Vega VV-16, le bus spatial européen

La fusée européenne Vega devait décoller à nouveau du Centre Spatial de Guyane pour la première fois de l’année il y a deux semaines. Mais les vents de hautes altitude ont maintes fois décalé le tir. Arianespace a annoncé aujourd’hui que le vol VV16 sera décalé au-delà du 16 août. Il y a à bord 53 passagers, un record de tir groupé en Europe ! Pour la première fois, l’Europe tente le vol multiple, une pratique de plus en plus répandue.

Bloquée au sol pour son retour

On peut qualifier la campagne du vol VV-16 de cauchemardesque. Elle part sur un fond de décor très sombre alors que la Vega vit une période difficile en 2019. Le lanceur léger Européenne, développé sous la maîtrise de l’industriel italien Avio, a souffert de son premier échec en juillet 2019 avec le vol VV15, après 14 tirs réussis. L’échec a été conclu comme résultant d’une défaillance de moteur. A l’échec, s’en est suivi un silence médiatique de la Vega tellement profond qu’on aurait pu croire qu’Avio espérait que SpaceX tire des Falcon 9 tous les jours pour le couvrir.

Pourtant, la Vega avait de beaux jours devant elle, avec l’arrivée prochaine d’une version plus lourde nommée la Vega-C. Cette dernière devait faire son vol inaugural fin 2019. Mais la confiance en la Vega en a pris un coup suite à cet incident, au profit d’autres lanceurs. Par exemple, le satellite Falcon Eye 2, doublure du malheureux Falcon Eye 1 perdu avec l’échec VV15, ne volera désormais sur une Soyouz ST-A depuis le CSG. Autre coup dur, le client japonais Synpective laisse tomber la Vega pour placer son satellite radar de démonstration StriX-α dans une Electron de RocketLab, dont la fiabilité s’est renforcée.

Bref, la Vega avait déjà un retour difficile avec le vol VV-16 quand, cerise sur le gâteau, le Covid-19 est venu fermer le Centre Spatial de Guyane le 16 mars, au grand désarroi d’Avio. La Guyane est loin d’avoir été épargnée par le coronavirus, et encore aujourd’hui c’est une des régions de France les plus touchées. La campagne du vol VV-16 a prudemment repris mi-mai.

Transfert de la coiffe de la Vega vers le pas de tir, où elle a été assemblée au pas de tir. (crédit Arianespace)

Le Covid-19 ne fait pas de cadeau à la Guyane Française. Le département coule sous l’épidémie et son système de santé est à bout de souffle. Dans ce conditions, le CSG n’est pas encore menacé d’être à nouveau fermé. Mais les campagnes de tirs ont plus de chances de se faire à équipe réduite plutôt que pas du tout, survie des lanceurs européens oblige.

Les vents de haute altitude qui ont décalé maintes fois la date du lancement. Initialement prévu le 18 juin, le vol VV16 a épuisé toutes ses tentatives de report et Arianespace a dû faire revenir la Vega au bâtiment d’assemblage pour changer ses batteries ainsi que celles de tous ses passagers. La Vega est finalement planifiée pour au mieux le 17 août. Ce report considérable a soulevé un grand questionnements et la communication sur le vol a été très mystérieuse.

Arianespace justifie la durée de ce report par des conditions de vents exceptionnelles et particulièrement gênantes pour un tir en direction du nord à destination de l’orbite polaire. Durant ce gros laps de temps, Arianespace requalifiera la Vega pour le décollage. Avec les fortes contraintes sanitaires au CSG, les procédures prennent plus de temps que d’habitude. Après tout, mieux vaut un retard qu’échec. Arianespace compte toutefois lancer les deux autres fusées Vega programmées cette année, dont un vol pour lancer le satellite Taranis du CNES, et le tir inaugural de la Vega-C prévu en décembre.

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La fusée Vega VV16 sur son pas de tir. (crédit Arianespace)

Nombreux passagers à bord.

Qui sont tous ces satellites qui se trouvent à bord ? Avec le vol VV-16, Arianespace valide sa plateforme de déploiement de petits satellites SSMS, fabriquée en République Tchèque par SAB Aerospace. En tout, 53 satellites seront mis en orbite pour le compte de 21 clients issus de 13 pays différents. Le dispenser SSMS a deux parties. La partie supérieure déploie sept microsatellites pesant de 15 à 150 kg. En-dessous, l’Hexamodule largue 46 cubesats (nanosatellites dont le volume se compte en unité cubiques de 10 cm de côté : 1U, 2U, 3U, 6U, etc.)

