L'IXV au salon du Bourget, portant encore les stigmates de son vol du 11 février. L'image montre les deux volets de gouverne (à droite sur l'image), installés à l'arrière de l'appareil et permettant le pilotage par les forces aérodynamiques. On distingue les deux protections thermiques, radiative (les tuiles noires, sous le ventre, exposées aux plus fortes températures), et ablative, au-dessus. © Rémy Decourt

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IXV : la « mini navette » européenne a bien vécu son vol historique

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Par Rémy Decourt, Futura

Lors du salon du Bourget, le public a pu voir de près le IXV (véhicule expérimental intermédiaire), de l'Esa, revenu de l'espace le 11 février, une épopée que Futura-Sciences vous avait fait vivre. Cette expérience grandeur nature, qui sera suivie du programme Pride, est loin d'être terminée. Place maintenant à la longue analyse des données enregistrées pendant la rentrée atmosphérique. Les premiers résultats montrent que le IXV s'est très bien comporté mais qu'il y a eu des surprises, tant il est vrai qu'il est impossible de simuler un tel vol. C'est ce que nous explique Stéphane Dussy, ingénieur du Système avionique de l'IXV.

Une des attractions du pavillon de l'Agence spatiale européenne au salon du Bourget, qui s'est tenu du 15 au 21 juin, a sans aucun doute été la présentation du Véhicule expérimental intermédiaire (IXV). Construit par Thales Alenia Space, ce démonstrateur qui a effectué son vol de démonstration de rentrée atmosphérique contrôlée le 11 février avait pour but de démontrer que l'Europe maîtrise les technologies nécessaires à une rentrée atmosphérique : protection thermique, guidage et contrôle à l'intérieur de l'atmosphère...

Cinq mois après ce vol historique, et afin de s'assurer que les objectifs ont bien été atteints, « place maintenant à l'analyse des données récoltées par les 300 capteurs durant le vol de 1 h 40, nous explique Stéphane Dussy, ingénieur du Système avionique de l'IXV. Seuls trois ont eu un comportement dégradé mais sans incidence sur les mesures attendues car elles ont été acquises par d'autres capteurs. » Une première analyse rapide indique que « 100 % des données expérimentales attendues ont été obtenues et que ces mesures sont cohérentes avec ce qui était attendu ».

Il est trop tôt pour entrer dans le détail de cette analyse : « Plusieurs mois, voire quelques années, seront nécessaires pour dépouiller la totalité des données enregistrées ». Cependant, les premiers résultats montrent que les « températures à l'intérieur du véhicule sont conformes aux prévisions ».

L'XIV exposé devant le pavillon de l'Esa au salon du Bourget. Le nez de l'appareil, à droite, semble étonnamment en bon état. C'est qu'il s'agit d'un faux nez... Le vrai est bien là mais protégé lors de cette exposition au public, qui pouvait presque le toucher. © Rémy Decourt

Une panne sèche... sans conséquence

Quant aux températures extérieures, « il s'avère qu'elles ont été moins élevées que prévu ». Les ingénieurs s'attendaient à un pic à 1.400 °C et avaient dimensionné le véhicule pour supporter jusqu'à 1.600 °C. Or, il s'avère que le véhicule expérimental IXV a été confronté à seulement 1.150 °C. « Cela montre tout l'intérêt de faire des démonstrateurs. Les analyses et modélisations ne suffisent pas. La phase de rentrée atmosphérique est impossible à simuler en laboratoire tellement les incertitudes sont grandes et difficiles à modéliser. »

Autre surprise, la consommation des ergols a été plus importante que prévu. « Toutes les réserves d’hydrazine ont été consommées (28 kilogrammes) alors que l'on avait vu large ! » Les moteurs ont donc cessé de fonctionner en vol... Pourtant, la trajectoire a été maintenue car ces moteurs ne servent pas à la propulsion mais au pilotage du démonstrateur. « L'IXV a gardé sa trajectoire (prévue) uniquement en manœuvrant les volets sur la dernière partie du vol, pendant environ 10 minutes ». Pour expliquer cette erreur d'appréciation, « une des hypothèses plausibles est que la modélisation du flux des tuyères a été trop optimiste. Cela devra être confirmé par l'analyse détaillée des données du vol ».

