Mercury (vaisseau spatial)

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Vaisseau Mercury
Fiche d'identité
Organisation Drapeau des États-Unis NASA
Constructeur McDonnell
Type de vaisseau Vaisseau spatial habité
Lanceur Mercury-Redstone, Atlas
Base de lancement Cape Canaveral
Premier vol 21 août 1959
Nombre de vols 6
Statut Retiré du service
Version décrite Mercury-Atlas 6
Caractéristiques
Hauteur 3,34 m.
Diamètre 1,89 m.
Masse totale 1,5 t.
Source énergie Batteries
Atmosphère Oxygène
Atterrissage en mer
Performances
Destination orbite basse
Équipage 1
Volume pressurisé
Espace habitable 1,7 m³
Delta-V 0 m/s
Autonomie 1 jour
Puissance électrique kWh
Type d'écoutille néant
Lancement de Mercury 6 par une fusée Atlas

Le vaisseau spatial Mercury est le premier véhicule spatial américain à avoir été utilisé pour envoyer un homme dans l'espace. Il est développé dans le cadre du programme Mercury qui tente de rattraper dans l'urgence l'avance prise par les soviétiques dans le domaine du vol spatial habité avec le programme Vostok.

La capsule Mercury est un vaisseau spatial de taille et de masse particulièrement réduite (1,5 tonne) car la capacité de lancement des fusées américaines disponibles à l'époque est faible. De forme conique et conçu pour accueillir un seul astronaute, il est doté de moteurs lui permettant de s'orienter dans l'espace ainsi que de rétrofusées pour sa rentrée dans l'atmosphère. À la base du cône un bouclier thermique constitué d'un matériau ablatif permet au vaisseau de résister à la température engendrée par sa rentrée atmosphérique à très grande vitesse dans les couches denses de l'atmosphère. Une tour de sauvetage située au sommet du vaisseau doit permettre d'écarter la capsule Mercury en cas de défaillance de la fusée durant la phase propulsée. Le vaisseau Mercury est conçu pour amerrir en pleine mer.

Le premier vol avec équipage a lieu en 1958, quelques jours après la création de l'agence spatiale américaine de la NASA et son dernier vol a lieu en 1963. Six vols spatiaux habités et 19 vols sans astronaute ont lieu entre 1959 et 1963 : deux vols suborbitaux lancés par une fusée Mercury-Redstone et quatre vols orbitaux lancés par une fusée Atlas. Les capacités du vaisseau Mercury sont trop limitées pour les missions que la NASA envisage dans la perspective du programme Apollo. Le vaisseau Mercury est abandonné à compter de 1964 au profit du vaisseau Gemini.

Développement[modifier | modifier le code]

Un groupe de 35 ingénieurs a été réuni en 1955 pour former le Space Task Group dont l'objectif est de définir un cahier des charges techniques pour le premier vaisseau spatial habité américain. Celui-ci rédige des spécifications préliminaires pour le vaisseau Mercury qui sont envoyées fin octobre 1958 à une quarantaine de sociétés et une réunion a lieu début novembre pour un échange d'idées sur la conception du vaisseau. Au cours des débats, Maxime Faget précise que toute proposition est recevable dans la mesure où elle porte sur un vaisseau sans surface portante, doté de rétrofusées et d'un bouclier thermique de type « puits de chaleur ». Un cahier des charges de 50 pages est envoyé mi-novembre aux 19 sociétés intéressées pour une réponse attendue mi-décembre[1].

Huit sociétés sont qualifiées sur la base de leur proposition technique par Langley. Début janvier l'État-major de la NASA choisit parmi ces finalistes MacDonnell pour sa capacité à mener un projet de cette envergure et à son absence d'engagement sur d'autres projets prioritaires (critère qui disqualifie l'autre finaliste Grumman). Le contrat initial signé peu après par la NASA et McDonnell prévoit un coût estimé à 18,3 millions de dollars auquel s'ajoute 1,15 M$ d'honoraires mais il est profondément modifié par la suite : le besoin initial de 12 capsules Mercury identiques devient finalement 20 capsules personnalisées pour chaque mission[2].

