Tianhe, la nouvelle ère du vol habité chinois

Le 29 avril 2021 est une date historique en du spatial chinois et dans le vol habité en général. La mise en orbite du module Tianhe lance la construction de la Station Spatiale Chinoise, la première qui accueillera des astronautes de façon permanente dans l’espace.

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Beaucoup de Chinois ont assisté sur place au décollage depuis le Wenchang Space Center, sur l’île d’Hainan (Chen Xiao)

La puissance de la Long March 5

Le décollage a eu lieu le 29 avril à 11h23 heure locale (5h23 heure de Toulouse). C’est une fois de plus le Wenchang Space Center qui a servi à une forte communication. Au bord de la mer, le site de lancement permet au public de le voir depuis la plage en toute sécurité, à la façon de Cap Canaveral. Le Wenchang Space Center est l’hôte des pas de tirs des fusées Long March 5, 7 et 8, bref de la nouvelle génération de lanceurs chinois.

Le module Tianhe (harmonie céleste) a été mis en orbite par le plus lourd lanceur chinois en activité, la Long March 5B, version monoétage de la LM-5. Ce lanceur était attendu depuis longtemps par la Chine. Son échec en 2017 et les retards de la refonte du moteur YF-77 (équipant le corps central de l’étage principal) ont décalé le programme dans le temps, entraînant une véritable coupure dans le programme d’astronautique chinois : aucun vol habité depuis 2016.

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Magnifique flamme de la Long March 5B (Ma Chang)

Suivant le calendrier établi, la version 5B devait être testée après le succès de la version originale. Ce vol test a finalement été réalisé le 5 mai 2020 et fût un succès. Après les Long March 5 disponibles ont été réservées au programme d’exploration planétaire (Tianwen-1 pour Mars, décollage le 23 juillet 2020) et lunaire (Chang’e 5, décollage le 23 novembre 2020). Il a fallu attendre son tour. La China Manned Space Agency (CMSA, branche de la CNSA en charge du vol habité) voulait prendre son temps.

Le vol a duré 490 secondes. Le décollage s’est fait par la force des deux moteurs YF-77 équipant le corps central, et des deux moteurs YF-100 de chacun des quatre boosters (en tout 10 moteurs). Tous les moteurs utilisent des ergols (carburants) liquides : hydrogène liquide et oxygène liquide (LOX) pour les YF-77, et RP-1 (kérosène) / LOX pour les YF-100. Le résultat était une flamme magnifique. Les boosters ont été largués en premier. Une fois mis en orbite, le corps a livré le module et s’apprête maintenant à descendre se désintégrer de façon non-contrôlée dans l’atmosphère. Une heure après la séparation, le module Tianhe a déployé ses panneaux solaires.

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Une des premières images prises par les caméras extérieures du module. (CNSA)

L’envol de ‘’l’harmonie céleste’’

Tianhe est le premier module de la nouvelle station spatiale chinoise. Il pèse près de 22 tonnes, expliquant pourquoi il a fallu la version 5B de la LM-5, la seule capable d’emporter autant de charge utile en orbite basse. C’est donc un record pour la Chine, qui vient d’envoyer son plus lourd objet dans l’espace. Faisant 16.6 mètres de long pour 4.2 mètres de diamètre, le module a un volume d’accueil de 100 m3.

Quand on regarde sa structure, on a l’impression qu’il ressemble beaucoup au module Mir de l’ancienne station soviétique éponyme. Tianhe est surtout une version plus grande des stations mono-modules Tiangong 1 et 2. Le module dispose de 6 ports d’amarrage, un à l’arrière et et cinq au hub, dont deux qui seront destinés à accueillir les deux autres modules de la CSS en 2022. En tout, deux bras robotiques devraient équiper la station.

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Gigantesque, le module Tianhe (China Aerospace)

Tout comme l’est chaque premier module de station spatiale, Tianhe sera le lieu d’accueil des astronautes. Il fournit tous les systèmes de vie des astronautes, leur zone pour dormir, faire du sport, et bien sûr un espace de travail. C’est aussi et surtout le centre de commande de la station, d’où se pilotent les jonctions avec les autres modules, le docking avec les cargos ou les vaisseaux, les sorties extravéhiculaires (EVA), ou encore le futur bras robotique.

En plus d’une zone de vie avec table et cuisine, Tianhe compte quelques-uns des 16 grands casiers de la station qui vont héberger les expériences scientifiques de la station, notamment de médecine. Les autres expériences auront surtout lieu dans les autres modules.

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Légendes de l’extérieur du module (CMS et Kaynouky)

Une nouvelle station spatiale chinoise

La station sera en orbite basse à 370 km l’altitude. Le module Tianhe a d’abord été déposé sur une orbite elliptique autour de 280km x 380km, puis a allumé son moteur principal pour redresser son orbite, puis la circulariser. Son orbite est donc inférieure à celle de l’ISS, qui est à 400 km d’altitude.

