Chang Zheng 5B, La Chine lance le premier volet de sa station spatiale

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La Chine lance le premier volet de sa station spatiale

La Chine a lancé une fusée Chang Zheng 5B avec l’élément central de la station Tianhe en orbite terrestre basse, marquant le début d’un effort enthousiaste de deux ans pour construire la nouvelle station spatiale multi-modules du pays.

Le décollage de cette mission historique a eu lieu à 23 h 18 EDT le mercredi 28 avril – soit 3 h 18 UTC le jeudi 29 avril – depuis le site de lancement d’engins spatiaux de Wenchang sur l’île du district de Hainan, en République populaire de Chine.

Le lancement de l’élément Tianhe marque un changement par rapport aux objectifs initiaux de la Chine en matière de vols habités, et marque le début d’une prédiction de visibilité permanente. La Chine n’est pas autorisée à s’engager dans le programme de la station spatiale internationale en raison de conflits géopolitiques avec les États-Unis.

Le composant Tianhe, dont les origines remontent à 1992 dans le cadre des plans préliminaires du programme chinois de vols spatiaux habités, prendra la suite du programme préliminaire Tiangong, qui prévoyait le développement progressif de laboratoires chinois à module unique dans le cadre d’une phase de découverte d’un “laboratoire spatial”.

Tianhe, “harmonie des cieux”, sera le socle de la station spatiale chinoise (CSS), comme Zarya l’a été pour la station spatiale internationale en 1998. Toutefois, Tianhe s’inspire largement des éléments du Functional Cargo Block (FGB) du programme spatial russe – qui a créé le noyau de Mir et qui sert de style d’ancrage au sol du module de service Zvezda de la station spatiale internationale.

Le centre d’amarrage situé sur la partie avant de Tianhe est conçu pour permettre le renforcement de deux éléments de recherche scientifique sur les deux ports radiaux, tout en permettant l’accès aux vaisseaux spatiaux Tianzhou et Shenzhou, respectivement sur les ports d’amarrage avant et nadir.

À l’instar de Mir, ce qui n’est pas surprenant compte tenu du travail d’équipe technologique sino-russe sur ce programme et de la compatibilité du système d’amarrage avec les engins spatiaux russes, les nouveaux modules de la station spatiale chinoise seront livrés de manière robotique et devront certainement s’amarrer de manière autonome à Tianhe.
Pourtant, seuls les ports d’amarrage avant et nadir sont équipés de dispositifs de rencontre. Cela signifie que les deux futurs éléments de recherche scientifique, Wentian (“Quest for the paradises”) et Mengtian (“Dreaming of the heavens”), ne pourront pas s’amarrer directement à leurs emplacements radiaux prévus. Au lieu de cela, ils devront s’amarrer d’abord au port avant de Tianhe.

Pour ce faire, chaque composant sera équipé d’un bras robotique russe Lyappa – comme ceux utilisés sur Mir pour le même objectif – afin de déplacer le module du port avant à sa zone permanente correspondante sur un port radial du centre d’amarrage de Tianhe.

Outre le bras d’amarrage Lyappa, Tianhe et Wentian seront équipés d’un autre bras robotique de type canadien pour les opérations terminales extérieures.

Cette redondance de deux bras sur le CSS est également observée sur le Tianhe de manière différente. Lors du China International Air Travel & Aerospace Exhibit en 2018, les autorités chinoises ont révélé que 2 éléments de Tiahne avaient été construits, le second devant servir de sauvegarde, ou de couverture d’assurance, en cas d’échec d’un lancement.

S’il n’est pas nécessaire en tant que sauvegarde, il est possible que les responsables de la chambre chinoise choisissent d’introduire le deuxième module de contrôle pour rejoindre le terminal dans le cadre d’une croissance future de la station au-delà de sa base initiale de trois modules.

L’énorme station spatiale modulaire chinoise (plan) pic.twitter.com/caEC3NSjGn

— Blue Galaxy Designs (RapaZ) (@BLUEGALAXYDESI1) 30 janvier 2021

Comme pour Mir et l’ISS, le CSS recevra régulièrement des livraisons de fret des vaisseaux de fret Tianzhou. Outre la livraison de fournitures pour l’équipage, d’expériences, de dispositifs terminaux et de matériel pour les sorties extravéhiculaires (EVA) et les sorties dans l’espace, les vaisseaux seront capables, comme les véhicules de développement russes, de transférer du gaz, de l’oxygène et de l’eau vers le terminal.

