Toulouse : beaucoup de salariés d’Astrium se sont levés tôt pour assister, avec leurs enfants, à une étape très importante de la vie de la famille Spot : le lancement de Spot 6, le petit dernier.

C’est à 6h23 du matin en heure française, soit 4h23 UTC et 9h53 en heure locale que la fusée indienne PSLV-C21 a décollé du centre spatial Satish Dhawan à Sriharikota. Elle a mis en orbite polaire trois satellites : Spot 6, Proiteres, un satellite japonais de 15 kg de l’institut de technologie d’Osaka et un satellite expérimental indien

Le compte-à-rebours a démarré le 7 septembre 2012 après la revue d’aptitude au lancement et le feu vert donné par le LAB (Launch Autorisation Board) de l’ISRO (Indian Space Recherche Organisation).

A l’heure où je mets à jour cet article, on attend la confirmation des paramètres orbitaux. Ceux de Proiteres ont déjà été publiés par des radio-amateurs japonais.

 

lancement-PSLV--C21---Spot-6---Decollage---ISRO---Astrium.jpg9 septembre 2012, 4h23 UTC : décollage de la fusée indienne PSLV-C21 avec le satellite Spot 6
sous sa coiffe. Crédit image : ISRO

 

Spot 6 : petit, agile, il fera mieux que ses parents

L’année du dixième anniversaire du lancement de Spot 5, Spot 6, qui sera rejoint dans un an par son jumeau Spot 7, assurera la continuité de la famille Spot.

Réalisés à Toulouse par Astrium Satellites et opérés par Astrium Services, Spot 6 et Spot 7 seront placés sur la même orbite que les satellites Pléiades. Positionnés ainsi, la constellation de 4 satellites pourra fournir des images très rapidement.

Mieux que ses parents ? Il est beaucoup plus léger, 720 kilogrammes, à comparer aux trois tonnes de Spot 5. Il conserve un des atouts qui a fait le succès de Spot 5 : une large fauchée de 60 km. La performance, c’est de fournir sur des images couvrant une zone aussi large en une seule passe une résolution très supérieure : les produits images seront échantillonnés à 1,5 mètres.

Au total, une capacité d’acquisition de six millions de km² par jour !

Un autre record : Spot 6 et Spot 7 sont conçus pour avoir une durée de vie de 10 ans. C’est beaucoup plus que la norme pour les satellites en orbite basse.

 

Astrium - Satellite Spot 6Vue d’artiste du satellite Spot 6. On distingue au premier plan les deux télescope de 200 millimètres
pour assurer un champ de 60 km. Un air de famille avec la plate-forme de Pléiades : oui, ce sont
deux satellites agiles. Crédit image : Astrium

 

Dernier record : le calendrier de développement. 3 ans et demi : même en réutilisant en partie des solutions éprouvées (le télescopes NAOMI en SiC par exemple), c’est un exploit de mener à bien un programme aussi exigeant en si peu de temps. Il fallait également innover pour tenir les exigences de qualité : une nouvelle plateforme Astrosat 500 MkII, une nouvelle avionique, un nouveau détecteur pour l’instrument.

Cela a été rendu possible grâce à l’exceptionnelle mobilisation de plus de 500 personnes dans les équipes impliquées.

Anecdote : dimanche, c'était en fait le deuxième vol de Spot 6. Le 1er août 2012, il avait quitté Toulouse à bord d’un Boeing 747 cargo pour rejoindre l’Inde. Pendant tout le mois d’août, l’équipe projet sur place a préparé ce lancement.

J’aurai l’occasion de revenir en détail sur les caractéristiques de Spot 6 en présentant, très vite je l’espère, les premières images.

On reparlera également de son financement : c’est peut-être la plus grande nouveauté... un modèle totalement inédit.

 

4 étages pour monter au ciel : la fusée indienne PSLV

Ce lancement est également une bonne opportunité de découvrir le programme spatial indien et la fusée PSLV.

Sur son site, l’ISRO parle de sa 100ème mission spatiale, avec, après le lancement de Spot 6, 62 satellites et 38 fusées. Je vous laisse le soin de faire la liste complète.

La fusée PSLV est la plus utilisée et la plus fiable des fusées indiennes. Elle a volé pour la première fois en 1993 et le lancement de dimanche sera son vingt-deuxième vol.

Le lancement de Spot 6 est la deuxième mission de l’année, après la mise en orbite du satellite indien Risat-1 en avril 2012.

Avec 44 mètres de hauteur et 2,80 mètres de diamètres, PSLV est une fusée à quatre étages.

Il a fallu attendre 1080 secondes, soit 18 minutes, et trois séparations d’étages pour avoir la confirmation de l’injection en orbite de Spot 6, à 660 kilomètres d’altitude sur une orbite inclinée à 98,23°, juste avant Proiteres.

La coiffe, que les indiens nomment bouclier thermique ("« heat shield") est larguée à 150 kilomètres d’altitude environ après un peu plus de 3 minutes de vol.

