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Exploration spatiale
9 avril 2026
L'équipage d'Artemis II devra affronter une température de 3 000 °C lors de sa rentrée atmosphérique. Un expert en hypersonique explique comment il y survivra.
Par Chris James, The Conversation
Édité par Gaby Clark, relu par Andrew Zinin
Notes de la rédaction
The GIST
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Crédit : NASA
Après avoir mené à bien leur mission lunaire, l'équipage d'Artemis II s'apprête à rentrer sur Terre.
Les quatre astronautes ont établi un nouveau record de distance parcourue par l'homme, atteignant une distance maximale de 406 771 kilomètres de notre planète.
Leur voyage de retour culminera avec une rentrée atmosphérique à grande vitesse, hypersonique et extrêmement chaude, avant que leur vaisseau spatial n'amerrisse dans l'océan Pacifique, au large des côtes californiennes, vers 20 h, heure locale, le 10 avril.
La rentrée atmosphérique sera le dernier défi que l'équipage devra relever au cours de sa mission épique de dix jours. Elle comporte de nombreux dangers, mais leur vaisseau spatial est équipé d'une panoplie de technologies pour assurer leur sécurité.
Une rentrée atmosphérique ultra-rapide
La capsule Orion transportant les astronautes d'Artemis II se déplacera à plus de 11 km/s (40 000 km/h) lors de sa rentrée dans l'atmosphère terrestre. C'est 40 fois plus rapide qu'un avion de ligne.
Les quatre astronautes d'Artemis II ont établi un nouveau record de distance parcourue par l'homme, atteignant une distance maximale de 406 771 kilomètres de notre planète. Crédit : NASA
Si l'on considère plutôt l'énergie cinétique, c'est-à-dire l'énergie qu'un objet possède du fait de son mouvement, lors de sa rentrée atmosphérique, la capsule Orion aura près de 2 000 fois plus d'énergie cinétique par kilogramme qu'un avion de ligne.
Comme tout engin spatial rentrant sur Terre, il devra ralentir et réduire son énergie cinétique à un niveau quasi nul afin que les parachutes puissent se déployer et qu'il puisse atterrir en toute sécurité.
Les engins spatiaux réduisent leur énergie cinétique en effectuant une rentrée atmosphérique contrôlée à travers la haute atmosphère terrestre, où ils utilisent la résistance de l'air comme frein pour décélérer.
Contrairement à un avion, généralement conçu pour être aérodynamique et minimiser la résistance de l'air afin de réduire la consommation de carburant, les engins spatiaux en rentrée atmosphérique font l'inverse. Ils sont conçus pour être aussi peu aérodynamiques que possible afin de maximiser la résistance et de faciliter leur ralentissement.
Cette décélération lors de la rentrée atmosphérique peut être extrêmement brutale.
La décélération et l'accélération sont généralement exprimées en forces g, ou « g » en abrégé. Il s'agit de la force de décélération ou d'accélération divisée par l'accélération de la pesanteur terrestre. Un pilote de Formule 1 subit plus de 5 g en virage, ce qui est proche de la force maximale qu'un être humain peut supporter sans perdre connaissance.
Les quatre astronautes d'Artemis II ont établi un nouveau record de distance parcourue par l'homme, atteignant une distance maximale de 406 771 kilomètres de notre planète. Crédit : NASA
Les petites capsules de rentrée atmosphérique non habitées, comme la capsule OSIRIS-REx de la NASA qui a rapporté des échantillons de l'astéroïde Bennu, pénètrent dans l'atmosphère et décélèrent rapidement. Ces rentrées sont très rapides, en moins d'une minute. Cependant, les forces g peuvent alors dépasser 100 g, ce qui est acceptable pour les véhicules robotisés, mais pas pour les humains.
Les véhicules habités, comme la capsule Orion de la NASA, utilisent la portance pour ralentir la rentrée atmosphérique. Cela réduit les forces g à des niveaux plus supportables pour l'homme et permet à la rentrée de durer plusieurs minutes.
Courriel
Une rentrée atmosphérique à très haute température
La capsule Orion rentrera dans l'atmosphère à plus de 30 fois la vitesse du son.
Une onde de choc enveloppera le vaisseau spatial, créant des températures de l'air de 10 000 °C ou plus, soit environ deux fois la température de la surface du Soleil.
Cette chaleur extrême transforme l'air traversant l'onde de choc en un plasma électriquement chargé. Ce phénomène bloque temporairement les signaux radio, empêchant ainsi les astronautes de communiquer pendant les phases les plus critiques de leur descente.