De leur côté, les protections thermiques se sont très bien comportées. Certes, le séjour dans l'eau et au moment de la récupération du véhicule a occasionné des dégradations mais « aucune anomalie apparente a été constatée ». Une zone critique de cette protection est la partie noire qui recouvre le nez monolithique et l'intrados du véhicule (sous la surface portante). « C'est une protection thermique de type radiative constituée de larges tuiles en composite à matrice céramique (CMC) à base de fibres de carbone avec une matrice en carbure de silicium. » En attendant le résultat d'inspections plus poussées, « on peut dire que ces tuiles ont fait le travail. Elles ne sont pas trop dégradées et sont même potentiellement réutilisables pour un autre vol ».

Quant à la protection thermique qui recouvre le reste du véhicule « qui, elle, est de type ablative, c'est-à-dire qu'elle se dégrade pendant la rentrée en perdant de la matière à mesure qu'elle chauffe », elle s'est également bien comportée, et ce d'autant plus qu'elle a été globalement exposée à des températures moins élevées que prévu. Cette protection ablative est en fait de deux sortes. Une partie blanche mate est réalisée en P50, un matériau qui ne laisse pas passer les ondes radio et épais de 2,6 centimètres. Or, l'IXV embarquait un certain nombre de capteurs et systèmes de communication, dont des antennes nécessaires au GPS et à la télémétrie. Au-dessus de ces antennes, « on a donc utilisé une résine de silicone SV2A qui permettait aux ondes de passer ». Car même si l'IXV stockait toutes les données dans des mémoires, en parallèle, elles « ont également été transmises au sol au cas où le véhicule n'aurait pas été récupéré ». L'inspection du véhicule a permis de mettre en évidence des marges plus ou moins conséquentes qui vont conduire à ajuster le positionnement des protections thermiques céramique et ablative pour le prochain véhicule

Une version évoluée du IXV à l’étude

L'IXV s'inscrit dans un programme de long terme qui doit permettre à l'Europe d'apprendre à ramener sur Terre des étages de futurs lanceurs de fret ou des échantillons après une mission en orbite ou d'exploration lointaine. Il doit aussi ouvrir la porte au retour d'astronautes. L'étape suivante, c'est Pride (Program for Reusable In-Orbit Demonstrator in Europe).

Approuvé en 2012 et conforté lors du dernier Conseil ministériel de l'Esa, ce futur véhicule devrait voir le jour à l'horizon 2020. « Ce projet a reçu les financements nécessaires à la poursuite de son développement pour la période 2013-2016, le temps pour nous de figer les spécifications du système et les exigences de la mission. »

Deux configurations possibles à l'étude pour le futur véhicule du programme Pride. La forme du véhicule sera définie en concertation avec l'Esa et l'industriel qui sera choisi pour le construire. © Esa

L'idée est qu'il va rester en orbite pendant au moins deux mois à « une altitude d'environ 500 kilomètres, inclinée entre 37° et 52° ». Il s'agira d'une mission à plusieurs fonctionnalités conçue pour transporter de 300 à 400 kilogrammes de charge utile. Pride sera de taille similaire à l'IXV mais « avec une capacité d'emport supérieure en raison des expériences et des capteurs installés dans sa soute ». Et même si l'IXV était conçu comme un engin réutilisable, « aucun de ses éléments ne sera a priori réutilisé sur Pride ». Ce nouvel engin aura quelque chose de plus : « un bras robotique logé à l'intérieur de la soute qui s'ouvrira dans l'espace ». Un des objectifs de la mission sera en effet de mettre au point la capture d'un satellite coopératif. Pour cela, on envisage « le lâcher d'un satellite depuis l'ISS pour que Pride aille à sa rencontre pour le récupérer ».

L'engin sera conçu pour voler entre 3 et 5 fois. Sa forme fait encore l'objet de débats mais le véhicule devra être dimensionné pour tenir dans la coiffe de Vega C, une version évoluée de l'actuel Vega. Autre particularité, Pride se posera sur une piste, « soit à l'aide d'un train d'atterrissage à trois roues, soit avec un parafoil [un parapente, NDLR], c'est-à-dire un parachute pilotable qui permet de réduire considérablement l'étendue du site d'atterrissage par rapport à un parachute classique ».

Souvent comparé à tort au X37-B des États-Unis, Pride s'en différenciera sur de nombreux points. Ainsi, les « panneaux solaires devraient être attachés au véhicule » alors que, sur le X37-B, ils sont déployés dès que l'engin est en orbite. De plus, le Pride ne sera utilisé qu'à des « fins scientifiques et civiles », quand la mini-navette américaine est d'abord un engin militaire.

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