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Pour pouvoir être lancée par les fusées américaines, à l'époque peu puissantes, la capsule Mercury est un vaisseau spatial de taille réduite. En partant de la base du vaisseau lorsqu'il est posé sur son lanceur, on trouve successivement le container dans lequel sont logés principalement les rétrofusées faisant saillie sur le bouclier thermique en forme de soucoupe qui protège l'arrière de la cabine pressurisée de forme conique. Au sommet du cône, on trouve d'abord le compartiment cylindrique des parachutes, puis le compartiment de l'antenne. La capsule est coiffée par la tour de sauvetage qui est larguée en vol.

Les dimensions du vaisseau, qui pèse 1,5 tonne, ce qui en fait le plus léger emportant un être humain, en 2015, ont été calculées au plus juste à partir de la taille de la couchette moulée de l'astronaute (diamètre extérieur maximum de 1,89 mètre à la base du cône). Celui-ci y est sanglé les genoux pliés pour mieux résister à l'accélération qui culmine à 11 g durant la rentrée atmosphérique. L'astronaute, qui est adossé à la base du cône, dispose d'un espace pressurisé de 1,7 . Face à lui, ainsi qu'à sa droite et à sa gauche, se trouvent les panneaux de contrôle qui lui permettent de surveiller les principaux paramètres de son vaisseau (énergie électrique, fonctionnement des moteurs, environnement) et d'effectuer sa navigation. Dans le prolongement de son bras gauche se trouve la manette d'interruption de mission tandis qu'avec sa main droite il peut modifier manuellement l'orientation du vaisseau dans l'espace en utilisant une manette qui contrôle les petits moteurs-fusées de tangage, roulis et lacet[3].

Un hublot d'observation est placé sur le flanc du cône face à l'astronaute mais celui-ci utilise également un périscope qui lui permet d'observer la surface de la Terre pour les calculs de navigation. Avant le lancement, l'astronaute s'installe dans sa couchette en pénétrant par l'écoutille placé à sa droite. Après l'amerrissage, la procédure prévoit que le vaisseau soit héli-treuillé avec l'astronaute à bord. S'il doit évacuer le vaisseau avant l'arrivée de l'équipe de récupération, l'astronaute doit utiliser une deuxième écoutille située au sommet du cône car la première située très bas au-dessus de l'eau est facilement submergée comme l'a démontré la perte de la capsule Mercury 4. Le sommet du cône, qui a une forme cylindrique, contient les parachutes principal et de réserve, le parachute pilote et deux des moteurs d'orientation. Un deuxième compartiment cylindrique situé au-dessus du premier et de diamètre inférieur contient l'antenne utilisée pour les télécommunications, ainsi que des capteurs d'horizon[4].

La structure du vaisseau est constituée d'une double coque construite pour l'essentiel en titane : la coque pressurisée interne et la coque externe chargée d'assurer la protection thermique lors du lancement et surtout durant la rentrée atmosphérique, lorsque le frottement contre les couches denses de l'atmosphère engendre des températures de plusieurs milliers de degrés. Le vaisseau pénètre dans l'atmosphère la base du cône en avant. C'est donc cette partie qui supporte les plus fortes contraintes thermiques. Un bouclier thermique constitué d'un matériau ablatif recouvre cette section de la coque[5]. Un ensemble de trois petites rétrofusées de 450 kg de poussée est attaché par des sangles par-dessus le bouclier ; ces fusées sont allumées successivement durant dix secondes pour ralentir le vaisseau afin de déclencher la rentrée dans l'atmosphère. Compte tenu de son importance pour la réussite de la mission, le système est redondant ; la mise à feu d'une seule fusée permet d'effectuer le changement de trajectoire[6].

