FuturScience

Série sur les Robots Français – Poppy, un robot humanoïde français open-source

Dans la suite de notre « Série sur les Robots Français » nous vous présentons Poppy un robot français entièrement open-source développé par le Flower Lab, qui réunit l’INRIA et l’Ensta ParisTech.

Voici l’autre article de la « Série sur les Robots Français » : Série sur les Robots Français – Buddy, le premier robot familial français est né

Il mesure 84 cm, pèse 3,5 kg, est né en France et pourra être reproduit chez vous, par vous, pour peu que vous disposiez du matériel nécessaire. Alors que les regards des amateurs de robotique sont principalement tournés vers le robot NAO de la société française Aldebaran (voir l’article : Nao un robot français à la pointe de la technologie), l’INRIA et l’Ensta ParisTech ont développé leur projet Poppy, un autre robot humanoïde, qui a la particularité d’être entièrement open-source et basé sur du matériel disponible publiquement.

Créé initialement pour étudier la locomotion bipède, Poppy est devenu un véritable robot humanoïde à part entière, doué d’interaction sociale avec une tête dotée d’un écran LCD, des caméras et des micros.

L’ensemble du robot, lorsqu’il est au complet, est composé de 25 moteurs, 16 capteurs de force, 2 caméras, 1 centrale à inertie, 1 écran LCD 4,3 pouces 480 x 273px, deux micros, et une carte Raspberry Pi. Toute l’armature plastique est à imprimer en 3D. Vous pouvez librement y ajouter d’autres accessoires comme des LEDs, des caméras ou encore des capteurs pour qu’il interagisse avec son utilisateur par exemple.

La partie logicielle est basée sur la librairie python PyPot, conçue pour le contrôle des moteurs. Les éléments logiciels, les plans 3D et les plan hardware sont disponibles en accès open-source sur le Github du Poppy Project.

Comptez tout de même 7500€ pour l’ensemble, et de 2 à 3 jours d’assemblage. Cela reste un certain prix mais il est tout de même plus accessible que ses autres concurrents Open-Source comme Darwin-OP, NimbRo-OP, ou iCub.

Ce robot est particulièrement intéressant car il est réalisable et programmable par n’importe qui, chacun peut en faire ce qu’il veut et utiliser son imagination pour lui faire faire un nombre incalculable de choses. Un robot qui démocratisera peut être un peu le développement dans la robotique, même si pour l’instant ce sont surtout des laboratoires de recherche qui l’utilisent.

 

Visite des locaux de XCOR Aerospace à Mojave.

Autre acteur du domaine du suborbital, XCOR Aerospace est une petite entreprise d’une quarantaine d’employés installée au spatioport de Mojave, en Californie. Elle a récemment accueilli un journaliste du site space.com pour une visite de ses locaux. On peut y voir sa navette Lynx en construction et qui devrait commencer ses essais en vol d’ici à la fin de l’année. Elle devrait emporter un pilote et un passager à environ 60 km d’altitude pour quelques minutes d’apesanteur. XCOR est un spécialiste de propulsion et la vidéo met bien en évidence l’avantage de leur système (le XR-5K18) par rapport à celui de leur concurrent principal Virgin galactic: la possibilité de rallumer à n’importe quel moment leur moteur et surtout une bonne réutilisabilité avec l’objectif de voler plusieurs fois par jour (le moteur du SpaceShipTwo n’est que partiellement réutilisable du fait qu’il soit en partie à propulsion solide).

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Vue aérienne du site de lancement texan de Blue Origin

Un post express pour partager cette vidéo du survol en avion du site de lancement de Blue Origin. Situé près de la petite ville de Van Horn, au Texas, c’est d’ici que sont partis les 3 lancements du système suborbital New Shepard. On peut y apercevoir le hangar principal avec le véhicule de transport, la tour de lancement ainsi que le nouveau stand d’essai pour le futur propulseur BE-4, destiné au lanceur Vulcan d’ULA et au propre lanceur de Blue Origin qui sera présenté cette année. C’est aussi d’ici que partirons les vols habités avec les premiers clients « astronautes touristes » d’ici à 2018.

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Le stand de test du Blue Engin 4 (BE-4), près de Van Horn, Texas.

