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Déroulement du lancement de la sonde InSight

InSight sera le premier lancement interplanétaire depuis la côte ouest des Etats-Unis

Le 5 mai 2018 va s'ouvrir la fenêtre de tir de la sonde InSight, qui décollera depuis le complexe de lancement SLC-3E de la base de l'Air Force de Vandenberg en Californie, où est stationné le 30th Space Wing (Air Force Space Command). Ce sera le premier lancement d'une sonde interplanétaire depuis la côte ouest des Etats-Unis.

Erection du premier étage du lanceur Atlas V de la sonde InSight à Vandenberg (© NASA/Kennedy).Erection du premier étage du lanceur Atlas V de la sonde InSight à Vandenberg (© NASA/Kennedy).Par rapport aux précédentes sondes martiennes, le lancement d'InSight présente plusieurs particularités. La plus marquant est l'utilisation du centre spatial de Vanbenderg, et non du traditionnel Kennedy Space Center (KSC) à Cape Canaveral en Floride. Ce choix a principalement été fait en raison de l'importante activité au KSC durant la fenêtre de tir vers la planète Mars. Mais il a des implications pratiques assez intéressantes.

Depuis Cap Canaveral, les lancements ont lieu vers l'est, et les sondes peuvent ainsi bénéficier du supplément de vitesse fourni par la rotation de la Terre dans l'espace. Dans le cas de la base de Vandenberg, souvent utilisée pour lancer des satellites terrestres en orbite polaire, le lancement doit s'effectuer vers l'océan (vers le sud ou l'ouest), pour éviter les zones habitées. Le lanceur mis en œuvre pour InSight, la fusée Atlas V, développe cependant une poussée suffisante pour que l'on puisse se passer de l'énergie gratuite fournie par la rotation de notre planète.

La première opportunité de tir d'InSight aura lieu un peu avant l'aube, à 4:05 am (PDT) soit 13:05 heure française le 5 mai 2018, et durera 2 heures. Chaque jour offre une nouvelle possibilité de lancement, décalée d'environ 5 minutes par rapport à celle du jour précédent. La fenêtre de tir qui permet le voyage vers Mars se fermera définitivement le 8 juin 2018.

Si le ciel est dégagé au moment du tir, le départ d'InSight sera visible depuis pratiquement toute la côte sud de la Californie, depuis Santa Maria jusqu'à San Diego en passant par Los Angeles.

Lanceur Atlas V 401

Le lanceur choisi par la NASA pour le lancement d'InSight est une fusée Atlas V 401, fournie par le consortium United Launch Alliance (ULA) formé par Boeing et Lockheed Martin (qui a également conçu, assemblé et testé l'atterrisseur InSight). Ce lanceur a notamment déjà été employé avec succès pour les missions Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Science Laboratory (Curiosity), et MAVEN.

Le lanceur Atlas V 401 se compose de deux étages. Le premier est un énorme booster équipé d'un moteur RD-180, et brûlant un mélange de kérosène et d'oxygène liquide stocké dans deux réservoirs. Il mesure 32,5 mètres de longueur pour un diamètre de 3,8 mètres. A pleine puissance, il peut délivrer une poussée de 3,8 millions de newtons. Le premier étage est relié à l'étage supérieur Centaur par deux adaptateurs circulaires.

Structure du lanceur Atlas V 401 de la mission InSight (© NASA/ULA).Structure du lanceur Atlas V 401 utilisé pour la mission InSight. Le chiffre 401 fait référence au fait que la coiffe mesure 4 mètres de diamètre, que le premier étage ne comporte aucun booster d'accélération latéral à poudre, et enfin que la fusée ne comporte qu'un seul moteur au niveau de l'étage supérieur Centaur (© NASA/ULA).

Le second étage, Centaur, consomme de l'oxygène et de l'hydrogène liquide, et fonctionne grâce à un moteur ré-allumable RL-10C (d'une poussée maximale d'environ 100 000 newtons). L'orientation de l'étage Centaur, qui mesure 12,7 mètres de long et 3,1 mètres de diamètre, peut être contrôlée très précisément, ce qui est vital pour pouvoir injecter la sonde InSight sur la bonne trajectoire vers Mars.

Deux satellites MarCO (Mars Cube One) sont fixés à proximité de la tuyère de l'étage Centaur dans de petits distributeurs qui servent au déploiement. Les Mars Cube sont des nano-satellites modulaires (appelés aussi CubeSat) de la taille d'une petite valise qui voleront en formation derrière InSight. Ils vont servir à effectuer des tests de communication et si tout se déroule comme prévu, ils permettront peut-être de relayer la télémétrie d'InSight lorsque la sonde effectuera son plongeon périlleux vers la surface martienne en novembre 2018. Ce sera la première fois que des CubeSat seront envoyés en mission dans l'espace interplanétaire.

