EDWARDS, Californie — Les astronautes d’Artemis II devraient revenir vendredi de leur voyage sur la lune. Lorsqu’ils le feront, ils percuteront l’atmosphère terrestre à une vitesse plus de 32 fois supérieure à celle du son – et le feront en utilisant une technique de rentrée qui n’a pas encore été testée dans des scénarios réels.

En 2022, la NASA a envoyé le Mission de test Artemis I sans équipage à la lune. En perçant l’atmosphère terrestre à son retour, la capsule a souffert dommages inattendus à son bouclier thermique, incitant les scientifiques de la NASA à repenser ce qui est nécessaire pour assurer la sécurité des astronautes Artemis II qui rentrent chez eux.

Une tonne de travail a été effectué pour préparer ce moment – ​​mais la réalité est que les scientifiques ne sauront pas exactement comment le bouclier thermique se comportera tant qu’ils ne l’auront pas testé lors d’une véritable rentrée.

C’est pourquoi une l'équipe éditoriale de scientifiques et de pilotes d’essai de la NASA et du ministère de la Défense se tient prête à collecter des données détaillées sur le fonctionnement du bouclier thermique lorsque la capsule traverse le ciel, transformant l’atmosphère qui l’entoure en une boule de feu brillante environ deux fois moins chaude que la surface du soleil avant de s’abattre au large de San Diego.

Les pilotes d’essai stationnés dans les bases militaires du sud de la Californie poursuivront à tour de rôle la capsule dans un relais complexe à grande vitesse : d’abord un avion d’affaires de la NASA, puis un avion de surveillance de la Marine, suivi d’un autre avion de la NASA et enfin un avion de recherche météorologique de la NASA. Les équipes au sol surveilleront la capsule Artemis II et enverront aux pilotes d’essai des vitesses et des coordonnées précises à frapper tout en suivant la boule de feu dans le ciel. Pendant ce temps, les chercheurs à l’arrière des avions suivront la capsule avec des télescopes et des capteurs.

Le directeur du centre, Bradley C. Flick, à gauche, donne un high five au chef de projet Robert Navarro au NASA Armstrong Flight Research Center sur la base aérienne d’Edwards le 18 mars.

(Genaro Molina/Los Angeles Times)

« C’est un travail passionnant d’enfiler l’aiguille plusieurs fois », a déclaré Robert Navarro, chef de projet au Armstrong Flight Research Center de la NASA à Edwards, en Californie, qui est en charge du troisième segment critique du relais. « Cela doit être précis, simplement en raison du court laps de temps dont ils ont besoin pour collecter ces données. Ils doivent être exactement dans le mille. »

Après l’amerrissage, une journalistes distincte du Armstrong Flight Research Center collectera un capteur fortifié apposé à l’extérieur de la capsule, conçu pour étudier de près le bouclier thermique.

« Je suis vraiment ravie que mon équipe fasse partie d’une mission aussi importante », a déclaré Patty Ortiz, chef de projet adjoint pour le projet de capteur de capsule au centre. « J’y ai travaillé depuis 2019, c’est définitivement une boucle bouclée pour moi. »

Le centre a repoussé les limites du vol humain pendant des décennies – et collecté beaucoup de données.

« Nous considérons que nos avions font voler des laboratoires – nous allons faire des choses qui n’ont peut-être jamais été faites auparavant », a déclaré Brad Flick, qui a pris sa retraite de son poste de directeur du centre le 20 mars après près de quatre décennies au centre de recherche.

Robert Navarro, chef de projet du Armstrong Flight Research Center, passe devant un avion Gulfstream III qui sera utilisé dans la mission Artemis II.

(Genaro Molina/Los Angeles Times)

Dans les années 1960, les ingénieurs du Flight Research Center ont aidé à concevoir et à tester une maquette du véhicule d’atterrissage lunaire Apollo que Neil Armstrong a utilisé pour s’entraîner à l’atterrissage sur Terre avant de s’envoler vers la Lune. (Le centre a ensuite été renommé en son honneur, la première personne à avoir marché sur la surface lunaire.)

Le centre se prépare depuis des années à étudier la rentrée d’Artemis II, mais le travail est devenu encore plus important après que la NASA a découvert des problèmes avec le bouclier thermique après la mission de test Artemis I.

La NASA a guidé la capsule Artemis I pour qu’elle ne frôle d’abord que l’atmosphère terrestre avant de remonter brièvement dans l’espace, puis d’achever la rentrée finale. Cette nouvelle approche a réduit les forces que les astronautes subiraient à leur rentrée et a aidé la NASA à manœuvrer plus précisément la capsule jusqu’à son point d’atterrissage dans le Pacifique, quel que soit l’endroit ou le moment où elle reviendrait de la Lune.

Cette mission semblait être un succès, mais lorsque les équipages ont commencé à inspecter le bouclier thermique au bas de la capsule non équipée après l’amerrissage, ils ont remarqué un problème.

Après que le vaisseau spatial Orion de la NASA ait été récupéré à la fin du vol d’essai Artemis I et transporté au centre spatial Kennedy de la NASA en Floride, son bouclier thermique a été retiré du module d’équipage à l’intérieur du bâtiment des opérations et des caisses et tourné pour inspection.

(NASA)

Le bouclier thermique est conçu pour s’éroder lentement (ou « ablate », dans le langage de la NASA) pendant la rentrée afin de maintenir les conditions dans la capsule vivable tandis que l’air à quelques centimètres de distance peut atteindre près de 5 000 degrés Fahrenheit : la couche extérieure du bouclier se réchauffe régulièrement, puis se détache sous forme de gaz et de morceaux de charbon, qui évacuent cette chaleur de la capsule lorsqu’ils se dispersent dans l’atmosphère autour de la capsule.

Le problème avec Artemis I était que la nouvelle approche de réentrée tentée par la NASA semblait perturber ce processus d’ablation.

Parce qu’Artemis I est retourné dans l’espace entre la première plongée dans l’atmosphère et la rentrée finale, il y a eu un bref répit dans son exposition à la chaleur – cela signifiait que l’intérieur chaud du bouclier thermique continuait à produire des gaz, mais l’extérieur ne perdait plus de matière assez rapidement pour permettre à ces gaz de s’échapper. La pression s’est accumulée, ce qui a fissuré le bouclier thermique et a finalement entraîné l’éclatement de morceaux plus gros lors de la rentrée finale.

Les scientifiques de la NASA ont déterminé que si un équipage avait été à bord, ils auraient survécu – mais ils ne voulaient pas exposer les astronautes d’Artemis II à des risques inutiles.

Cela laissait deux options : premièrement, remplacer le bouclier thermique Artemis II déjà construit par une nouvelle conception en cours d’élaboration qui pourrait gérer le chemin de rentrée tenté avec Artemis I. Deuxièmement, modifier le chemin de rentrée pour éviter la première plongée dans l’atmosphère et y aller directement pour éliminer les conditions qui ont créé le problème en premier lieu.

L’agence a finalement jugé que le remplacement du bouclier thermique Artemis II constituait trop un casse-tête logistique et a opté pour cette dernière approche, plus simple. Vendredi, les astronautes de la NASA mettront cette décision à l’épreuve. Les scientifiques du Armstrong Flight Research Center sont prêts à observer.