 

La nouvelle version du robot ATLAS de Boston Dynamics

Plus de deux ans après le premier ATLAS qui a permis à plusieurs équipes du Darpa Robotics Challenge de concourir avec ce qui se fait de mieux en robotique humanoïde, Boston Dynamics remet ça avec une seconde version bien plus performante. Plus léger, plus agile et aussi plus petit, ce nouveau robot est capable de marcher librement en terrain difficile, de se relever lorsqu’il tombe par terre ou encore de réagir très rapidement pour rester debout suite à une « bousculade » d’un des chercheurs de la société du Massachussetts, rachetée en décembre 2013 par Alphabet (Google). Il s’agît de la seconde machine dévoilée sous l’ère Google, après le robot quadripède Spot en février 2015. Une des particularités du nouvel androïde est l’utilisation d’imprimantes 3D pour implémenter à l’intérieur même de la structure des jambes du robot (image ci-dessous) les conduites pour les liquides de refroidissement, l’alimentation… Malgré tout, on ne sait toujours pas quel l’ambition de Google dans la robotique après ses achats massifs d’entreprises du secteur fin 2013. Questionné à ce propos par IEEE Spectrum, Marc Raibert, le fondateur de Boston Dynamics a seulement répondu par les mots suivant: « Notre objectif à long terme est de faire des robots qui ont une mobilité, une dextérité, une perception et une intelligence comparable à celle des humains et des animaux, ou les dépasser peut-être… ce robot est une étape sur le chemin« .

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Série sur les Robots Français – Buddy, le premier robot familial français est né

Nous allons vous présenter dans les semaines qui viennent une série sur les robots français. Vous allez découvrir à chaque article un nouveau robot, ses caractéristiques et ses performances. Le but est de mettre en avant différents projets qui font tous à leur manière évoluer l’écosystème de la robotique française. Si vous souhaitez que nous parlions d’un projet en particulier qui vous tient à cœur dites le nous dans les commentaire sur Facebook ou sur Twitter. N’hésitez pas à liker notre page Facebook ou à nous suivre sur Twitter pour être informé de la sortie des prochains articles de cette série.

Dans ce premier article nous vous présentons le robot Buddy.

Du haut de ses 56 cm, Buddy, « copain » en français, est un robot accompli.
Vous lui parlez, il vous répond.
Buddy peut mettre en marche votre chauffage, vous dire à quelle heure partira votre prochain train ou vous proposer des recettes de cuisine. Véritable assistant dans la maison, il vous rappelle vos rendez-vous, appelle vos amis, est capable de mémoriser tout ce que vous lui dites, même la liste des courses.

Buddy, le robot familial intelligent

Grâce à une caméra classique, une caméra infrarouge et un projecteur laser, Il fait la distinction entre les objets, les visages, les animaux, les plantes, etc. Doté d’une technologie d’intelligence artificielle de pointe, il est notamment équipé de technologie pour la détection, la reconnaissance et le suivi des visages et des objets. Il parle, entend, voit et se déplace facilement grâce à ses trois roues.

Ce compagnon adore faire réciter les leçons aux enfants, leur apprend à compter et bien d’autres choses. Très pédagogue, Buddy propose des jeux drôles et éducatifs, raconte des histoires et peut même proposer une partie de cache-cache.

Véritable surveillant de la maison

Grâce à un smartphone, il est possible de se connecter à son robot familial de n’importe quel endroit du monde afin de surveiller son domicile à travers ses yeux. Équipé de capteurs intégrés, il est capable de détecter un début d’incendie, une inondation, un cambriolage, ou toute autre situation anormale et vous alerte immédiatement, où que vous soyez.

Autre avantage, Buddy surveille les appareils et la consommation énergétique.

Un compagnon pour les seniors

Une fois programmé, Buddy peut devenir un véritable ange gardien pour les personnes à mobilité réduite : aide-mémoire, il rappelle de sa petite voix les rendez-vous, les livraisons éventuelles, voire la prise de médicaments.

Il est capable de prévenir la famille en cas de chute ou d’absence d’activité de la personne. Et pour communiquer avec ses proches, pas besoin de savoir utiliser un ordinateur : FaceTime, Skype… il suffit de lui demander et il se connecte tout seul. Pratique aussi pour communiquer en visioconférence avec un médecin.

Caractéristiques techniques :

  • BUDDY mesure 56 cm, pèse 5 kg, et ses batteries offrent 8 à 10 heures d’autonomie.
  • Ce robot familial sera commercialisé fin 2016, pour 750 euros environ.

Le robot familial BUDDY est le fruit de l’imagination de Rodolphe Hasselvander, P-DG et co-fondateur de l’entreprise Blue Frog Robotics. Son design a été conçu par Ova Design, société basée à Ivry-sur-Seine en région parisienne. Il est fabriqué par l’autre société partenaire : Jabil Circuit, Inc., à St. Petersburg en Floride.

robot familialBlue Frog Robotics a choisi le financement participatif comme mode de commercialisation pour BUDDY. Il a été présenté début janvier, au Consumer Electronic Show de Las Vegas.