 

ISRO - Spot 6 - PSLV C21 - Lanceur

La fusée indienne PSLV-C21
pendant les préparatifs du
lancement du 9 septembre 2012. Crédit image : ISRO
 

Pour Spot 6, c’est la configuration “Core Alone” qui est utilisée, c’est-à-dire sans l'ensemble des propulseurs d’appoint à poudre entourant le premier étage.

 

ISRO---Profil-lancement---Spot-6---Proiteres---PSLV-C21.jpgLe profil de lancement de la mission PSLV-C21 jusqu’à la séparation de Spot 6 et de Proiteres.
Crédit image : ISRO

 

Le centre spatial Satish Dhawan

On a souvent évoqué sur ce blog les centres de lancement de Kourou en Guyane française, le Kennedy Space Center en Floride ou encore Baïkonour au Kazakhstan.

Le lancement de Spot 6 est l’occasion de faire connaissance avec le centre spatial indien.

Couvrant une surface d’environ 175 km2, c’est le principal centre de lancement indien situé au sud-est de l’inde, à Sriharikota, dans l’état d’Andhra Pradesh, à une centaine de kilomètres au nord de Chennai (anciennement Madras).

Les coordonnées géographiques sont d’environ 13°43’ de latitude nord et 80°14’ de longitude est.

Il a été mis en service en 1971 avec des lancements de fusées-sondes Rohini de type RH 125. C’est également de ce site de lancement qu’est partie la sonde lunaire Chandrayaan 1 en octobre 2008.

L’acronyme SHAR est très utilisé : il correspond à l’ancien nom du site : Sriharikota High Altitude Range qui s’est ensuite appelé Sriharikota Launching Range. Le nom actuel date de 2002, du nom de l’ancien president de l’ISRO mort cette année-là.

La position et les équipements du centre et de ses deux ensembles de lancement, sur la côte est, permettent des lancements en orbite polaire ou en orbite de transfert géostationnaire. Il est également utilisé pour les lancements de fusées sonde pour l’étude de l’atmosphère.

 

Terra---MODIS---Inde---06-09-2012---500m.jpgPour fixer les idées, une image du sud de l'Inde acquise par le capteur MODIS du satellite Terra le
6 septembre 2012. Je n'ai pas sous la main d'images à haute résolution de Spot 5 ou de Pléiades.
Le SHAR est pratiquement en haut à droite, légèrement en dessous de la bande nuageuse, sur la
bande étroite à l'est du lac Pullicat. Le fleuve au nord est le Pennar (la navigation doit être facile...)
Crédit image : NASA/GSFC, Rapid Response.

 

Un curiosité : quart d’heure toulousain et demi-heure indienne

9h51 en heure locale, 4h21 UTC… 5h30 de décalage avec l’heure UTC ? Effectivement c’est une petite curiosité : l’Inde est un des rares pays, du fait de sa position géographique, qui n’utilise pas un décalage d’une nombre d’heures entier avec l’heure du méridien de Greenwich.

 

Pas de choix dans l’heure…

La fusée est partie avec seulement 2 minutes de décalage par rapport à la chronologie prévisionnelle, a priori un retard volontaire en fonction des calculs de risques de débris (je n'ai pas la confirmation). Comme pour les autres lancements de satellites héliosynchrones, il n’y avait pas beaucoup de marge de manœuvre sur l’heure de départ de la fusée. S’il y avait eu un retard de chronologie ou un décalage dans les préparatifs de lancement, il aurait fallu à nouveau se lever très tôt le lundi matin...

 

Les paramètres orbitaux…

En attendant les valeurs pour Spot 6, voilà un premier jeu de paramètres publié par des radio-amateurs japonais pour le second passager Proiteres.

 

         1 00000U 12000000 12253.19548611 .00000000 00000-0 00000-0 0 00000
         2 00000 098.2866 318.6661 0007529 339.8320 229.4493 14.73777833 00000

 

Pour ceux qui ne lisent pas couramment le format TLE (Two-Lines Elements), cela donne :

  • Demi grand-axe : 7027,17 km
  • Excentricité : 0.00075298
  • Inclinaison : 98,287°
  • Ascension droite du noeud ascendant : 318,67°
  • Argument du périgée : 339,83°
  • Altitude de l'apogée : 654,32 km
  • Altitude du périgée : 643,74 km
  • Anomalie vraie : 229,38°

Cela ne vous parle toujours pas ? Je crois qu'il faudra présenter tout ça en détails dans un prochain article.

 

En savoir plus :

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31 mai 2012 4 31 /05 /mai /2012 16:30

Comme au bon vieux temps...

Un peu plus grosse que les capsules Mercury de l'étoffe des héros mais, de loin, ça ressemble... La capsule Dragon vient d'amerrir.

 

SpaceX---Dragon---Amerrissage---Splashdown---JSC---2012E05780.jpg

Une des premières photos de la capsule Dragon en mer, attendant la récupération

 

Froid dans le dos, chaud devant...

Il y a quelques jours, le vaisseau Dragon s'approchait de la station spatiale internationale avant de s'y arrimer le 25 mai. Andre Kuipers, astronaute néérlandais de l'ESA (Agence Spatiale Européenne) avait pris ces deux photographies spectaculaires avec les montagnes rocheuses et la Namibie en arrière plan. Pas ou peu de nuages et belle lumière...