Tianhe sera rejoint en 2022 par les modules Wentian et Mengtian, tous deux structurellement identiques. Ils hébergeront essentiellement des expériences scientifiques des domaines suivants : médecine, effets de l’apesanteur sur le vivant, les fluides et la combustion, biotechnologie, technologie spatiale, ou encore astronomie. La CNSA a d’ailleurs lancé un appel d’offre pour héberger des expériences internationales, à travers la branche spatiale de l’ONU (UNOOSA).

Visuel de la Station Spatiale Chinoise : le nœud central, faisant partie du module Tianhe, rattache les modules Wentian et Mengtian et peut accueillir deux vaisseaux. (CSMEO via UNOOSA)

La construction de la CSS est l’aboutissement de près de 30 ans de préparation. Le programme de vol habité a été lancé en 1992 (programme 863) et est d’abord passé par une longue phase préparatoire avant de construire la CSS. Ce sont les stations Tiangong. La première, Tiangong 1, a été mise en orbite en septembre 2011 et a accueilli 6 astronautes (Shenzhou-9 et 10) en 2012 et 2013. Tiangong 2 a suivi et fut mise en orbite en septembre 2016. Elle a accueilli la mission Shenzhou-11. Aujourd’hui, ces deux stations préliminaires ont été désorbitées. Une station Tiangong-3 était aussi sur les rails, mais le projet a été annulé.

La CMSA a pour objectif que la station soit opérationnelle en 2022, une fois les modules Wentian et Mengtian amarrés. D’autres modules pourront s’y joindre plus tard. Il est même prévu que la station puisse servir à la maintenance en orbite d’un télescope spatial ! Il s’agit en effet de Xuntian, le futur télescope spatial de la Chine, dont la taille sera équivalente à celle d’Hubble. Il évoluera sur une orbite proche de la CSS et pourra s’y amarrer en cas de besoin.

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L’intérieur de Tianhe avec les paquetages (CMS)

La nouvelle phase du programme

Le début de la construction de la gigantesque CSS marque le début d’une nouvelle ère du spatial chinois. Cela permettra la présence permanente d’un astronaute chinois dans l’espace, comme c’est déjà le cas pour les Russes et Américains dans l’ISS depuis plus de 20 ans. Les 11 premières missions Shenzhou habitées qu’il y a eu jusqu’à aujourd’hui n’ont servi qu’à préparer le terrain à cette nouvelle phase du programme 863.

L’occupation permanente devrait commencer dès le mois de juin. Avant cela, un cargo Tianzhou s’amarrera automatiquement à Tianhe pour assurer le ravitaillement, puis ce sera au tour d’un vaisseau Shenzhou pour la première mission habitée. Cette mission est en cours de préparation. La CNSA a sélectionné 18 nouveaux astronautes pour grossir le corps actuel pour occuper la station. En tout, il y a 10 autres missions consacrées à la construction :

  • Mai 2021 : première mission cargo de ravitaillement Tianzhou-2
  • Juin 2021 : début de la mission habitée Shenzhou-12, jusqu’à septembre
  • Septembre 2021 : cargo Tianzhou-3
  • Octobre 2022 : mission Shenzhou-13, jusqu’à mars 2022
  • Mars-avril 2022 : cargo Tianzhou-4
  • Mai 2022 : mission Shenzhou-14
  • Mai-juin 2022 : ajout du module Wentian
  • Août-septembre 2022 : ajout du module Mengtian
  • Octobre 2022 : cargo Tianzhou-5
  • Novembre 2022 : mission Shenzhou-15
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Disposition des différents vaisseaux et cargo lors du passage de Shenzhou-12 ) Shenzhou-13. Le cargo, initialement amarré au nœud, sera déplacé vers le port arrière pour laisser la place à Shenzhou-13. (CNSA via CCTV)

La Station Spatiale Chinoise est surtout un nouveau pion dans le jeu international de la Chine. La CNSA déclare qu’elle serait ouverte à tout le monde (Américains inclus). Déjà plusieurs expériences étrangères ont eu leur ticket d’entrée. Il faudra néanmoins attendre un tantinet avant d’y voir des astronautes internationaux, et sans doute encore plus pour des astronautes occidentaux. Les premières bénéficiaires seraient des astronautes de pays amis, faisant partie du sillon de la Nouvelle Route de la Soie (Belt and Road Initiative), comme par exemple le Pakistan qui s’est beaucoup rapproché de la CNSA ces derniers temps. Ensuite, la Russie pourrait bien être de la partie. Enfin pour les Américains, c’est non mais l’ESA et l’EAC (centre d’entraînement des astronautes européens) n’excluent pas du tout cette option. D’ailleurs les astronautes italien et allemand Samantha Cristoforetti et Matthias Maurer avaient déjà réalisé un entraînement avec les astronautes chinois.

La CSS n’est que la première des prochaines stations spatiales à venir s’ajouter à l’ISS durant cette décennie. Mais la CNSA a aussi les yeux tournés vers la Lune. Deux fusées lunaires, dont la Long March 9, sont déjà en cours de développement. Elle ne va d’ailleurs pas y aller seule, la Russie s’est jointe à elle pour construire un programme commun d’installation pérenne sur la Lune, en parallèle du programme Artemis.

Pour voir plus d’illustrations, vous pouvez aussi faire un tour sur l’article de Rêves d’Espace.

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