La tour de sauvetage[modifier | modifier le code]

Le bouclier thermique et le container des rétro-fusées durant des tests

En cas de défaillance du lanceur au décollage ou dans les premières phases du vol, le vaisseau devait pouvoir être écarté le plus rapidement possible du lanceur pour lui permettre d'échapper aux conséquences d'une explosion. La tour de sauvetage, conçue par Maxime Faget, est constituée d'un propulseur à propergol solide de 25 tonnes de poussée doté de trois tuyères et monté au sommet d'un échafaudage de poutrelles métalliques lui-même placé au sommet du vaisseau Mercury. Si une situation catastrophique est détectée, le système d'interruption de mission active la tour de sauvetage. Le propulseur à poudre est mis à feu durant 1 seconde et arrache la capsule à la fusée pour l'en éloigner. Un deuxième petit propulseur à poudre situé sous le premier de 400 kg de poussée est utilisé pour détacher la tour de sauvetage, une fois que celle-ci a rempli son office[7],[8].

Le système pouvait être déclenché manuellement, soit par l'astronaute, soit par les contrôleurs au sol[9], mais certaines défaillances en vol pouvaient conduire à une catastrophe avant que le système d'interruption puisse être déclenché manuellement[10]. Aussi un réseau de capteurs ausculte en permanence au lancement et durant le vol les paramètres de fonctionnement de la fusée et peut déclencher automatiquement la mise à feu de la tour de sauvetage[11]. Les cas de déclenchement automatique sont les suivants :

  • Modification de l'angle de la fusée par rapport à la trajectoire prévue supérieure à une valeur programmée[12]
  • Vitesse angulaire dans l'un des trois axes excessive[13]
  • Chute de la pression dans la chambre de combustion du moteur-fusée inférieure à un seuil critique[14]
  • Perte de l'alimentation électrique du système de contrôle en vol[15]
  • Perte générale de l'alimentation électrique (y compris du système d'interruption de mission), pouvant être une indication d'un incident majeur[16].

Galerie[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) This New Ocean: A History of Project Mercury - Calling for a Capsule Contractor
  2. (en) This New Ocean: A History of Project Mercury - Awarding the Prime Contract
  3. Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule p. 1-12
  4. Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule p. 2-11
  5. Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule p. 2-4
  6. Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule p. 8-1
  7. Mercury project summary
  8. Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule p. 6-7
  9. The Mercury-Redstone Project, p. 5-10, 5-11, 9-4.
  10. The Mercury-Redstone Project, p. 5-2, 9-4.
  11. The Mercury-Redstone Project, p. 5-1, 5-2, 9-4.
  12. The Mercury-Redstone Project, p. 5-3, 5-6, 5-17, 5-19.
  13. The Mercury-Redstone Project, p. 5-3, 5-6, 5-17, 5-23.
  14. The Mercury-Redstone Project, p. 5-3, 5-6.
  15. The Mercury-Redstone Project, p. 5-3, 5-6, 5-17.
  16. The Mercury-Redstone Project, p. 5-3, 5-6, 5-10.

Sources[modifier | modifier le code]

  • (en) Loyd S. Swenson Jr., James M. Grimwood, Charles C. Alexander (NASA), This New Ocean: A History of Project Mercury, (lire en ligne) Histoire du programme Mercury avec le recul permis par la date de publication (document NASA n° Special Publication—4201)
  • (en) NASA, Mercury project summary including results of the fourth manned orbital flight, (lire en ligne) Compilation de documents traitant des différents aspects du programme Mercury rédigés par chaque spécialiste (document NASA n° Special Publication—45)
  • (en) James M. Grimwood (NASA), Projet Mercury a chronology, (lire en ligne) Histoire chronologique du programme Mercury (document NASA n° Special Publication—4001)
  • (en) NASA, The Mercury-Redstone project, (lire en ligne) Synthèse sur le programme de lanceur Mercury-Redstone [PDF]
  • (en) NASA, Project Mercury familiarization manuel : Manned satellite capsule, (lire en ligne) Manuel décrivant le vaisseau Mercury (NASA) [PDF]
  • Patrick Maurel, L'escalade du Cosmos, Bordas,
  • (en) Ben Evans, Escaping the bonds of Earth : the fifties and the sixties, Berlin New York Chichester, UK, Springer Published in association with Praxis Pub, coll. « books in space exploration », , 493 p. (ISBN 978-0-387-79093-0, OCLC 261924762, présentation en ligne)
    Histoire des missions habitées russes et américaines avant le programme Apollo

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]



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