Comment fonctionne le vaisseau spatial Orion de la NASA – et pourquoi c'est important

Pendant plus d'un demi-siècle après la dernière mission Apollo, aucun vaisseau spatial n'a transporté d'humains au-delà de l'orbite terrestre basse. Cette lacune a pris fin avec Orion, une capsule habitée construite par Lockheed Martin pour le programme Artemis de la NASA. Conçu pour transporter des astronautes vers la Lune et, à terme, plus loin dans le système solaire, Orion est le véhicule habité le plus avancé jamais construit pour les voyages dans l'espace lointain.

Anatomie du vaisseau spatial

Orion se compose de trois sections principales. Le module d'équipage est une capsule pressurisée en forme de cône pouvant accueillir jusqu'à quatre astronautes. En dessous se trouve le module de service, construit par l'Agence spatiale européenne, qui fournit la propulsion, l'énergie électrique grâce à quatre ailes de panneaux solaires et le contrôle thermique. Au sommet de l'ensemble lors du lancement se trouve le système d'abandon de lancement, une tour de fusées à propergol solide qui peut mettre le module d'équipage en sécurité en quelques millisecondes si quelque chose ne va pas sur le pas de tir ou pendant l'ascension.

Survivre à la chaleur de l'espace lointain

Revenir de la Lune signifie frapper l'atmosphère terrestre à environ 40 000 km/h, soit beaucoup plus vite qu'un retour de la Station spatiale internationale. À cette vitesse, les températures sur le ventre du vaisseau spatial atteignent environ 2 760 °C. Le bouclier thermique d'Orion, mesurant 5 mètres de diamètre, est le plus grand jamais construit pour un véhicule habité. Il utilise un matériau ablatif appelé AVCOAT, un composé de fibres de silice et de résine collé sur une peau en fibre de carbone en près de 200 blocs pré-usinés. Lorsque le bouclier chauffe, les couches externes se carbonisent et s'écaillent, emportant de l'énergie avec elles et gardant la cabine fraîche.

Système de survie loin de chez soi

Le système de contrôle environnemental et de survie (ECLSS) d'Orion gère l'air, l'eau, la température et l'humidité pour des missions d'une durée maximale de 21 jours avec un équipage à bord. Le dioxyde de carbone est éliminé de l'air de la cabine, l'oxygène est reconstitué et la chaleur résiduelle est rayonnée dans l'espace par des boucles de fluide et des radiateurs externes sur le module de service. Parce que l'espace lointain expose les équipages aux rayons cosmiques galactiques et aux événements imprévisibles de particules solaires, la structure d'Orion comprend des panneaux de polyéthylène stratégiquement placés et d'autres matériaux de protection. Pendant une tempête solaire, les astronautes peuvent s'abriter derrière les parties les plus denses du vaisseau spatial pour réduire leur dose de rayonnement.

Navigation au-delà de l'orbite terrestre

En orbite terrestre basse, les vaisseaux spatiaux s'appuient sur un réseau dense de stations au sol et de satellites GPS pour le positionnement. Orion doit naviguer là où les signaux GPS n'atteignent pas. Il transporte des traqueurs d'étoiles (des caméras qui identifient les motifs d'étoiles pour déterminer l'orientation) et un système de navigation optique qui photographie la Lune et la Terre par rapport au champ d'étoiles pour calculer la position. Ces outils, combinés au suivi périodique du Deep Space Network d'antennes radio géantes de la NASA, permettent aux contrôleurs de mission de localiser la position d'Orion à quelques kilomètres près, même à distance lunaire.

Rentrer dans l'atmosphère : un rebond contrôlé

Contrairement aux capsules Apollo, qui plongeaient directement dans l'atmosphère, Orion utilise une technique appelée rentrée atmosphérique par rebond. La capsule plonge dans la haute atmosphère, perd de la vitesse, puis remonte brièvement avant de redescendre pour une approche finale d'atterrissage. Cette méthode en deux phases réduit les forces de décélération maximales sur l'équipage et, surtout, permet une localisation d'amerrissage beaucoup plus précise, à environ deux kilomètres du point cible. Une plus grande précision signifie que les navires de récupération peuvent être positionnés plus près, ce qui réduit le temps d'attente des astronautes dans l'océan.

Pourquoi Orion est important au-delà d'Artemis

Orion est plus qu'un taxi lunaire. Sa conception modulaire (un module d'équipage réutilisable associé à un module de service remplaçable) crée une plate-forme que la NASA peut adapter pour des missions vers une station spatiale lunaire, vers des astéroïdes ou, à terme, vers Mars. Chaque vol génère des données d'ingénierie sur la façon dont le matériel et le corps humain se comportent dans l'espace lointain, des données qu'aucun autre programme actif ne peut fournir. Alors que les partenaires commerciaux construisent des atterrisseurs et des habitats, Orion reste le véhicule qui transporte les équipages de la surface de la Terre jusqu'aux confins de l'espace lointain et les ramène en toute sécurité.