A l'autre extrémité du Centaur se trouve un anneau sur lequel est fixée la sonde InSight, protégée par une coiffe de 4,2 mètres de diamètre pour une hauteur de 12,2 mètres.

Déroulement du lancement

Le début des opérations de lancement (marque "T0") a lieu quand le moteur RD-180 du booster principal est prêt à fonctionner, 2,7 secondes après son allumage et 1,1 secondes avant le décollage proprement dit.

Après une courte phase ascensionnelle où le lanceur grimpe va grimper à la verticale, la trajectoire suivie par le véhicule de lancement va commencer à s'infléchir vers le sud. Le premier étage va fonctionner pendant environ 244 secondes après le T0, avant de s'éteindre (BECO, Booster Engine Cut Off).

Six secondes après l'arrêt du moteur, le premier étage (ainsi que les deux adaptateurs interstage) se sépare de l'étage supérieur Centaur pour retomber dans l'océan. Dix secondes après cette séparation, le moteur RL-10C du Centaur s'allume une première fois, et 8 secondes plus tard, la coiffe qui protège la sonde InSight est éjectée, son rôle de protection contre la friction avec l'atmosphère terrestre étant terminé. L'étage Centaur va fonctionner pendant 9 minutes, pour s'insérer avec sa charge utile sur une orbite de parking terrestre pratiquement circulaire d'une altitude de 185 kilomètres. La première extinction du moteur (MECO 1, Main Engine Cut Off) a lieu  à T+13 minutes.

Chronologie du lancement d'InSight (© NASA).Chronologie du lancement d'InSight (© NASA).

A ce moment, InSight tourne autour de la Terre, mais elle n'aura pas la possibilité d'effectuer une orbite complète. Effectivement, après environ 1 heure de vol, alors que le train spatial Centaur-InSight survole le pôle nord, le moteur principal est remis à feu, pour une durée d'environ 5 minutes. Cette impulsion supplémentaire va jouer un rôle absolument crucial, puisque c'est elle qui va arracher InSight aux griffes du champ de pesanteur terrestre, et propulser définitivement la sonde vers sa cible, Mars.

Neuf minutes après la seconde extinction du moteur du Centaur (MECO 2), un ensemble d'actuateurs et de ressorts propulsent en avant la sonde InSight, de manière à ce qu'elle ne puisse plus rentrer à nouveau en contact avec l'étage supérieur. La séparation de la sonde avec son lanceur, qui marque le début de la phase de croisière d'InSight dans les profondeurs de l'espace interplanétaire, intervient 90 minutes après le décollage.

A ce stade, l'étage Centaur n'en a pas encore tout à fait fini. Il reste à ce dernier à effectuer une manœuvre d'évitement de collision (CCAM) avec InSight et la planète Mars (pour des raisons de protection planétaire), et à libérer les deux nano-satellites MarCO. Le premier (MarCO A) est éjecté peu après la séparation d'InSight, puis l'étage Centaur effectue un virage de 180° avant de déployer le second (MarCO B), pour finir par compléter la manœuvre d'évitement de collision.

Au niveau des transmissions radio, le lanceur et sa charge utile seront suivis en permanence depuis le sol par des infrastructures de ciblage et de communication. Le premier signal radio directement émis par InSight devrait parvenir à la Terre au plus tard 14 minutes après l'étape de séparation, soit 107 minutes après le lancement (6h:00 a.m. PDT, soit 15:00 heure française), via les antennes du réseau d'écoute de l'espace lointain (DSN) de la NASA à Goldstone (Californie), puis celles de la station de Canberra en Australie. La télémétrie permettra aux ingénieurs de s'assurer de la bonne santé de la sonde, en particulier d'un point de vue énergie et régulation thermique. Le premier signal en provenance des satellites MarCO est prévu pour arriver un peu plus tard (6:25 a.m. PDT, 15:25 heure française), 45 minutes après la séparation avec l'étage Centaur.

Au moment du lancement, la distance Terre - Mars sera de 121 millions de kilomètres. Cependant, la sonde InSight devra en fait parcourir 485 millions de kilomètres au cours d'un voyage de six mois avant d'atteindre sa destination, la planète rouge, le 26 novembre 2018.

Suivre le lancement sur Internet et depuis la France

Il sera possible de suivre le lancement en temps réel depuis plusieurs sites de streaming de la NASA (NASA.gov/multimedia/nasatv/#public, NASA.gov/livelive, YouTube.com/NASAJPL/live et Ustream.tv/NASAJPL).

En France, une retransmission aura notamment lieu depuis la Cité de l'Espace à Toulouse.

Dernière mise à jour : 9 avril 2018

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