Parmi les sept smallsats, on compte :

  • Athena (PointView Tech) : parmi les plus lourds passagers du vol (138 kg), ce satellite de démonstration construit par SS/Loral va tester sa plateforme de communication entre le sol et l’orbite basse. Ce sera pour le compte de.. Facebook, qui avec Athena testerait sa capacité à disposer d’une constellation de satellites internet comme les autres GAFAs.
  • ION Cubesat Carrier : l’italien D-Orbit va tester ce déployeur de cubesat en orbite de sorte qu’ils soient largués spécifiquement là ou l’opérateur le souhaite. C’est le plus lourd des passagers (150 kg).
  • ESAIL : le microsatellite (112 kg) d’ExactEarth (Canada) provisionnera un système global d’identification automatique de navires. ESAIL a été construit avec le soutien avec l’ESA.
  • UPMSat : microsat (45 kg) de l’Université Polytechnique de Madrid.
  • NEMO-HD : microsat d’observation de la Terre (65 kg) développé par l’UTIAS (Université de Toronto, Canada) en partenariat avec le Centre des sciences et technologies spatiales de Slovénie.
  • ÑuSat 6 (38 kg) : nouvel élément de la constellation ÑuSat de petits satellites d’observations argentins de Satellogic S.A. C’est le premier à être lancé sur fusée Européenne (les autres sont lancés sur les Long March chinoises. Peut-être d’autres à venir désormais avec la Vega ?
  • GHGSat C1 : le plus léger des microsats du vol VV16 (15 kg). Baptisé Iris par l’UTIAS, le smallsat est le second à partir étudier expérimentalement les gazs à effet de serre.
Intégration du microsat ION Cubesat Carrier de D-Orbit dans le SSMS (crédit ESA)

Dans l’Hexamodule, les 46 cubesats comptent parmi eux divers éléments de constellations. Selon Euroconsult, près de 7 000 cubesats attendent d’être envoyés dans la décennie 2020, dont beaucoup d’entre eux en constellations. A bord du vol VV-16 :

  • 26 cubesats 3U Flock-4v de Planet Labs (USA), ajoutant un nouveau jeu à la plus grande constellation de cubesat qui compte plus de 350 appareils envoyés en orbite depuis 2014. Parmi ces 26, une douzaine sera en fait larguée par le prototype ION de D-Orbit. Cette immense constellation est dédiée à la photographie de la Terre.
  • 8 cubesats 3U Lemur-2 de Sprite (USA), agrandissant une constellation de plus d’une centaine d’éléments déployés depuis 2015, dédiée à l’aide au trafic maritime.
  • 1 cubesat 6U de la constellation CICERO de GeoOptics (USA) et OSM (Monaco). Cette future constellation (8 cubesat en orbite sur 24) étudie notre atmosphère et notre sol par radio-occultation des signaux GPS ou Galileo pour la météo ou l’étude du climat.
Le microsat ESAIL intégré dans la partie supérieure du SSMS (crédit ESA)

Enfin, les autres cubesats comprenant démonstration technologique et projets académiques :

  • FSSCat A & B : 2 cubesats 6U de l’Université Polytechnique de Catalogne qui vont produire des données complémentaires aux satellites Sentinels du programme Copernicus de l’Union Européenne dans l’étude de l’environnement marin et terrestre. Ils vont également tester leur communication entre eux.
  • NAPA 1 : cubesat 6U de la Royal Thai Air Force (Thaïlande) avec à bord un imageur sud-africain.
  • TARS : cubesat 6U de démonstration technologique (en IoT), qui a été lancé après KIPP et CASE (#Interstellar), développé par la start-up canadienne Kepler Communications.
  • Tyvak 0171 : cubesat 6U de test du constructeur de cubesat américain Tyvak Nano-Satellite Systems.
  • DIDO 3 : cubesat 3U israélo-suisse de SpacePharma dédié à la recherche en micro-gravité.
  • PICASSO : cubesat 3U de l’Institut Belge d’Aéronomie Spatiale, développé dans le cadre du projet QB50 de l’ESA, qui étudiera les couches supérieures de l’atmosphère.
  • SIMBA : cubesat 3U belge de l’Institut Royal de Météorologie.
  • TRISAT : cubesat 3U de l’Université de Maribor (Slovénie)
  • AMICal-Sat : cubesat 2U du Centre spatial Universitaire de Grenoble (CSUG), réalisé en collaboration avec la prestigieuse Moscow State University et qui photographiera depuis son orbite des aurores polaires afin d’étudier la pénétration des particules dans notre atmosphère arctique.
  • TTÜ100 : cubesat 1U de l’Université de Technologie de Tallin.
Intégration du cubesat NAPA-1 dans son déployeur fixé à l’Hexamodule (crédit Innovative Solutions in Space)

Enfin, les derniers passagers de ce bus spatial sont des pico-satellites, de la taille d’une vieille disquette d’ordinateur ! Ce sont les SpaceBEE, de la taille de 0.25U, développés par Swarm Technologies (USA). Douze de ces picosats ont été déployés. Ils sont les premiers d’une constellations de 150 éléments qui servira de relais de données et de communications.

