Le ballon pressurisé photographié du sol par un télescope. © Columbia Scientific Balloon Facility

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La Nasa bat le record de durée d'un ballon stratosphérique

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Au-dessus de l'Antarctique, un ballon se promène depuis le 28 décembre à plus de trente kilomètres d'altitude. Ce vol, qui a déjà battu le précédent record de 42 jours, est un test pour des durées bien plus longues. La Nasa espère pour bientôt des vols de 100 jours, qui seraient fructueux sur le plan scientifique.

Le 28 décembre 2008, un ballon de 115 mètres cubes, évoquant un potiron géant, s'élève de la base MacMurdo, sur l'île de Ross, en Antarctique, et prend la route de la stratosphère. Il ne porte que quelques instruments : une caméra, des capteurs de pression et de température ainsi que les capteurs destinés à l'expérience Barrel (Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Losses), qui devra mesurer des bouffées de rayons X produites par l'impact d'électrons des rayons cosmiques dans la haute atmosphère. Son vol, en effet, est seulement un test pour des navigations stratosphériques de très longues durées, baptisées ULBD (Ultra Long Duration Ballooning), et expérimentées pour le compte de la Nasa par une agence de moyens spécialisée dans les ballons, la Columbia Scientific Balloon Facility.

Son enveloppe de polyéthylène, fine de 0,02 millimètre, est fermée et son volume d'air intérieur est pressurisé. De nombreux ballons stratosphériques sont dits ouverts (ils sont appelés Ballons stratosphériques ouverts ou BSO). Avec les variations de température entre le jour et la nuit, très importantes à ces altitudes, ces BSO relâchent un peu de leur gaz durant la journée et, la nuit venue, descendent irrémédiablement, à moins d'un lâcher de lest. Au-dessus d'un territoire polaire où les jours et les nuits sont très longs, un ballon ouvert convient bien pour des missions courtes et est plus facile à fabriquer qu'un ballon pressurisé. Celui-ci, en effet, doit supporter une forte pression interne sous la chaleur du soleil et jusqu'ici on les utilisait surtout à basse altitude.

Trop haut pour les avions, trop bas pour les satellites

Mais la Nasa cherche à effectuer des vols stratosphériques longs et vise la centaine de jours, une durée indispensable pour des campagnes scientifiques dans de nombreux domaines de l'aérologie et de l'astronomie. A plus de 30 kilomètres d'altitude, les ballons stratosphériques évoluent trois fois plus haut que les avions de ligne. Si l'on excepte quelques courtes incursions d'avions de chasse ou d'avions-fusée, aucun autre aéronef ne peut se maintenir durablement dans la partie supérieure de la stratosphère, une zone dont le plancher varie de 8 à 20 kilomètres et le plafond entre 40 et 60 kilomètres. Quant aux satellites, l'endroit est bien trop bas pour eux...

La trajectoire du ballon depuis son lancement. En rouge, la montée initiale. Un site du CSBF permet de le suivre en direct. Cliquer pour agrandir. © Columbia Scientific Balloon Facility

Pourtant, cette tranche est intéressante. Son aérologie est active. Il s'y passe beaucoup de choses, des échanges de chaleur, des circulations horizontales à grande échelle, des transports de molécules ou de particules poussiéreuses... Pour l'astronomie, c'est un bon lieu d'observation, laissant sous les instruments 99% de l'atmosphère (qui absorbe ou perturbe tous les rayonnements). Dans bien des longueurs d'onde, l'endroit est plus judicieux que le plancher des vaches et financièrement plus abordable que l'orbite terrestre.

Le 7 février au matin, le ballon d'essai de la Nasa battait le record de 42 jours établi en 2005 et continuait sans souci ses pérégrinations à 33.800 mètres d'altitude de moyenne. Grâce aux courants stratosphériques circulaires bien établis autour du pôle sud, le ballon tourne en rond. Les fluctuations d'altitude maximales sont d'environ 700 mètres. L'expérience est déjà une réussite et le ballon pourrait continuer pour tenter d'atteindre les cent jours. Mais la Nasa ne l'entend pas ainsi. Elle s'apprête à faire exploser l'enveloppe pour récupérer la charge utile sous parachute. Deux autres vols d'essai de longue durée auront eu lieu durant cette campagne 2008-2009 sur l'île de Ross et préparent des réalisations de plus grande envergure.

Cette durée de cent jours, la Nasa la réserve en effet à un autre ballon, d'un volume de 350 mètres cubes et capable d'embarquer une charge utile d'une tonne à 33 kilomètres d'altitude. Nous aurons donc l'occasion d'en reparler...

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