Assurer une rentrée atmosphérique en toute sécurité
Les engins spatiaux survivent à l'environnement extrêmement hostile de la rentrée atmosphérique grâce à une conception minutieuse de leurs trajectoires, minimisant ainsi l'échauffement.
L'engin embarque également un système de protection thermique. Il s'agit en quelque sorte d'une couverture isolante qui protège l'engin spatial, son équipage et sa cargaison des flux hypersoniques violents à l'extérieur.
Le système de protection thermique est conçu sur mesure pour le véhicule et sa mission. Des matériaux plus résistants à la chaleur sont utilisés sur les surfaces les plus exposées aux conditions environnementales extrêmes, et leur épaisseur est également ajustée avec précision.
Ces matériaux sont conçus pour devenir incandescents et se dégrader lors de la rentrée atmosphérique, tout en résistant à la chaleur. Cette incandescence permet également de renvoyer la chaleur vers l'atmosphère au lieu de la laisser être absorbée par l'engin spatial.
Grâce à cette conception précise, Artemis peut traverser l'air à 10 000 °C tout en maintenant une température maximale de surface de son bouclier thermique d'environ 3 000 °C.
La plupart des engins spatiaux sont protégés par des matériaux ablatifs. Ces boucliers thermiques sont généralement fabriqués en fibre de carbone et à partir d'une colle appelée résine phénolique.
Ces boucliers thermiques ablatifs absorbent l'énergie et injectent un gaz relativement froid dans le flux d'air à la surface du véhicule, contribuant ainsi à son refroidissement.
Le matériau utilisé pour le bouclier thermique ablatif de la capsule Orion est appelé AVCOAT. Il s'agit d'une version du matériau qui a protégé la capsule Apollo lors de son retour de la Lune à la fin des années 1960 et au début des années 1970.
Bien que la mission Artemis I – un vol d'essai sans équipage – ait été un franc succès, l'ablation du bouclier thermique lors de la rentrée atmosphérique a été beaucoup plus importante que prévu. De larges fragments de matériau se sont détachés du bouclier thermique à certains endroits.
Après de longues inspections et analyses, les ingénieurs ont décidé d'utiliser le même type de bouclier thermique pour la mission Artemis II.
Ils pensent qu'Artemis I a perdu des morceaux de son bouclier thermique à cause d'une accumulation de pression à l'intérieur du matériau lors de la phase de rentrée atmosphérique, où le vaisseau a quitté l'atmosphère pour se refroidir avant d'effectuer une seconde rentrée et d'atterrir.
Pour Artemis II, les ingénieurs ont décidé de modifier légèrement la trajectoire afin de toujours utiliser la portance, mais avec une phase de rentrée atmosphérique moins marquée.
C'est incroyable de voir ce que la NASA et les astronautes ont accompli jusqu'à présent dans le cadre de cette mission. Mais comme beaucoup d'autres, je serai soulagé de les voir rentrer sains et saufs sur Terre.
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RESUME
L'équipage d'Artemis II sera confronté à des températures de 3 000 °C lors de la rentrée atmosphérique. Un expert en hypersonique explique comment il survivra.
L'équipage d'Artemis II sera soumis à des conditions extrêmes lors de la rentrée atmosphérique. La capsule Orion rencontrera des températures atmosphériques dépassant les 10 000 °C et la surface du bouclier thermique avoisinera les 3 000 °C. La sécurité est assurée par un bouclier thermique ablatif de conception précise (AVCOAT) et par des ajustements de trajectoire permettant de gérer la chaleur et les forces G, ce qui permettra à l'équipage de survivre à la descente hypersonique.
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COMMENTAIRES
Mes lecteurs savent que la rentrée d'Artemis II s e'éroulé suivant les prévisions et ccet article nous donne quelques précisions techniques interessantes mais ce n'est pas sur ces points que je désire attirer votre attention ....C'est sur les risques encourus lors de la durée du voyage ..voyage d'une durée possible totale de 9 à 13 jours.
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Quels sont les principaux types de rayonnement émis par le Soleil ?En période calme voici les
tpes de rayons ultraviolets
Les UVA ont une longueur d'onde de 320 à 400 nm. ...
Les UVB ont une longueur d'onde de 280 à 320 nm . ...
Les UVC ont une longueur d'onde de 100 à 280 nm et sont les rayons UV qui ont le plus d'énergie.
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Mais meme
pndant les périodes de faible activité, des phénomènes insaisissables déclenchent une augmentation des émissions de rayons gamma énergétiques. Cette humeur explosive inopinée de notre Soleil laisse entrevoir des mécanismes encore inconnus liés à son champ magnétique ou la présence de matière exotique. Or la capsule n est pas spécifiquement protégée contre les gammas .
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Key concepts
Space & astrophysical plasmaShocks
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