Tous les passagers seront déployés en orbite basse héliosynchrone, c’est-à-dire dont l’inclinaison du plan par rapport à la direction du Soleil est toujours la même, l’orbite type des satellites d’observations de la Terre. Les 7 microsats seront déployés à 515 km d’altitude, les autres à 530 km.

Le SSMS : en haut, les 7 microsats ; en bas l’Hexamodule avec les 46 cubesats.(crédit Arianespace)

Le bus spatial

C’est une technique de lancement de plus en plus répandue pour déployer des satellites trop petits. C’est un triste état des lieux mais le développement des lanceurs n’est pas à la hauteur de la grande vague de la miniaturisation. Aujourd’hui, la plupart des petits satellites ne peuvent trouver un opérateur de lancement qui accepte de les emporter comme passager primaire car ils préfèrent les plus gros.

Par conséquent, les petits satellites se retrouvent souvent à voyager en passager secondaire, à bord de fusées Soyouz, PSLV (Inde), Long March en Chine ou encore l’Ukrainienne Dnepr il y a quelques années. Mais aujourd’hui, les gros lanceurs leur proposent aussi de voler comme passagers primaires, mais en bus, car il faut bien rentabiliser le lancement.

Un des premiers exemples de ce genre est le vol SSO-A en 2018 : une Falcon-9 qui décolle de Vanderberg avec 64 petits satellites à bord ! Le déploiement avait duré plus de six heures et fût un succès total. La Falcon-9 prévoit plusieurs autres tirs semblables dans les prochains mois. Côté européen, on se prépare aussi à ce genre de vol. Le vol VV16 a été le test de la plateforme SSMS pour Arianespace. Mais cette dernière entend aussi faire le même type de vol avec la Vega-C, ou encore avec Ariane 6.

Pourtant, quelle usine à gaz que d’organiser un tel vol ! Il faut réussir à coordonner la préparation de tous les passagers, et la mise sous coiffe peut être maintes fois retardée car un client est en retard. C’est ce qu’il s’est passé pour le vol SSO-A. Dans le cas du vol VV16, tous les passagers devront être revalidés pour le vol le 17 août. L’autre problème, est qu’en partant dans ces bus spatiaux, on n’a pas forcément l’orbite qu’on souhaite.

Intégration des deux sections du SSMS en salle blanche (crédit ESA)

Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans le management du vol à multiple passagers, comme Spaceflight Inc. ou Momentus aux Etats-Unis, ou encore D-Orbit en Europe. Ce sont elles qui servent de plus en plus d’interface entre l’opérateur de lancement et les clients. Elle fournissent parfois elles-mêmes la plateforme de lancement de sorte à ce que l’encapsulation sous coiffe soit la plus efficace possible.

Enfin, il y a la concurrence de lanceurs plus petits, ces micro-lanceurs qui me passionnent tant et qui, eux, proposent un vol dédicacé au client. Avec leur faible capacité d’emport, ils prennent quelques petits satellites, voire parfois juste un seul et les posent exactement là où le client le souhaite. C’est le cas par exemple de l’Electron et de bientôt toute une escadrille de micro et nano-lanceurs du Newspace.

La Vega a aujourd’hui peu d’équivalents. Il y avait la Minotaur de Northrop Grumman aux Etats-Unis mais elle ne vole plus depuis quelques années. La Rockot (en Russie), fait une pause avant de voler sous une nouvelle version dépourvue de composants ukrainiens. En Chine, il y a la Long March 11, qui est plus légère, ce qui lui donne la capacité d’être tirée sans besoin de pas de tir important, et même depuis la mer ! une autre fusée chinoise, la Kuaizhou-11, devrait faire son apparition dans les prochaines semaines, mais elle fera l’objet d’un prochain article !

intégration du SSMS (sous la coiffe) au dernier étage de la Vega. (crédit : Arianespace)

Sources principales : Clubic (Eric Bottlaender), Space.com, Arianespace, Wired, GunterSpace, Spacenews, SpaceflightNow.

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