Ce n'est un secret pour personne que la NASA recherche des entrepreneurs spatiaux privés pour l'aider à concrétiser certains de ses plans actuels. À cette fin, la NASA et SpaceX ont participé à un projet de partage de données sans précédent qui bénéficiera à tous les deux.
Le projet a eu lieu le 21 septembre lorsque, après plusieurs tentatives, la NASA et la Marine américaine ont utilisé une série de caméras de suivi infrarouge pour capturer des images d'une des fusées réutilisables SpaceX Falcon 9 en vol. Les caméras ont enregistré la fusée lorsque le moteur du deuxième étage s'est allumé et que le premier étage, s'étant détaché et tombé, a rallumé ses moteurs pour se replier sur Terre pour un toucher zéro-g à la surface de la mer.
Les données résultantes sont partagées entre les deux parties et bénéficieront à toutes les deux.
Pour SpaceX, l'avantage se présente sous la forme d'informations détaillées fournies par la NASA sur les températures et les charges aérodynamiques sur la fusée Falcon 9, ce qui les aidera dans leurs efforts pour développer un système de fusée réutilisable. Pour la NASA, les ingénieurs ont la possibilité de collecter des données sur la rétro-propulsion supersonique qui pourraient un jour les aider à abaisser des charges utiles massives de plusieurs tonnes à la surface de Mars.
"Parce que les technologies nécessaires pour faire atterrir de grandes charges utiles sur Mars sont considérablement différentes de celles utilisées ici sur Terre, l'investissement dans ces technologies est essentiel", a déclaré Robert Braun, chercheur principal du projet Propulsive Descent Technologies (PDT) de la NASA et professeur au Georgia Institute. de la technologie à Atlanta. Il est également ancien technologue en chef de la NASA. «Il s'agit du premier ensemble de données haute fidélité d'un système de fusée tirant dans sa direction de déplacement tout en se déplaçant à des vitesses supersoniques dans des conditions pertinentes pour Mars. L'analyse de cet ensemble de données unique permettra aux ingénieurs système d'extraire des leçons importantes pour l'application et l'infusion de rétro-propulsion supersonique dans les futures missions de la NASA. »
La rétro-propulsion supersonique signifie essentiellement générer une poussée supersonique pour réduire la vitesse après l'entrée dans l'atmosphère. Outre l'aérofreinage, c'est l'un des moyens proposés pour faire atterrir des équipements lourds et des habitats sur Mars.
Braun n'est certainement pas étranger au concept. Après son retour à Georgia Tech, Braun - un spécialiste de l'entrée, de la descente et de l'atterrissage (EDL) - a travaillé avec des ingénieurs de l'université et de divers centres de la NASA pour élaborer une proposition de programme pour tester en vol ce concept.
À l'époque, la Direction de la mission des technologies spatiales (STMD) de la NASA a rejeté le plan parce qu'il était trop cher, mais l'agence a encore besoin d'un moyen de débarquer des charges utiles de plus de 20 tonnes si jamais elle veut monter une expédition humaine sur Mars. Et étant donné que la mission proposée doit avoir lieu dans les 16 prochaines années, plus ils obtiennent d'informations, mieux c'est.
En détail: l'approche de l'atterrissage sur Mars: les problèmes de l'atterrissage de grandes charges utiles à la surface de Mars
D'où la décision de s'associer à SpaceX. Fondamentalement, le projet PDT a conclu un accord pour utiliser des techniques d'imagerie infrarouge aéroportées - développées pour étudier la navette spatiale en vol après l'accident de Columbia - afin de recueillir des données sur la rétro-propulsion supersonique que SpaceX utilise actuellement pour son développement de lanceurs réutilisables.
Ce type de collaboration est sans précédent et, comme Braun l'a déclaré à Space Magazine par e-mail, il bénéficiera énormément aux deux participants:
«Il s'agit du premier ensemble de données haute fidélité d'un système de fusée tirant dans sa direction de déplacement tout en se déplaçant à des vitesses supersoniques dans des conditions pertinentes pour Mars. La synergie entre l'intérêt de la NASA pour l'amélioration de ses capacités d'entrée, de descente et d'atterrissage sur Mars et l'intérêt de Space X et le fonctionnement expérimental d'un système de transport spatial réutilisable ont fourni une occasion unique d'obtenir ces données à faible coût. L'analyse de cet ensemble de données unique permettra aux ingénieurs système d'extraire des leçons importantes pour l'infusion de la rétropropulsion supersonique dans les futures missions de la NASA qui pourraient un jour réduire les grandes charges utiles à la surface de Mars tout en fournissant à SpaceX des connaissances techniques pour faire avancer son développement d'un transport spatial réutilisable système."
Après des tentatives infructueuses d'imagerie de la fusée lors de deux missions précédentes - le 18 avril et le 14 juillet - le projet a réussi avec le vol CRS-4 le 21 septembre. Lancée la nuit, la NASA s'est appuyée sur deux avions - un WB-57 et un NP-3D Orion - équipés de capteurs infrarouges à ondes moyennes pour documenter la rentrée du premier étage de la fusée.
La première étape est la partie de la fusée qui est allumée au lancement et brûle pendant l'ascension de la fusée jusqu'à ce qu'elle soit à court de propulseur, point auquel elle est rejetée de la deuxième étape et retourne sur Terre. C'est lors de son retour, ou de sa descente, que la NASA a capturé des images infrarouges et haute définition de qualité et surveillé les changements dans le panache de fumée lorsque les moteurs étaient allumés et éteints.
Regardez la vidéo de la séquence:
Pour la NASA, la période du vol la plus pertinente pour les opérations futures au-dessus de Mars est survenue lorsque la première étape se déplaçait à environ Mach 2 000 à 45 000 mètres (100 000 à 150 000 pieds) au-dessus de la surface. Les deux capteurs infrarouges à ondes médianes - montés dans un porte-nez sur le WB-57 et en interne sur le NP-3D - étaient à environ 60 milles marins de la fusée lorsqu'elle a rallumé ses moteurs pour une rétro-propulsion supersonique.
Cela a produit des images brutes dans lesquelles la scène est apparue 1 pixel de large et 10 pixels de long, mais l'amélioration ultérieure par des spécialistes du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins a considérablement amélioré la résolution.
"L'intérêt de la NASA pour la construction de nos capacités d'entrée, de descente et d'atterrissage sur Mars et l'intérêt de SpaceX et le fonctionnement expérimental d'un système de transport spatial réutilisable ont permis l'acquisition de ces données à faible coût, sans mettre en place un projet de vol dédié", a déclaré Charles Campbell, Chef de projet PDT au Johnson Space Center de la NASA à Houston.
Les ingénieurs de la NASA et de SpaceX corrèlent maintenant ces données avec la télémétrie de l'entreprise depuis le lancement du 21 septembre du Falcon 9 d'un cargo Dragon vers la Station spatiale internationale pour apprendre exactement ce que le véhicule faisait en termes de mise à feu et de manœuvre du moteur lorsqu'il a généré les signatures recueillies par l'avion.