Les vaisseaux Tianzhou seront lancés par des fusées Chang Zheng 7A depuis une aire de lancement située dans l’installation d’introduction des engins spatiaux de Wenchang, d’où partira Tianhe. La première mission de Tianzhou, Tianzhou 2, est prévue pour le mois de mai.

Les voyages avec équipage vers l’avant-poste commenceront peu après, la mission Shenzhou 12 étant actuellement prévue pour être lancée début juin depuis le centre de lancement de satellites de Jiuquan en Mongolie intérieure, en Chine.

Le premier voyage avec équipage transportera trois taikonautes, Nie Haisheng, Deng Qingming et Ye Guangfu, à Tianhe pour une activation initiale, des vérifications des capacités et des travaux préparatoires pour les futurs membres du personnel.

Nie deviendra certainement la première personne chinoise à se rendre dans deux stations spatiales différentes, après avoir réglé l’objectif de Shenzhou 10 à Tiangong 1, la toute première station spatiale chinoise. Deng et Ye effectueront tous deux leur premier voyage spatial à bord de Shenzhou 12.

Après Shenzhou 12, une deuxième mission de fret Tianzhou, Tianzhou 3, est prévue pour septembre, suivie de la mission avec équipage Shenzhou 13 en octobre.

Les éléments Wentian et Mengtian, auxquels ont été ajoutés des panneaux photovoltaïques, devraient être introduits respectivement dans la première moitié et la deuxième moitié de l’année 2022.

Au total, au moins quatre missions avec équipage sont prévues pour achever la construction de la station spatiale chinoise, qui servira de laboratoire pour les activités biomédicales, astrophysiques et mécaniques, et éventuellement pour la maintenance dans l’espace d’un télescope coorbital de type Hubble.

Actuellement en cours de développement, le télescope à miroir primaire de 2 mètres serait certainement capable de s’amarrer à la station spatiale chinoise pour son entretien.

Chang Zheng 5B

Long de 16,6 mètres et large de 4,2 mètres, le module Tianhe, d’une capacité de 22 statistiques, sera certainement mis en orbite par la fusée Chang Zheng 5B (CZ-5B), également appelée Long March 5B en Occident. Cette version de la fusée a une phase de noyau solitaire avec quatre énormes boosters montés sur le côté et est faite pour transporter d’énormes charges utiles en orbite basse de la planète.

Mis en service pour la première fois en 2016, les Chang Zheng 5 et 5B sont les participants les plus lourds d’une série de nouvelles fusées que la Chine a développées pour remplacer sa flotte vieillissante. Avec le lancement de Dong Fang Hong 1 en avril 1970, la Chine est devenue la cinquième nation à mettre un satellite en orbite avec une fusée de son propre développement.

La Chang Zheng 1 utilisée pour le lancement était dérivée de la fusée Dong Feng 4, mais cette configuration a rapidement ouvert la voie à une série de fusées plus grandes dérivées de la Dong Feng 5, beaucoup plus efficace. Ces véhicules – les séries Chang Zheng 2, 3 et 4 – restent en service et, jusqu’à ces deux dernières années, ils ont constitué la majeure partie des lancements orbitaux chinois.

Ces anciennes fusées présentaient bon nombre des inconvénients associés aux ramifications des programmes de missiles balistiques à carburant liquide, à savoir une dépendance à l’égard de propergols hypergoliques toxiques et inefficaces. La Chine souhaitant s’imposer comme une grande puissance spatiale, le remplacement de ses systèmes de lancement par des modèles plus puissants, plus performants et plus modernes est devenu une priorité.

Le résultat est une famille de quatre fusées interconnectées – les Chang Zheng 5, 6, 7 et 8. Parmi celles-ci, CZ-6 est la plus petite, avec une capacité d’environ 1 500 kg en orbite terrestre basse. La plus grande – Chang Zheng 5B, le même type qui sera certainement utilisé pour le lancement de Tianhe – peut lancer environ 25 000 kg sur une orbite comparable.

La CZ-5 a été la toute première des nouvelles fusées à entrer en phase de croissance, le consentement pour cette tâche ayant été approuvé en 2004.

