Avec l'Exo-Brake, la Nasa fait le pari d'un système de retour d'orbite de conception simple à faibles coûts de développement et d'utilisation. © Centre Ames de la Nasa

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Exo-Brake : pour envoyer un colis depuis l'espace

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Cette sorte de mini-parachute, qui doit quelque chose aux frères Wright, ces pionniers de l'aviation, pourra désorbiter une charge, par exemple le résultat d'une expérience, afin de la ramener au sol à moindre coût. Mis au point par le centre Ames de la Nasa, l'Exo-Brake, un engin expérimental, sera testé début 2017 depuis la Station spatiale internationale.

L'intérêt pour les missions de retour d'orbite est grandissant. La base des utilisateurs de la Station spatiale internationale s'accroît tandis baissent les coûts de l’accès à l'espace. De plus en plus, les communautés scientifiques institutionnelles et les agences spatiales ne seront plus les seuls exploitants de l'espace. Se pose alors la question du retour d'orbite de résultats d'expériences multiples et variés. Aujourd'hui, il est coûteux car seules les capsules Soyouz et Dragon sont capables de rapporter du matériel sur Terre.

D'où l'idée de la Nasa de s'appuyer sur la technique de l’aérofreinage, utilisée pour désorbiter de petits satellites, pour développer l'Exo-Brake, un système économique et de conception simple qui permettra de rapporter sur Terre de petites charges utiles. 

La technique des frères Wright en 1903

À terme, ce dispositif de désorbitage pourrait remplacer les systèmes de propulsion habituellement utilisés pour cette phase, mais gourmands en énergie et bien plus coûteux qu'un simple parachute. « Il s'agit d'un système hybride d'entretoises mécaniques et de cordons flexibles avec un système de contrôle qui déforme l'Exo-Brake, à la manière dont les frères Wright ont utilisé le gauchissement des ailes pour contrôler la trajectoire latéralement sur leur premier engin volant, le Flyer », a déclaré Marcus Murbach, chercheur principal et inventeur de l'Exo-Brake.

Deux étudiants s'affairent autour de la voile de l'Exo-Brake. © Nasa (centre Ames), Dominic Hart

Début 2017, ce concept de parachute spatial sera testé en conditions réelles. Les astronautes à bord de la Station vont lancer le cubesat TechEdSat-5 qui vient de rejoindre l'ISS à bord du véhicule de transfert H-II japonais (HTV), lancé le 9 décembre depuis le centre spatial Tanegashima au Japon. Ce petit Exo-Brake ne va bien sûr pas traverser l'atmosphère terrestre pour poser sa charge au sol. Il s'agit seulement d'un système de freinage qui se déploiera à l'arrière du satellite pour augmenter sa traînée. Ainsi ralentie progressivement, la charge finira par quitter l'orbite.

La déformation contrôlée, combinée à des simulations en temps réel de la trajectoire orbitale, permettra aux ingénieurs de guider le satellite jusqu'au point d'entrée souhaité sans utiliser de carburant et donc de viser un atterrissage de précision pour de futures missions de retour de charge utile. À l'avenir, cette technologie pourra être adaptée à des missions d'exploration robotique du Sytème solaire et déboucher sur des systèmes de plus grandes capacités qui permettront, par exemple, à des satellites de se poser sur Mars ou des astéroïdes, par exemple.

Avant cet essai, ce système a été testé depuis des ballons stratosphériques et des fusées suborbitales lors d'expériences de rentrée aérodynamique suborbitale. Des versions précédentes de l'Exo-Brake ont également volées sur des cubesats de la série TechEdSat.

Comment mettre un satellite en orbite autour de la Terre ?  Sans même que nous en ayons conscience, les satellites sont devenus indispensables à notre quotidien. Les moyens de communication, de surveillance et une bonne partie des recherches scientifiques en dépendent. Alors, comment mettre en orbite un satellite ? Le Cnes nous répond dans cette courte vidéo didactique.