Le second SpaceShipTwo de Virgin Galactic: VSS Unity

Vendredi 19 février 2016, 16 mois après le tragique accident du premier SpaceShipTwo (VSS Enterprise), Virgin Galactic a présenté le second véhicule dans son hangar en Californie, à Mojave. Richard Branson, le patron de Virgin, a fait le déplacement pour l’occasion. Quasiment identique au premier prototype, la navette nommée « VSS Unity » par le célèbre physicien Stephen Hawking, est sur le point d’entamer toute une phase de tests en vue de sa qualification pour le service commercial. Pour rappel, elle devra transporter six touristes ainsi que deux pilotes à la frontière de l’espace pour un vol parabolique et quelques minutes d’apesanteur. Pour l’occasion, une partie des 700 touristes ayant réservé leur billet à 250 000 dollars avait fait le déplacement, ainsi que plusieurs célébrités, dont l’acteur Harrison Ford. Unity est flamboyant et a fait forte impression mais tout reste à accomplir, malgré un nombre conséquent de données déjà acquis via les précédents tests menés sur le premier SpaceShipTwo VSS Enterprise (y compris 4 vols propulsés, dont l’accident). La cause de ce drame, identifiée comme étant dû à une erreur du copilote décédé, ne devrait plus se reproduire grâce à une amélioration apportée sur ce nouveau vaisseau. En effet, les enquêteurs ont pu déterminer que le système original d’aile à géométrie variable avait été activé trop tôt, alors que le véhicule était encore en phase propulsé (vidéo ici). Désormais un système automatisé empêchera toute erreur de ce type. L’événement en Californie a aussi été l’occasion pour Richard Branson d’évoquer le futur de Virgin Galactic, il a notamment évoqué le système launcherOne, destiné à lancer des charges d’environ 400 kg en orbite à partir de 2017. Il a aussi évoqué la possibilité d’un véhicule à très grande vitesse pour le transport d’un point à un autre du globe via des vols en très haute atmosphère, la conception d’un engin pour mettre des touristes en orbite terrestre et enfin un intérêt à plus long terme dans l’exploration de l’espace lointain (Lune, Mars…). Nous suivrons attentivement, tout au long de 2016, les progrès de Virgin sur VSS Unity: essais sur piste, vols captifs avec le WhiteKnightTwo, vols libres non propulsés et enfin vols propulsés (motorisation hybride).

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La nouvelle astronomie des ondes gravitationnelles

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Vous ne pouvez pas ne pas en avoir entendu parler: la détection « directe » des ondes gravitationnelles a été annoncée par l’expérience LIGO aux US jeudi 11 février dernier. C’est une nouvelle majeure car ces perturbations du tissu d’espace-temps sont un élément important de la théorie de la relativité générale, établie il y a environ 100 ans par Albert Einstein. En l’occurrence, ce sont les derniers instants de la fusion de deux trous noirs géants, qui sont à l’origine de l’émission d’une énorme quantité d’énergie. Ces deux trous noirs, initialement de 36 et 29 masses solaires, se sont réunis en un seul mastodonte de 62 masses solaires. Or si vous faites le calcul (pas trop compliqué…), 36 + 29 = 65 ! Donc il nous manque une énergie de 3 masses solaires (la masse est une forme d’énergie et le lien est donné par la fameuse loi E=mc²). En fait on sait depuis 1974 et la découverte du système binaire Hulse-Taylor (deux étoiles à neutrons orbitant l’une autour de l’autre) où part cette énergie:  elle est transportée par les ondes gravitationnelles à une vitesse égale, on en est certain depuis jeudi dernier, à la vitesse de la lumière dans le vide. Les caractéristiques de ce système qui porte le nom de ses découvreurs (et qui leur a valu un prix Nobel) s’expliquaient aussi par l’émission d’ondes gravitationnelles, selon les prédictions de la théorie de la relativité générale.

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Le projet eLisa de l’agence spatiale européenne.

Alors maintenant que l’on sait détecter des ondes gravitationnelles, quelle est la prochaine étape ? Et bien tout d’abord augmenter la sensibilité des principaux détecteurs en service: LIGO (US) et VIRGO (Europe). Dans un des nombreux papiers (une dizaine) publiés jeudi 11 février, il semble que les chercheurs désirent augmenter la précision de leur instrument d’un facteur 10, d’ici 2019. Malgré tout, du fait de la longueur somme toute limitée des bras de LIGO (3 km), ces formidables observatoires ne pourront toujours détecter que des phénomènes hautes fréquences (comme les derniers instants de la fusion de deux trous noirs tournant très vite l’un autour de l’autre). Pour détecter des phénomène plus basse fréquence et donc couvrir une plus large partie du spectre observable via les ondes gravitationnelles, il nous faudra forcément construire des interféromètres (c’est ce que sont LIGO et VIRGO) plus grand, beaucoup plus grand. C’est ici qu’entre en jeux le projet de l’agence spatiale eLisa: il s’agît tout simplement de construire un LIGO dans l’espace en envoyant 3 sondes volant en formation. Les bras de ce nouvel interféromètres feraient environ 1 million de kilomètres (avec une précision folle, capable de détecter une variation de distance de moins d’un atome d’hélium !). L’agence a récemment envoyée, le 3 décembre dernier, une sonde prototype (LISA pathfinder) pour valider un certain nombre des technologies nécessaires pour le projet eLisa. Lancement prévu en 2034.

