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IXV : mission réussie mais pas terminée...

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Superbe réussite du vol de l'IXV, cet avion spatial expérimental de l'Esa qui a bien contrôlé sa descente en pilotant ses moteurs et ses volets. Mis à part un petit retard au décollage à cause un souci technique, la mission s'est déroulée comme prévu. L'IXV est descendu sous parachute dans l'océan Pacifique, par 3° de latitude nord et 123° de longitude ouest et a été récupéré. Mais tout n'est pas fini car il reste dans les réservoir un peu d'hydrazine, un carburant dangereusement toxique. D'où des opérations complexes de « passivation ».

Le décollage du vol VV04 le 11 février 2015, au Centre spatial guyanais. Le lanceur Vega emporte le démonstrateur IXV. Lancement et mission réussis. © Esa

Après le vol réussi du IXV, les équipes à bord du Nos Aries, qui a récupéré l'engin, n'en ont pas terminé avec lui. Le navire était déjà sur la zone de la récupération quatre jours avant la mission. En cas de report de lancement, la « logistique à bord du navire [prévoyait] dix jours supplémentaires en mer pour faire face à d'éventuels aléas » rapporte Éric Gendre, responsable des activités AIT (Assemblage, Intégration, Tests) Propulsion chez Thales Alenia Space. L'équipage à bord du navire a été formé pour récupérer le démonstrateur dès son amerrissage.

À bord du Nos Aries, on compte un équipage d'environ 14 marins complété par une équipe technique comprenant le responsable de la mission (Esa), un caméraman, deux ingénieurs du site turinois de Thales Alenia Space, quatre ingénieurs du site cannois de Thales Alenia Space pour « passiver » l'engin. Seront également présents des démineurs et un médecin militaire de la marine italienne, ainsi que du personnel pour s'occuper de la station de suivi et des antennes satellites.

La présence de démineurs peut surprendre mais elle s'explique par la présence d'hydrazine dans l'IXV, un produit extrêmement toxique. Alors que le navire était encore à bonne distance, les démineurs ont d'abord dû s'assurer de l'absence de fuite d'hydrazine en vérifiant que l'engin est exempt de fissures et que le bouclier thermique est en bon état. Une opération à réaliser rapidement car le IXV ne reste en surface que parce qu'il est entouré de flotteurs.

Le navire de récupération Nos Aries lors de la récupération du modèle de test à l’échelle 1,1 de l'IXV après un essai d'amerrissage en juillet 2013. © Thales Alenia Space

L'hydrazine sera détruite

Ensuite, le dangereux carburant de ce démonstrateur de rentrée atmosphérique impose une procédure de passivation. Pour l'Europe et Thales Alenia Space, en charge du programme, cette passivation est une première puisque, jusque-là, aucun véhicule de rentrée européen n'a été récupéré après sa mission. Comme le démonstrateur et les équipements qu'il embarque vont être auscultés en détail pour les besoins d'analyse post-mission, il faut garantir l'absence de danger et donc éliminer toute trace d'hydrazine, un produit très toxique. Il est donc « nécessaire de procéder à une neutralisation (passivation dans le jargon spatial) complète des ergols », nous explique Éric Gendre.

Une équipe AIT Propulsion est responsable de cette tâche à bord du navire italien de récupération Nos Aries. À cette première européenne s'ajoute l'utilisation d'un procédé complètement nouveau dans le milieu spatial. « Il se base sur l'utilisation de l'eau oxygénée qui permet de détruire la molécule d'hydrazine », ce qui est très différent de la méthode de décontamination actuellement en usage, qui consiste à diluer la molécule plutôt que de la détruire.

Techniquement, le mode opératoire « doit encore être affiné pour s'assurer que l'eau oxygénée ne compromet pas l'intégrité des sous-systèmes propulsifs », car l'un des buts de ce vol test était de mettre au point la réutilisation d'un véhicule spatial (satellite ou navette, capsule...) « dont le système propulsif aurait été vidangé de ses ergols avant le lancement ».

Avant le lancement, à l’issue d'une longue journée passée dans les combinaisons Scape, l’équipe Propulsion (Cannes) Thales Alenia Space avait finalisé avec succès les opérations de remplissage en hydrazine du véhicule IXV. La zone a ensuite été décontaminée et sécurisée pour la poursuite des activités. © Esa, Cnes, Arianespace

Un nouveau procédé de passivation

Industriellement, la durée des opérations est réduite de « 25 % par rapport à notre standard mais c'est surtout un gain de sûreté vis-à-vis des personnels exposés car la durée de la phase dangereuse pour les opérateurs est réduite à la première journée d'opération ». Ce nouveau mode opératoire permet en effet « de garantir un taux résiduel d'ergol inférieur à 1 ppm (partie par million) dès la première journée d'opération et une localisation des zones contaminées par un monitoring pertinent de la pression dans le sous-système propulsif ».

Concrètement, l'apport d'eau d'oxygénée produit une « réaction chimique qui détruit la molécule d'hydrazine et forme des molécules d'eau et d'azote, neutres et inoffensives ». Seule contrainte, c'est un processus qu'il faut contrôler. « Il peut provoquer une élévation de température et une montée en pression » car le travail se fait en milieu fermé de façon à ne pas générer d'émanation d'hydrazine. « Ce mode opératoire pourrait même être breveté », et non pas la réaction, qui est connue.

L'utilisation de ce nouveau procédé n'était pas une obligation dans le cadre du programme IXV. Thales Alenia Space aurait pu se contenter d'un processus standard mais a « profité du feu vert de l'Agence spatiale européenne pour développer celui qui sera utilisé lors de la mission ».

Le modèle de test du démonstrateur IXV après son amerrissage en juillet 2013. © Thales Alenia Space

Deux cas de figure était envisagés : le splash ou le crash

Le RCS embarque 28 kg d'hydrazine et, en cas de réussite de la mission, environ « deux kilogrammes seront à vidanger lors de la récupération du démonstrateur », expliquait Éric Gendre peu avant le lancement. Même après un parfait amerrissage, avec un système de propulsion intègre, « on s'attend à ce que de l'hydrazine soit présente à la sortie des moteurs ». Comme n'importe quel système de propulsion, « la combustion n'est jamais parfaite, il y a toujours un peu de carburant qui peut sortir des moteurs ». Dans le cas de ce démonstrateur, de l'hydrazine non brûlée devrait se retrouver à la sortie des moteurs.

L'autre scénario qui était envisagé était une rentrée atmosphérique non contrôlée. Dans ce cas, la « probabilité qu'il arrive intègre est quasi nulle » nous expliquait Éric Gendre. Une erreur de pilotage aurait conduit le IXV à se désintégrer dans l'atmosphère et les morceaux auraient fini au fond de l'océan. Mais ce scénario est heureusement resté de la fiction.

Pour sécuriser parfaitement le démonstrateur, l'hydrazine restante doit être vidangée sur le navire Nos Aries. Cette procédure « devrait durer cinq jours, alors que si l'on devait appliquer un mode d'opération standard il faudrait une dizaine de jours ». On signalera que le fait d'atterrir dans l'eau est une sécurité naturelle car l'hydrazine se dilue dans l'eau de mer.

Dernier travail : analyser la montagne de données récoltées durant le vol de 1 h 40 par les 300 capteurs. Mais cette opération-là prendra des mois...