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Cette page propose un commentaire du lancement d'Atlantis le 10 octobre 2002 ( mission STS-112 ) Au cours de cette mission, et pour la première fois, une caméra avait été montée sur le réservoir principal de la navette ( ET pour external tank ).

Cliquez ici pour accéder aux vidéos de lancements ( navette spatiale et lanceurs Delta II ) .

Même si elle semble s'éloigner des programmes de physique chimie, cette vidéo exceptionnelle permet de revoir un certain nombre de concepts étudiés en chimie en classe de troisième, quatrième et cinquième par un biais attrayant ( nature de l'atmosphère, combustion, changements d'états, formation du brouillard, ombre portée d'un objet, vitesse, forces, poids, trajectoire...).

Le hasard a voulu que cette navette soit lancée à une date et une heure telles que la navette tourne le dos au soleil pendant la phase propulsée de son vol. Cette circonstance permet de distinguer pendant toute la phase de vol, l'ombre portée sur la terre de la trainée de fumée produite par les moteurs de la navette.

Sur quelques-unes des captures d'écran qui suivent, la position de cette ombre portée est désignée par une petite flèche rouge telle que celle-ci : .

Lancement d'Atlantis - Pas de tir
Image Nasa

Etape 0 : Atlantis sur son pas de tir
( Video : de 0' 00'' à 0' 32'' )

De -38 secondes jusqu'à 6 secondes du décollage
Altitude : 0 m Vitesse : mach 0


Phase de préparation du lancement. A quinze secondes du décollage ( Video : 0' 23'' ), les turbopompes démarrent, les moteurs sont alimentés. En fontionnement nominal, les turbopompes déversent près de 500 kg de propergols par seconde dans les tuyères de la navette.
A dix secondes du décollage ( Video : 0' 28'' ), la phase finale de démarrage des moteurs cryogéniques est initiée, les trois moteurs vont être démarrés et vérifiés un par un un.

De petits panaches à la base de la navette témoignent des températures très basses des propergols ( -253°C pour le dihydrogène liquide ).

Lancement d'Atlantis - Allumage des moteurs cryogéniques
Image Nasa
Etape 1 : Allumage des moteurs cryogéniques
( Video : 0' 32'' )
A 6 secondes du décollage
Altitude : 0 m Vitesse : mach 0

Les trois moteurs sont allumés en séquence à un dixième de seconde d'intervalle. Leur poussée est portée au maximum et divers paramètres sont contrôlés. Les six secondes de cette étape sont critiques, ils constituent la dernière possibilité de suspension du lancement, tant que les boosters n'ont pas été allumés, le décollage peut être stoppé.

Les panaches d'eau issus de la combustion des propergols ( dihydrogène et dioxygène ) sont visibles en sortie des tuyères. A ce stade, les moteurs produisent 467 kg de vapeur d'eau par seconde.


Lancement d'Atlantis - Décollage
Image Nasa
Etape 2 : Allumage des boosters et décollage
( Video : 0' 38'' )
Temps de vol : 0 secondes
Altitude : 0 m Vitesse : mach 0

Les accélérateurs à poudre ou SRB pour ( Solid Rocket Booster ) sont allumés et sont libérés du pas de tir par la destruction de boulons explosifs. La navette décolle lentement sous leur poussée. Une tranchée de 15 mètres de profondeur creusée en dessous de la navette permet l'évacuation des gaz chauds de manière à épargner le véhicule et les installations de lancement. De plus, un système de pulvérisation d'eau permet de protéger les installations à la fois de la chaleur et de l'onde de choc acoustique. 200 tonnes d'eau sont ainsi pulvérisées à partir de l'allumage des boosters.

Les boosters utilisent de la poudre d'aluminium pour carburant et du perchlorate d'ammonium pour comburant. A l'allumage des boosters une épaisse fumée blanche est produite, elle due à la fois à la condensation de la vapeur d'eau et à l'oxyde d'aluminium produit par les boosters.


Lancement d'Atlantis - Vue sur le pas de tir
Image Nasa

Etape 3 : Le pas de tir
( Video : 0' 54'' )
Temps de vol : 15 secondes
Altitude : 800 m Vitesse : mach 0,3

Atlantis achève son passage sur le dos ( de manière à prendre la direction de l'est et à réduire les charges sur sa structure ). Le panache d'eau et d'oxyde d'aluminium produit par le décollage est clairement visible, il recouvre le pas de tir. On distingue le bord de mer en haut à droite de l'image.

