La NASA étudie une mission privée pour booster l’orbite de Hubble. Est-ce que ça en vaut la peine?

Depuis plus de trois décennies, le télescope spatial Hubble innove en astronomie, en cosmologie et en sciences planétaires, offrant des résultats que peu d’installations, voire aucune, peuvent égaler, et encore moins surpasser. Aucun autre observatoire orbital n’a réussi à atteindre des performances aussi élevées et constantes pendant tant d’années, grâce à une série de missions de réparation et d’entretien par des astronautes de la NASA.

La NASA a mené cinq missions de navette spatiale vers Hubble en orbite terrestre basse entre 1993 et ​​2009 pour mettre à niveau les instruments scientifiques, remplacer les systèmes défaillants et renforcer l’orbite de Hubble, qui se désintègre naturellement au fil du temps en raison du frottement contre les minces étendues extérieures de l’atmosphère terrestre . Les missions d’entretien ont cessé à la fin du programme de la navette spatiale, laissant Hubble dans une descente lente mais régulière vers la Terre. Sans autre intervention, les responsables de la NASA affirment que le télescope a 50% de chances de retomber dans l’atmosphère d’ici 2037.

Maintenant, cependant, un nouvel espoir pour Hubble émerge du domaine des vols spatiaux commerciaux. L’entrepreneur et astronaute privé Jared Isaacman, qui se prépare pour son deuxième des quatre vols achetés à SpaceX, veut piloter l’une des capsules Dragon de la société vers Hubble pour booster son orbite – dans un petit qui a coûté aux contribuables. “Je pense que c’est une excellente chose à faire pour la science et la recherche dans le monde”, a déclaré Isaacman. Scientifique Américain.

Le rendez-vous proposé ferait partie du programme Polaris financé et dirigé par Isaacman, qui devrait aboutir au premier voyage en équipage à bord de Starship, un énorme système de transport spatial polyvalent et réutilisable actuellement développé par SpaceX. Pour la mission de lancement Polaris, dont le lancement est prévu en mars 2023 à bord du vaisseau spatial Dragon, Isaacman et trois coéquipiers prévoient d’effectuer une sortie dans l’espace – une première pour des astronautes privés – et de battre le record de haute altitude pour un vaisseau spatial avec équipage en orbite terrestre, fixé en 1966 par Gémeaux 11.

La NASA est profondément investie dans SpaceX, une entreprise qui domine rapidement l’industrie mondiale des vols spatiaux. Lorsque l’agence a passé son cinquième et dernier appel de service de navette spatiale à Hubble en mai 2009, SpaceX était à un an du premier vol de sa fusée Falcon 9 et à trois ans du premier amarrage de la capsule Dragon à l’espace international. Station. Aujourd’hui, SpaceX approche de son 200e lancement, dont 70 % sur des fusées qui ont été récupérées et refusionnées. Les capsules Dragon ont accosté à la station 33 fois avec du fret et de l’équipage, y compris une charte privée pour Axiom Space, basé à Houston. Et en 2021, SpaceX a également terminé une mission Dragon avec équipage en vol libre, le premier vol spatial d’Isaacman, nommé Inspiration4.

Après le California Institute of Technology, qui gère le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, l’agence spatiale américaine dépense désormais plus d’argent pour SpaceX – plus de 2 milliards de dollars pour le seul exercice 2022 – que toute autre organisation. En plus des trajets de fret en station et des vols de ferry avec équipage, SpaceX, dirigé par l’entrepreneur technologique Elon Musk, détient des contrats avec la NASA pour lancer des projets scientifiques hautement prioritaires, y compris la mission Europa Clipper de plusieurs milliards de dollars; vol cargo dans l’espace cislunaire; et une démonstration des services de transport basés sur Starship pour atterrir des astronautes sur la surface lunaire dans le cadre du programme Artemis de l’agence.

Au-delà de la NASA, SpaceX fournit des services de lancement à l’armée américaine, aux clients commerciaux et aux gouvernements étrangers. La société développe, lance et exploite également son propre service à large bande basé dans l’espace, Starlink, qui est déjà la plus grande constellation de satellites au monde. Plus de 3 000 satellites Starlink sont désormais en orbite terrestre basse et SpaceX a obtenu l’approbation de la Federal Communications Commission pour étendre le réseau avec près de 9 000 autres.

Cette photo du 24 avril 2021 montre le SpaceX Crew Dragon Endeavour à l’approche de la Station spatiale internationale. Crédit : NASA

C’est pourquoi, lorsque SpaceX et Isaacman ont construit une mission Dragon vers Hubble, la NASA a pris la proposition au sérieux. Dans un premier temps, l’agence spatiale a signé le 22 septembre un accord Space Act non financé avec SpaceX pour lancer une étude de faisabilité de six mois. “Nous travaillons tout le temps sur des idées folles”, a déclaré le scientifique en chef de la NASA, Thomas Zurbuchen, aux journalistes lors d’une conférence téléphonique le 29 septembre. “Nous devons toujours repousser les limites, et c’est vraiment convaincant.”

La NASA s’attend à ce que sa dernière mission de service de navette vers Hubble prolonge la durée de vie de l’observatoire jusqu’en 2014, date à laquelle son successeur, le télescope spatial James Webb (JWST), devrait être lancé. Bien que JWST ne vole pas avant décembre 2021, Hubble continue. La NASA s’attend maintenant à ce que Hubble reste opérationnel dans les années 2030 sans aucune mission d’entretien supplémentaire. « Nous pouvons prévoir ce que [the] des problèmes sont susceptibles de survenir et commencez à travailler sur ces problèmes tôt », a déclaré Patrick Crouse, chef de projet Hubble au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland.