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Vue d’artiste d’un pulsar, de son disque et de ses deux jets

Enfin, le meilleur pour la fin, les chercheurs envisagent très sérieusement de se servir de l’émission ultra régulière des pulsars (des étoiles à neutrons tournant très rapidement sur elle-même) pour détecter d’infimes variations dans la distance parcourue par la lumière émises par l’un des deux pôles (image ci-dessus). Comme vous avez dû le comprendre ces derniers jours, les ondes gravitationnelles, lorsqu’elles passent en un endroit, déforment l’espace-temps et changent donc le trajet que suivrait un rayon lumineux  traversant cette région. Utiliser les pulsars comme source de lumière nous permettrait de sonder de très basses fréquences grâce à la longueur incroyable du trajet optique. Le grand rêve de beaucoup de physiciens serait de pouvoir capter les ondes gravitationnelles primordiales émises lors de ce qu’on appelle, dans le cadre du modèle « Big Bang », l’inflation cosmique, une phase très brève dans l’évolution de l’univers lors de laquelle celui-ci a connu une expansion phénoménale. Affaire à suivre !

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Le Mars Colonial Transporter de SpaceX

 

Depuis plus de dix ans, le dirigeant et créateur de SpaceX Elon Musk nous donne des indices sur le développement supposé d’un lanceur super lourd et d’un vaisseau spatial associé. Ces engins spatiaux pourraient transporter à un prix abordable 100 tonnes de fret ou 100 personnes jusqu’à la surface de Mars.

L’objectif de ce ‘Mars Colonial Transporter’ (MCT) ou ‘Transporteur de Colonie Martienne’ en français, serait d’établir une vaste cité sur Mars qui pourrait devenir à terme un deuxième foyer auto-suffisant pour l’humanité.

Ces dernières années, alors que le concept du MCT évoluait, très peu d’informations sur son design ont été dévoilées. L’année dernière cependant, Musk a indiqué qu’il donnerait des détails sur le MCT au courant de l’année 2016. Plus récemment lors d’une conférence à Hong Kong, Elon Musk a précisé qu’il donnerait ces informations lors de l’International Astronautical Congress qui aura lieu cette année du 26 au 30 septembre à Guadalajara au Mexique. Cependant jusqu’à présent qu’est ce que l’on sait, qu’est ce que l’on suppose ? Voici ce qu’on peut imaginer.

Méthane

Pour un certain nombre de raisons, SpaceX a choisi d’utiliser du méthane liquide cryogénique comme carburant pour le MCT :

Le méthane peut être synthétisé sur Mars à partir de glace souterraine et du CO2 de son atmosphère. Cela permettrait d’augmenter drastiquement le masse qui pourrait être transportée sur Mars pour un lancement donné, parce que le carburant de retour vers la Terre n’aura pas à être emportée à l’allée.

  • Le méthane a une combustion plus propre que le kérosène (RP-1), moins de maintenance serait donc nécessaire.
  • Le méthane est plus dense et moins compliqué à manipuler que l’hydrogène liquide.
  • La température d’ébullition du méthane liquide et de l’oxygène liquide sont presque les mêmes, réduisant ainsi les besoins d’isolations thermique entre les réservoirs de carburant et d’oxydant.
  • Afin de réduire la taille des boosters, le méthane liquide peut être rendu encore « plus dense » en le refroidissant à une température proche de sa température de congélation.

 

Raptor

Un composant du moteur fusée Raptor de SpaceX passant un test statique. Photo Credit: NASA / Stennis

Le MCT utilisera un tout nouveau type de moteurs fusée : le Raptor. Sa combustion opérera à plus basse température et à plus basse pression. Cela signifie un environnement moins contraint, ce qui nécessitera peut-être moins de maintenance, moins de fatigue matérielle, une vie du moteur plus longue et un poids plus léger.

Une partie du Raptor sera fabriquée par impression 3D, utilisant des alliages de titane et d’Inconel. L’impression 3D permet une plus grande liberté dans le design et un prototypage plus rapide par rapport aux méthodes plus conventionnelles. Différents composants du Raptor sont actuellement testés sur le stand de test Stennis E2 de la Nasa.