La famille Chang Zheng 5 se compose de deux fusées : CZ-5 et CZ-5B. La CZ-5 dispose d’une phase supérieure pour permettre la distribution des charges vers des orbites plus grandes, avec la possibilité d’adapter une phase supplémentaire – YZ2 – en plus de celle-ci lorsque les objectifs le nécessitent. Cela permet au CZ-5 de fournir des trajets vers l’orbite géostationnaire ou au-delà, comme l’objectif martien Tianwen-1 et l’objectif lunaire Chang’e-5.

Le CZ-5B est quant à lui optimisé pour transporter des charges plus lourdes sur des orbites réduites et n’utilise que les quatre boosters et la phase centrale.

La phase centrale du Chang Zheng 5B a un diamètre de 5 mètres et est également constituée d’ergols cryogéniques – hydrogène liquide et oxygène liquide – consommés par ses deux moteurs YF-77. Les 4 boosters regroupés autour du noyau ont chacun une taille de 3,35 mètres et sont équipés d’un ensemble de moteurs YF-100 brûlant du kérosène de qualité fusée ainsi que de l’oxygène liquide.

Les boosters de Chang Zheng 5B constituent la base du reste de la nouvelle flotte de fusées de la Chine, un booster unique servant d’étage initial aux véhicules Chang Zheng 7 et Chang Zheng 8 et une modification beaucoup plus courte avec un moteur unique étant utilisée pour Chang Zheng 6.

Le lancement de Tianhe-1 constitue le septième vol de la famille Chang Zheng 5. Le tout premier voyage a eu lieu en novembre 2016 avec le vaisseau spatial Shijian 17, un transport d’interactions spéculatives qui a été effectivement inséré directement sur l’orbite géostationnaire à l’aide d’une phase supérieure YZ2.

Un deuxième lancement, en juillet 2017, visait l’orbite de transfert géostationnaire avec le satellite Shijian 18, plus grand, destiné à faire la démonstration du tout nouveau bus satellite DFH-5 en orbite. Ce dernier n’a pas réussi à atteindre l’orbite après que la fusée a manqué de performance tout au long de l’étape initiale. Un examen a révélé que des “conditions thermiques compliquées” ont provoqué la défaillance de l’une des turbopompes alimentant les moteurs YF-77 du premier étage, 5 minutes et 46 secondes après le début du vol.

Après avoir ajusté les moteurs, Chang Zheng 5 a repris son voyage à la fin de 2019 avec le lancement réussi de Shijian 20, qui remplaçait Shijian 18. Ce succès a ouvert la voie à une triade d’objectifs de premier plan en 2020 : un prototype pour la prochaine génération de vaisseau spatial chinois avec équipage, la sonde Tianwen-1 à destination de Mars, mais aussi l’objectif Chang’e-5 vers la Lune – la première mission de retour d’échantillons lunaires depuis les années 1970.

Les fusées Chang Zheng 5 sont lancées depuis le centre d’introduction des satellites de Wenchang, situé sur l’île de Hainan, au large de la côte sud de la Chine. Wenchang est le plus récent site de lancement important de la Chine, avec des installations pour les fusées Chang Zheng 5, 7 et 8. La rampe de lancement de Chang Zheng 5 est la rampe 101. L’aire 201, située à 650 mètres au nord-est de l’aire 101, est utilisée par les fusées CZ-7 et 8.

Le CZ-5B a été incorporé de haut en bas, à l’aide d’une structure d’assemblage située à 2,8 kilomètres au nord de l’aire de lancement. Après son arrivée à Wenchang le 21 février et son empilage dans ce bâtiment d’assemblage, Chang Zheng 5B a roulé jusqu’au pas de tir au sommet de sa plate-forme de lancement mobile le 23 avril.

Avec le lancement de Tianhe, Chang Zheng 5B rejoindra certainement un groupe d’élite de fusées qui ont effectivement lancé des stations spatiales. Seule la fusée russe Proton-K a déjà lancé les éléments de base de stations spatiales modulaires – Mir et la station spatiale internationale – en plus du déploiement des terminaux monolithiques Salyut.

Les États-Unis ont utilisé une version modifiée à deux étages d’une fusée Saturn V Moon pour lancer Skylab, également un terminal monolithique, en 1973. Outre Proton qui a lancé les éléments de Zarya et Zvezda, les navettes spatiales Effort, Exploration et Atlantis ont fourni la majeure partie des éléments de la station spatiale internationale ainsi qu’un minuscule module d’amarrage à Mir, tandis que les fusées Soyouz et Falcon 9 ont également lancé de petits éléments vers l’ISS.

( Crédit photo principal : Agence de presse Xinhua ).

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