Par exemple, les ingénieurs ont développé des techniques pour pointer Hubble et se verrouiller sur des cibles même lorsque le matériel de guidage embarqué supplémentaire tombe en panne. L’observatoire a actuellement trois de ses six gyroscopes d’orientation des engins spatiaux en service, bien que tous les autres aient des conceptions améliorées et plus stables que celles qui ont été fermées.

“Nous avons beaucoup de composants qui ont dépassé leur durée de vie prévue pour la dose de rayonnement ou différents problèmes qui peuvent les faire échouer. Nous avons une bonne quantité de redondance… et nous supposons qu’en raison du rayonnement, nous pouvons voir une certaine dégradation , mais il s’agira d’une défaillance gracieuse, et non soudaine, des systèmes », a déclaré Crouse. “Je pense que c’est une course de chevaux, si on peut le faire dans les années 2030, entre les gyroscopes et les bons capteurs de guidage”, a-t-il ajouté.

L’orbite inquiétante de Hubble est une autre affaire. Le télescope a dérivé de plus de 30 kilomètres depuis son dernier coup de pouce en 2009, lorsque la dernière mission d’entretien de la NASA l’a élevé à une altitude de 564 kilomètres.

SpaceX propose de propulser Hubble sur une orbite plus élevée quelque part entre 600 et 610 kilomètres au-dessus de la Terre. L’étude, qui sera supervisée par Barbara Grofic, responsable de programme de la division des projets d’astrophysique de la NASA Goddard, examinera les capacités techniques de Dragon et les risques potentiels pour Hubble.

L’équipe d’étude de six membres, entièrement composée de Goddard, nommée le 19 octobre, examinera également les services supplémentaires potentiels que Dragon pourrait fournir au-delà de l’élévation de l’orbite de Hubble. “Nous ne regardons rien de particulier pour le moment”, a déclaré Crouse.

Dragon n’est pas le seul vaisseau spatial américain capable d’atteindre Hubble. Northrop Grumman, Boeing et Sierra Space ont ou développent des engins spatiaux adaptés aux missions en orbite terrestre basse. Il y a quelques années, la NASA étudiait le vol d’une de ses propres capsules Orion avec Hubble. “Nous examinerons toutes les options qui sont dans l’intérêt du contribuable”, a déclaré Zurbuchen lors du briefing du 29 septembre.

Ne sachant pas ce que l’avenir nous réserve, alors que la NASA démantèle le programme de navette, elle jette également les bases pour que d’autres engins spatiaux visitent Hubble. L’équipe d’entretien final a équipé le télescope d’un anneau d’amarrage et de cibles de navigation afin qu’un véhicule sans bras robotisé puisse se fixer directement à Hubble. (Les missions de la navette ont saisi le télescope avec un bras de 15 mètres de long, puis ont monté l’observatoire sur une plate-forme de travail dans la soute de l’orbiteur pour l’entretien par les astronautes en sortie dans l’espace.)

À tout le moins, la NASA a estimé qu’à la fin de sa vie, Hubble devrait être revisité, mais pas nécessairement par des astronautes. Le but d’un autre rendez-vous est d’installer un module de propulsion pour guider la descente du télescope dans l’atmosphère ou le propulser sur une orbite cimetière stable à haute altitude. Que Hubble tombe sur Terre ou reste en l’air, une telle mission minimiserait les risques de dommages collatéraux dus à la disparition du télescope.

“Nous devons aller à Hubble dans les 15 prochaines années environ parce que vous voulez avoir une entrée contrôlée ou un coup de pouce”, a déclaré Scott Altman, un ancien astronaute qui a commandé les deux dernières missions d’entretien de Hubble.

“L’essentiel est de ne pas faire de mal d’abord. Nous avons un excellent observatoire là-haut maintenant », a déclaré Altman, qui est maintenant président d’ASRC Federal, basé à Beltsville, dans le Maryland, un cabinet de conseil technique et un fournisseur de services. « La chose que j’ai apprise plus que tout en allant à Hubble est : Prenez votre temps . Lentement mais surement, on réussit.”

La NASA pourrait décider de transmettre la proposition de SpaceX. Hubble fonctionne bien et sa désintégration orbitale n’est pas un problème particulier. Même si une mission Dragon vers Hubble s’avère techniquement faisable et relativement peu risquée, l’observatoire peut rencontrer un problème qui l’empêche de voler en dehors du calendrier du programme Polaris.

L’ancien astronaute et chef scientifique de la NASA John Grunsfeld, un astronome qui a participé aux trois dernières missions d’entretien de Hubble, a déclaré qu’un programme raisonnable pourrait être que la NASA utilise un vol de reboost Dragon pour collecter des données pour un futur appel de service du Dragon, Starship ou un autre véhicule.

“L’une des discussions que j’ai eues avec SpaceX il y a longtemps était d’utiliser le Starship – il a la capacité, vous pouvez ajouter des sas, de nouveaux instruments et d’autres choses importantes – pour obtenir le Hubble, le ramener, le remettre à neuf et le ramener . encore une fois », a déclaré Grunsfeld.

“Je n’ai pas creusé dans les détails de bas niveau, mais je pense qu’un reboost Dragon est assez peu risqué, si c’est tout ce qu’ils vont faire”, a-t-il ajouté. “Il y a un risque que votre quai soit trop rigide pour que vous puissiez casser quelque chose, comme un panneau solaire. Hubble n’est pas conçu pour être aussi stable que la Station spatiale internationale.”

Isaacman a ajouté: “Il y a beaucoup de choses auxquelles réfléchir. Je pense que l’objectif principal est de savoir comment vous pouvez laisser Hubble en toute sécurité dans un état plus sain qu’il ne l’est actuellement.”

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