Le Raptor existera en deux versions :  une version fonctionnant au niveau de la mer qui sera utilisée par le premier étage du booster, et une version fonctionnant dans le vide qui propulsera le deuxième étage/le vaisseau spatial.

Les estimations les plus récentes annoncent que le Raptor aura une poussée de 2300kN – environ trois fois la poussée des moteurs Merlin 1D utilisés actuellement par SpaceX, et environ un tiers de la poussée du moteur F-1 utilisé par Saturn V pour le mythique programme Apollo.

 

Une mission sur Mars

Un design à deux étages entièrement réutilisables (comprenant le booster plus le vaisseau spatial) a été adopté. Le « Mars Colonial Transporter » consistera en un booster pour le premier étage (de nom de code BFR – pour Big (Fuckin…) Falcon Rocket), et un deuxième étage qui sera l’élément de transport spatial (de nom de code BFS – pour Big (Fuckin…) Falcon Spaceship). Quels sont les différents éléments que comprendraient une telle mission ?
  1. Un booster lancera le deuxième étage/vaisseau spatial destiné au transport vers Mars contenant 100 tonnes de chargement en orbite terrestre basse, et retournera sur son site de lancement. Le transporteur utilisera tout son carburant pour atteindre l’orbite basse.
  2. Un booster lancera un deuxième vaisseau qui cette fois aura la fonction de ravitailleur, et retournera sur son site de lancement.
  3. Le ravitailleur fera un rendez-vous orbital avec le transporteur et remplira ses réservoirs de carburant.
  4. Le ravitailleur retournera sur le site de lancement pour être réutilisé.
  5. Les étapes 2 à 4 seront répétées jusqu’à ce que les réservoirs du transporteur soient entièrement remplis.
  6. Au bon moment le transporteur réalisera un allumage de ses moteurs pour le propulser sur une orbite qui l’emmènera vers Mars.
  7. Lors de l’approche de Mars le transporteur réalisera une série d’allumages précis de ses moteurs afin d’atterrir sur Mars dans une zone prédéterminée.
  8. Le matériel sera enlevé du transporteur
  9. Le réservoir du transporteur sera rempli à l’aide d’une centrale de production de carburant sur Mars
  10. Au bon moment le transporteur réalisera son lancement de la surface martienne afin de se placer sur une orbite de transfert vers la Terre pour son voyage retour.
  11. Pendant son approche de la Terre le transporteur réalisera une série d’allumages moteurs afin de réaliser une entrée dans l’atmosphère et un atterrissage sur le site de lancement.

La mission entière durera plus d’un an en raison des étapes 6 et 10, les orbites de transfert, qui dureraient quatre mois minimum chacune. De plus la fenêtre de lancement pour l’étape 6 n’arrive qu’une fois tous les 26 mois.

 

Le lanceur

 

Un rendu de ce que pourrait être l’échelle du MCT par rapport au lanceur Falcon 9 et au lanceur Saturne V. Image Credit: Reddit

Le lanceur n’aura pas de booster d’appoint et décolera et atterrira d’une manière proche de la fusée Falcon9 de SpaceX. Cependant pas moins de 30 moteurs Raptor fonctionnant au niveau de la mer seront nécessaires afin de générer suffisamment de poussée. En conséquence cette fusée pourrait être vraiment gigantesque : 15 mètres de diamètre et 120 mètres de haut – plus grand et 50% plus large que la fusée Saturn V qui avait emmené les Hommes sur la Lune.

 

Le vaisseau spatial

Le vaisseau spatial utilisera plusieurs moteurs Raptor fonctionnant dans le vide et sera très grand : 60 mètres de haut pour 15 mètre de diamètre. Une fois le vaisseau placé sur le lanceur, l’ensemble du MCT fera 180 mètres de haut, 60% plus grand que la fusée Saturn V.

D’après ce plan il y aurait deux versions du vaisseau spatial : un ravitailleur en orbite basse et un transporteur vers Mars.

Le ravitailleur en orbite basse comportera des réservoirs de carburant supplémentaires qui seront utilisés pour remplir les réservoirs du transporteur. Les deux modes du vaisseau spatial auront des ports d’arrimage pour transférer le carburant.

Le MCT apportera sur Mars jusqu’à 100kg de fret par passager. Pendant la première décennie les vols seront essentiellement destinés à du transport de matériel avec pas plus de 10 passagers par mission, alors qu’au file des décennies pas moins de 100 passagers par voyage pourront être atteints. Afin de pouvoir s’adapter facilement, le transporteur aura probablement une large gamme d’agencements possibles qui pourront emporter différents types de matériels et de modules passagers. L’espace individuel pour les passagers pourrait être plus proche de l’espace d’un SUV que d’une cabine de bateau. Avec le temps SpaceX pourrait choisir de mettre en place des quartiers vraiment magnifiques pour les passagers mais cela pourrait prendre peut-être deux décennies.

