JUICE, Artémis : pourquoi les fusées sont plus sensibles à la météo que les avions ?

La sonde JUICE devait partir ce 13 avril 2023 vers les lunes de Jupiter, mais il n’en est rien, car à cause de la foudre, le décollage est annulé. Ce n’est pas sans rappeler la première mission du programme Artémis : alors qu’elle devait partir le 14 novembre 2022, une tempête l’en a empêchée. Elle est finalement partie, sans encombre, quelques jours plus tard. Donc pas de panique pour JUICE, même si tout s’est joué à quelques minutes près : ce type de mission est très sensible à la météo.

Par exemple, pour Artémis, le matériel aurait été en capacité de supporter les vents violents et la pluie. Mais les risques demeuraient malgré tout trop élevés. Il peut paraître étonnant que le lancement d’un engin aussi imposant qu’une fusée soit si sensible au critère de la météo, alors que les avions peuvent parfois voler dans de mauvaises conditions. « Un avion est lourd, une fusée est bien plus sensible, explique à Numerama Christophe Bonnal, expert à la direction des lanceurs du Cnes. On ne peut pas se permettre de faire une fusée avec les mêmes technologies qu’un avion. Elle ne décollerait pas, car ce serait trop lourd. » Par conséquent, les lanceurs sont sensibles à plusieurs critères météorologiques. Les agences spatiales préfèrent ne transiger sur aucun d’entre eux. « On ne prend jamais de risque », confirme l’expert.

Ni trop chaud, ni trop froid

Surveiller les conditions météorologiques est d’abord crucial pour respecter les paramètres de mise en œuvre d’une fusée. « Dans le cas d’Artémis, il faut que la température soit supérieure à 5 °C, mais aussi inférieure à 35 °C. Sinon, les ergols [le carburant, ndlr] s’évaporent », détaille Christophe Bonnal.

Un exemple est malheureusement célèbre dans l’histoire de la conquête spatiale : la désintégration de la navette Challenger, le 28 janvier 1986. Les conditions climatiques étaient trop froides, ce qui a produit l’accident, dans lequel les sept membres de l’équipage ont perdu la vie. « Les joints d’étanchéité avaient gelé, rappelle l’expert. Cela avait généré la fuite de gaz chaud d’un des boosters, qui avait entraîné l’explosion du réservoir principal. »

Le vent : un critère clé pour lancer une fusée

Il ne suffit pas d’avoir les bonnes températures : il faut aussi se méfier du vent, lors du lancement tout particulièrement. « Au moment du décollage, la poussée est minimale. Par ailleurs, c’est le moment où l’on est le plus lourd. C’est donc le moment où l’accélération au décollage est la plus faible », détaille Christophe Bonnal. Autrement dit, le décollage est relativement lent. Or, « lorsqu’on décolle lentement, on est très sensible au vent latéral. Il peut générer des forces latérales, qui ne peuvent pas être compensées par les moteurs de la fusée. Dans le cas d’Artémis, ils sont limités à 15 mètres par seconde, soit 50 km/h. »

La force du vent n’est pas seulement vérifiée à proximité du pas de tir. On l’analyse aussi en altitude, jusqu’à 60 km, à l’aide de ballons sondes envoyés avant le décollage. Des radiosondages sont également effectués (en envoyant des ondes radio vers l’atmosphère, puis en analysant leur retour), pour déduire les vitesses du vent latéral. Non seulement le vent peut influencer la manière dont le lanceur se déplace, mais il peut aussi avoir un gros impact, si le décollage vient malheureusement à mal se passer. « Si le lanceur explose, il faut protéger les personnes au sol et les installations. » Cette protection doit absolument tenir compte du vent.

Si une fusée explose, les experts craignent 3 phénomènes, qui sont donc anticipés à chaque décollage. Christophe Bonnal nous les liste :

• « La projection lointaine et à grande vitesse de petits morceaux métalliques. » Pour cela, on établit un périmètre autour du lanceur, dans lequel le public n’a pas le droit de pénétrer (au Centre spatial guyanais, à Kourou, il est de 3 km) ;
• « La boule de feu lors d’une explosion peut être très chaude, on doit donc éviter de créer une onde de souffle chaude. » La zone sécurisée autour du lanceur sert aussi à prévenir ce danger.
• « Il peut y avoir un nuage toxique. Il ne vient pas forcément du lanceur lui-même, mais des satellites, qui ont souvent des carburants très toxiques, comme l’hydrazine. » Ici, le critère de la direction du vent est déterminant : il faut éviter que le vent soit dans la direction du public lors du lancement, pour ne pas envoyer cet éventuel nuage toxique vers lui.

Pour aller plus loin

Pourquoi Artémis I va faire tant de zigzags pour rejoindre la Lune ?

Les lanceurs sont insensibles aux coups de foudre (mais on ne sait jamais)

Qu’en est-il de la pluie ? Sur ce critère, les fusées ne sont pas si différentes des avions : une averse n’empêche pas forcément de partir (cela dit, on prend quand même des précautions, si les agences spatiales voient arriver un déluge ou une grosse tempête). Ce qui est craint, en revanche, ce sont les risques de grêle ou de foudre. Pour cela, les équipes se servent de moulins à champ, qui permettent de déterminer la variation du champ magnétique autour du pas de tir, jusqu’à plusieurs kilomètres. « Normalement, les lanceurs sont dimensionnés pour être insensibles à un coup de foudre, fait remarquer Christophe Bonnal. Mais, on ne joue pas avec le feu. Pour le SLS, la Nasa vérifie qu’il n’y a aucun risque de foudre dans les 18 kilomètres, lors du décollage. »

Les nuages dans lesquels pourrait passer la fusée en volant sont aussi surveillés étroitement. Il vaut mieux éviter de faire voyager un lanceur en plein milieu d’un gros cumulonimbus, où des grêlons de la taille d’une main humaine peuvent se déplacer à toute vitesse. Les agences n’hésitent donc pas à mettre en pause le compte à rebours d’un lancement, en attendant qu’un gros nuage se déplace un peu plus loin.

Enfin, il reste un type de météo à ne pas négliger : la météorologie spatiale, c’est-à-dire l’impact de l’activité du Soleil sur l’environnement de notre planète. Lors des lancements de fusées, « on vérifie que le Soleil est peu actif, pour éviter les perturbations du système électrique du lanceur. »

À chaque lancement de fusée, c’est le même protocole : tous ces critères météorologiques sont passés au crible. Si un seul paramètre n’est pas satisfaisant, alors il vaut mieux s’abstenir de lancer la fusée. « On peut très bien avoir un jour où tous les critères sont bons, mais on a un peu trop de vent, donc on ne lance pas », souligne Christophe Bonnal.

Abonnez-vous gratuitement à Artificielles, notre newsletter sur l’IA, conçue par des IA, vérifiée par Numerama !