Le passage sur le dos de la navette lui permet de ne faire subir à sa structure qu'une accélération positive, plus facile à supporter mécaniquement que l'accélération négative qu'elle subirait si elle volait sur le ventre.


Lancement d'Atlantis - Pas de tir
Image Nasa

Etape 4 : Condensation dans les vortex et réduction de la poussée
( Video : 1' 14'' )
Temps de vol : 36 secondes
Altitude : 3 300 m Vitesse : mach 0,70

Atlantis traverse un banc de nuages. La condensation de la vapeur d'eau fait apparaître un panache blanc derrière la cabine de la navette et sur le haut du booster droit.
Après 27 secondes de vol, la poussée des moteurs cryogéniques est réduite à 64 %, de même les boosters sont conçus pour réduire la poussée qu'ils fournissent au même instant.

De manière à réduire la pression dynamique sur sa structure, la navette vole à vitesse réduite dans les basses couches de l'atmosphère. Elle partage cette particularité avec les avions supersoniques qui n'atteignent leur vitesse maximale qu'à une altitude élevée.


Lancement d'Atlantis - Accélération
Image Nasa

Etape 5 : Moteurs à plein régime
( Video : 1' 37'' )
Temps de vol : 59 secondes
Altitude : 10 800 m Vitesse : mach 1,35

Les moteurs cryogéniques et les boosters fonctionnent de nouveau à leur régime nominal.L'accélération dans les couches gazeuses raréfiée est très importante, la navette va voir sa vitesse doubler en 19 secondes.
Le banc de nuages qui a été traversé à l'altitude de 3 000 m est maintenant clairement visible.

Bien que la poussée fournie par les moteurs soit la même que celle disponible au décollage, le bruit nous parvient affaibli en raison de la raréfaction de l'atmosphère.


Lancement d'Atlantis - Vue sur la Floride
Image Nasa

Etape 6 : La terre, un instant avant l'éjection des boosters
( Video : 2' 38'' )
Temps de vol : 2 minutes 0 seconde
Altitude : 47 000 m Vitesse : mach 3,93

Deux secondes avant l'éjection des boosters, la rotondité de la terre est bien visible. On devine derrière la navette la péninsule floridienne sous les nuages et à en haut à droite de l'image une île appartenant à l'archipel des Bahamas. La navette spatiale file plein est vers l'océan atlantique.

La frange bleue visible au dessus de la surface de la terre est l'atmosphère. Dans cette situation, sa minceur est évidente. Le petit cercle noir visible au sommet du booster est une fusée de séparation. Lorsque le booster va être ejecté, les gaz dirigés sur la caméra vont l'aveugler.


Lancement d'Atlantis - Ejection des boosters
Image Nasa

Etape 7 : Ejection des boosters
( Video : 2' 40'' )
Temps de vol : 2 minutes 2 secondes
Altitude : 47 000 m Vitesse : mach 3,93

Les boosters, qui ont épuisé leur carburant et leur comburant, sont éjectés. Courrant sur leur erre, ils vont atteindre l'altitude de 65 000 m avant de retomber, suspendus à des parachutes, à 230 km de leur point de lancement. Les boosters, récupérés en mer sont réutilisés après une série de tests sévères. C'est une avarie au booster droit qui avait provoqué la destruction de la navette Challenger en janvier 1986.

Les gaz produits par les fusées de séparation sont bien visibles en haut du booster droit.


Lancement d'Atlantis - Caméra aveuglée
Image Nasa
Etape 8 : Atlantis sans booster
( Video : 2' 52'' )
Temps de vol : 2 minutes 14 secondes
Altitude : 50 000 m Vitesse : mach 4

Les boosters se sont séparés de la navette. Nous n'en verrons pas plus, la caméra est couverte de glace issue des produits de combustion des fusées de séparation des boosters. La caméra devait fonctionner jusqu'à la destruction du réservoir externe dans l'atmosphère. La maladresse ( ? ) d'un ingénieur qui l'a placée à un mauvais endroit nous en privera.

Les moteurs cryogéniques de la navette vont encore fonctionner pendant plus de 6 minutes pour amener la navette à une altitude de 108 km et à une vitesse de 26 700 km/h pour l'insertion en orbite..

Cliquez ici pour accéder aux vidéos de lancements ( navette spatiale et lanceurs Delta II ) .


  Mon petit web, Enseignement des sciences physiques et informatique, Bruno Brolis, 1997-2010.