Pendant la première décennie, en raison du petit nombre de passagers, il pourra être intéressant de les emmener jusqu’au transporteur en orbite à l’aide de la capsule Dragon V2, éliminant ainsi le besoin de mettre en place immédiatement un système de secours sur le MCT.

Parce que les modules passagers seront compartimentés, plusieurs modules pourront rester dans le transporteur une fois sur Mars afin de permettre à des passagers de revenir sur Terre, alors que les autres modules pourront être sorti et servir de quartiers d’habitation à la surface de Mars.

Des sortes de grues pourront être nécessaires afin de pouvoir sortir dans de bonnes conditions ces modules à la surface de Mars.

Pendant le lancement terrestre le vaisseau aura probablement besoin d’une coiffe récupérable. Lors de la rentrée dans l’atmosphère terrestre celui-ci aura également besoin d’un grand bouclier de protection thermique, SpaceX n’a pas encore indiqué si un parachute sera utilisé.

SpaceX a montré un intérêt dans la propulsion électrique. Celle-ci permettrait de réduire le temps de transfert en orbite vers Mars (et par conséquent l’exposition aux radiation). Cela serait d’autant plus intéressant si des panneaux solaires ou un générateur nucléaire devaient être apportés sur Mars, ceux-ci pouvant également fonctionner pendant le voyage.

Un bouclier anti radiations sera également nécessaire afin de protéger les passagers contre de potentiels vents solaires. Et parce que l’eau apporte la meilleure protection contre les protons à haute énergie, les réserves d’eau pourront former le meilleur des boucliers.

Une des questions qui reste en suspens est comment les passagers seront prémunis contre les effets physiologiques d’une apesanteur prolongée. Si de l’exercice devait être réalisé tous les jours, cela impacterait la disposition des modules passagers. D’autre part si une gravité artificielle devait être mise en place par effet de rotation, cela pourrait impacter le design complet du vaisseau.

 

Le site de lancement

Centre Spatial Kennedy de la Nasa, Complexe de lancement 39A – Photo Credit: Carleton Bailie / SpaceFlight Insider

Si les dimensions du lanceur MCT sont correcte le complexe 39A du Centre Spatial Kennedy de la Nasa ne sera pas assez grand pour supporter le lancement d’une telle fusée. (SpaceX a pourtant signé un bail de 20 ans pour pouvoir l’utiliser) En conséquence SpaceX aura besoin d’un nouveau site de lancement plus grand, potentiellement sur le nouveau site de lancement de Brownsville au Texas.

Le diamètre du lanceur et du vaisseau spatial sera trop grand pour  réaliser leur transport par la route, l’usine de construction du lanceur devra donc être à côté du site de lancement. Les infrastructures de lancement devront aussi comporter un très grand bâtiment d’assemblage, un mécanisme de mise à la verticale de la fusée, un système de production, de stockage et de distribution de méthane et d’oxygène liquide.

 

La base martienne

Sur le site d’atterrissage sur Mars il devra y avoir des infrastructures de production du carburant qui pourront générer et stocker du méthane et de l’oxygène liquide à partir du CO2 de l’atmosphère martienne et de la glace présente sur place. Ces infrastructures seront alimentée à l’aide d’un réacteur nucléaire compact (6 mètres de haut pour 5 mètres de diamètre) qui générera également de la chaleur. Afin de récupérer de l’eau, ce qui est nécessaire, il faudra probablement creuser ou forer.

Afin d’établir une base martienne, plusieurs missions non habitées devront être accomplies avec succès avant d’envoyer des Hommes sur Mars.

 

Propos recueillis à partir du site http://www.spaceflightinsider.com auprès de l’auteur Nelson Bridwell. La vision exprimée dans cet article est celle de l’auteur et ne reflette pas nécessairement celle de Futurscience. Cependant l’exercice de prévision est intéressant.

L’ère du réutilisable dans le spatial (partie 2)

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La version cargo de la navette Dream Chaser.