 

ISS---Dragon---Montagnes-rocheuses---Kuipers---ESA-NASA.jpg

ISS - Dragon - Namibie - Kuipers - ESA-NASALe vaisseau-cargo Dragon vu depuis l'ISS avec les montagnes rocheuses (en haut) et la Namibie
(en bas) en arrière plan
. Crédit image : ESA / NASA

 

Désarrimage et rentrée atmosphérique : ça chauffe pour le Dragon

Le jeudi 31 mai 2012, 9 jours après son lancement par une fusée Falcon 9, le vaisseau cargo Dragon de SpaceX a été désarrimé du module Harmony de l’ISS a 8h07 UTC (4 :07 EDT). Ensuite, à 8h49 UTC, il a été libéré du bras robot Canadarm2 de la station spatiale, sous le contrôle des deux ingénieurs de vol Andre Kuipers et Joe Acaba.

La rentrée atmosphérique destinée à freiner le vaisseau et préparer son retour sur Terre a commencé effectivement à 14h51 UTC.

 

  SpaceX---Dragon---splashdown---08-12-2010.jpg

L'amerrisage du premier vaisseau Dragon en décembre 2010. Crédit image : SpaceX

 

Retour sur la mer ferme

15h44 UTC : Mission accomplie ! Il s'est écoulé moins de 7h45 entre le désarrimage de l'ISS et le contact avec la surface de l'eau.

Contrairement à la méthode employée par les russes, dans le cas de Dragon, il s’agit d’un amerrissage : après l’ouverture des parachutes (deux auxiliaires et trois principaux de 47 mètres de diamètre), la capsule vient d’effectuer son « splashdown » dans l’océan Pacifique à l’ouest de la péninsule de Basse-Californie au Mexique.

Ci-dessous, une vidéo sur Youtube montrant la séquence d'ouverture des parachutes (Note : il s'agit d'un test de largage à haute altitude effectué en août 2010). Les deux parachutes auxiliaires de petite taille servent à stabiliser la capsule et à réduire sa vitesse avant l'ouverture des parachutes principaux. Sans eux, la vitesse entraînerait une tension trop élevée sur les sangles au moment de l'ouverture des prachutes principaux.

 

 

 

Vidéo montrant la séquence de récupération sous parachute. Test de largage à haute altitude
effectué en août 2010. Dans les 10 première secondes, on peut voir fugitivement la grue volante
qui procède au largage. Crédit image : SpaceX

 

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25 mai 2012 5 25 /05 /mai /2012 15:13

Attraper un Dragon avec le bras à 28000 km/heure : c'est possible...

"Looks like we caught a Dragon by the tail"...

Sur son compte twitter, l'astronaute américain Don Pettit a plutôt évoqué une autre partie du corps (du Dragon)... Le 25 mai 2012, à 13h57 UTC soit 15h57 à Paris, SpaceX annonce la nouvelle par un message court également sur twitter : "SpaceX ‏@SpaceX CAPTURE COMPLETE!!!".

Dans les minutes précédentes, deux autres tweets confirmaient que tout se passait bien dans la dernière ligne droite : "SpaceX ‏@SpaceX The station's robotic arm is heading towards #Dragon."

Et juste avant.. :  "#Dragon is go for capture! "

Cette réussite suit celle du lancement de la fusée Falcon 9 en début de semaine.

 

NASA - ISS - Capture Dragon - SpaceX

En haut, photographie prise depuis la station spatiale internationale juste avant la capture du
vaisseau spatial Dragon par le bras robot de l'ISS. En bas, copie d'écran de la retransmission vidéo
en webcast. Crédit image NASA.

 

De Mercury à la douceur du dragon

Les astronautes vont maintenant procéder à de nouvelles vérifications avant d'ouvrir la trappe d'accès et récupérer la nourriture tant attendue... Pas d'inquiétude pour le stock avec l'ATV-3 Edoardo Amaldi arrimé depuis fin mars à l'ISS qui inaugure une configuration inédite avec un ATV, un Dragon et quelques vaisseaux Soyouz...

Au fait, vous avez trouvé le quiz du mois de mars avec la photo mystère de l'ATV ? Réponse dans quelques jours... Très en retard mais j'ai eu beaucoup de mal à vérifier tous les éléments.

Pour la petite histoire, il y a presque exactement 50 ans aujourdhui, un autre astronaute semblait perplexe en contemplant le hublot d'un autre vaisseau spatial. C'était Scott Carpenter au moment de pénétrer dans la capsule Aurora 7 au sommet de la fusée Mercury Atlas, quelques minutes avant son décollage le 24 mai 1962. Dans le cadre du programme Mercury, juste après John Glenn, il allait devenir le second américain à faire un tour en orbite.

Le temps passe, l'aventure continue... L'espace continue a en faire rêver quelques uns !

 

NASA - Scott Carpenter - Mercury - 50 ans - 24 mai 1962

 Il y a 50 ans, Scott Carpenter, un des sept astronautes du programme Mercury, avant d'être installé
dans le vaisseau Aurora 7. Crédit image : NASA

 

 

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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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