Dans la première partie de ce dossier consacré à l’avènement du réutilisable dans le domaine spatial nous avons vu les différents projets concernant la récupération du lanceur (ou tout du moins d’une partie de celui-ci), que ce soit du côté de SpaceX, de Blue Origin ou encore des acteurs plus traditionnels du secteur (Boeing, Airbus…) mais il est évident que si la démocratisation du spatial doit se faire, cela passera aussi par la réutilisation des véhicules destinés à transporter à la fois du matériel et des astronautes. Il existe deux grandes familles de véhicules spatiaux:  les capsules et les navettes. Les débuts de l’astronautique sont marqués par la domination des premières avec les programmes Mercury, Gemini et bien sûr Apollo côté US et les programmes Vostok, Voskhod et Soyouz en URSS. Après les succès des alunissages américains, les ambitions se sont portées sur un accès plus facile et surtout moins cher à l’espace et les ingénieurs se sont alors penchés sur le concept des navettes spatiales: l’idée de base consistait à ajouter un bouclier thermique sur un engin profilé pour le vol atmosphérique, conjecturant une simplification globale du lancement, de l’entretien et de la conception d’un tel véhicule. Malheureusement les navettes américaines se sont vite révélées être complexes, chères et finalement assez peu réutilisable avec des coûts de remise en service après chaque vol exorbitants. Le programme s’est donc arrêté en 2011 et depuis lors on assiste à un retour massif des capsules, avec cette fois-ci l’ambition de les réutiliser, toujours dans l’optique d’abaisser les coûts.

À la tête de ce mouvement, on retrouve SpaceX avec sa capsule Dragon V2 qui prévoit d’emmener jusqu’à sept astronautes en orbite terrestre (pour desservir l’ISS). La vidéo ci-dessus dévoile une des particularités de ce vaisseau qui est de pouvoir se servir de ses 8 propulseurs « super-draco » pour réaliser un atterrissage contrôlé sans parachutes. Ici il s’agît d’un premier test permettant de vérifier le bon comportement de ces propulseurs pour stabiliser le véhicule. Le premier vol de Dragon V2 est prévu pour décembre 2016 et le premier vol avec astronautes pour avril 2017.

Dans le cadre du contrat CRS-2 de la NASA qui sous-traite la livraison de matériels et vivres vers l’ISS à des entreprises privées, en plus de Dragon, on trouve un autre véhicule réutilisable: le Dream Chaser, version cargo (photo en haut de l’article et vidéo ci-dessus). Développé par Sierra Nevada corporation, il a la particularité de remettre au goût du jour le concept de navette spatiale. Ici il s’agît d’un concept issu des travaux menés sur le HL-20 de la NASA dans les années 90. Il présente plusieurs avantages sur les capsules: capacité d’emport plus importante, retour dans l’atmosphère plus soft (intéressant pour des retours d’expériences fragiles et sensibles) et enfin la capacité d’attérir sur une piste conventionnelle. Reste à démontrer une réutilisabilté plus simple que celle des navettes américaines. Premier vol dans l’espace prévu en novembre prochain.

On peut aussi mentionner la capsule de Boeing CST-100 Starliner (vidéo ci-dessus) qui devrait aussi être réutilisée jusqu’à une dizaine de fois. Elle est prévue pour transporter sept astronautes vers l’ISS et sera lancée par la fusée Atlas V (tout comme le Dream Chaser). Son premier vol habité est prévu pour décembre 2017. Enfin Il y a aussi le projet de capsule de Blue Origin, la société de Jeff Bezos (maquette en photo ci-dessous). Elle n’a pas encore de nom mais devrait entrer en service d’ici 2020, en même temps que le premier lanceur orbital de l’entreprise. L’objectif est ici aussi de transporter des passager jusqu’à l’orbite basse. Plus classique que la Dragon V2 de SpaceX (pas d’atterrissage propulsé), elle devrait tout de même être largement réutilisable.

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Maquette en soufflerie de la capsule de Blue Origin.

 

Le design définitif d’Ariane 6

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Airbus Safran Launchers présente l’architecture finale du futur lanceur européen à quatre ans de son premier vol

Créée en janvier 2015, la société Airbus Safran Launchers est le maître d’œuvre des lanceurs européens Ariane 5 (qui vient d’effectuer son 70e lancement réussi d’affilée) et Ariane 6 (en cours de développement dans le cadre du contrat signé avec l’Agence spatiale européenne le 12 août 2015).

Modulaire, la future Ariane 6 sera adaptée à la plupart des satellites commerciaux et institutionnels. Standardisée et reprenant un certain nombre d’éléments existants, elle doit permettre une réduction des coûts de lancement de l’ordre de 40 à 50%. Son premier vol est programmé pour 2020 et son utilisation pleinement opérationnelle pour 2023.

En un an à peine, l’organisation industrielle et le design d’Ariane 6 ont été finalisés. Airbus Safran Launchers vient de diffuser une vidéo présentant le lanceur dans sa forme définitive.

Nous vous en avions parlé dans l’article « Les futurs lanceurs spatiaux européens : Ariane 5 ME et Ariane 6« . L’Europe cherche à rester leader du lancement de satellites commerciaux, elle cherche pour cela à rester compétitive en terme de prix par rapport à l’américain SpaceX ou par rapport aux Russes. Espérons qu’elle y parvienne.

L’ère du réutilisable dans le spatial (partie 1)

Le booster du New Shepard après son retour sur Terre le 23 novembre 2015.

Le booster du New Shepard après son retour sur Terre le 23 novembre 2015.

Après les événements récents dans le domaine des lanceurs réutilisables, il nous a semblé intéressant d’établir un petit état des lieux des réalisations et des projets dans ce domaine potentiellement révolutionnaire pour l’exploration spatiale. Il y a actuellement deux sociétés qui sont au coude à coude pour maîtriser les premiers la réutilisation, à l’échelle industrielle, de véhicules spatiaux. Nous avons déjà discuté du cas SpaceX (ici) qui est certainement la plus avancée puisqu’elle a réussie un retour sur Terre d’un premier étage de lanceur orbital Falcon 9 lors d’une mission commerciale. L’autre entreprise question c’est Blue Origin, fondée par Jeff Bezos, le patron d’Amazon. À la différence de SpaceX, le véhicule New Shepard est un engin destiné au suborbital avec l’objectif d’envoyer jusqu’à 6 « touristes » à 100 km d’altitude pour quelques minutes d’apesanteur. Les performances requises en terme d’énergie sont donc nettement moins élevées dans ce cas mais les technologies développées pour récupérer et relancer ce lanceur seraient complètement adaptables, selon Bezos, au futur lanceur suborbital de Blue Origin (pour le moment surnommé Very Big Brother). Le premier vol du New Shepard a eu lieu le 29 avril 2015 mais malgré un lancement parfait de la capsule (inhabité pour ces tests), le retour sur Terre du booster a échoué à cause d’un problème de pression dans le système hydraulique de l’engin et celui-ci s’est écrasé au sol. Le deuxième vol (vidéo ci-dessous) a eu lieu le 23 novembre 2015 et ce coup-ci tout s’est bien déroulé, réalisant une première historique: ramener sur Terre un engin à décollage et atterrissage vertical ayant franchi la symbolique ligne de Kármán à 100 km d’altitude (la limite entre la Terre et l’espace selon la définition de la fédération aéronautique internationale).

Presque un mois plus tard, le 21 décembre 2015, SpaceX réalisait son vol historique et après une petite joute verbale via tweets interposés la balle était remise au centre. Malgré les nombreuses discussions de fans et des médias quand à la valeur de chacun de ces deux exploits, le consensus était fait que l’astronautique venait certainement d’entrer dans une nouvelles ère, celle du réutilisable. Mais en vérité, jusqu’au 22 janvier 2016, aucun des deux belligérants n’avait fait revoler son booster récupéré et donc tout restait à prouver concernant la capacité du matériel à reconduire une mission identique à la première. Et c’est Blue Origin qui a frappé, encore une fois, la première. Ce 22 janvier elle a relancée (vidéo ci-dessous), à quelques changements (mineurs) près, le booster ET la capsule du col du 23 novembre. C’est une réussite totale et certainement le début d’un long et passionnant programme de test pour consolider et valider la conception du New Shepard en vu d’emmener des passagers d’ici deux ans. Les tarifs ne sont pas encore dévoilés mais si ils arrivent à réutiliser leur véhicule un grande nombre de fois, on peu espérer que les prix seront raisonnables (moins que les 250 000 dollars demandés par Virgin Galactic pour voler sur son SpaceShipTwo ?)

Au-delà de ces deux entreprises, les autres acteurs du spatial se sentent obligé de réagir et chacun commencer à dévoiler des concepts pour entrer aussi dans le jeux et ne pas se laisser distancer trop vite. Il y a bien évidemment les européens, actuellement leader du marché des lancements avec Arianespace et ses trois lanceurs (Ariane 5, Soyouz et Vega). Le CNES et l’Onera ont annoncés qu’ils collaboraient sur le sujet, les allemands de la DLR (agence spatiale allemande) sont aussi en train de réfléchir sur le sujet avec les français mais pour le moment c’est Airbus qui a dévoilé son concept Adeline (vidéo ci-dessous). Considérant que la partie la plus chère d’un lanceur est le moteur et les systèmes d’avionique, ils proposent de faire revenir ceux-ci sur Terre à la manière d’un drone qui se détacherait après la première phase du lancement. Le géant européen a annoncé avoir déjà testé à échelle réduite cette technologie qui, si la décision était prise, pourrait être adapté à la future Ariane 6 dont nous reparlerons bientôt.

Enfin, il y a aussi le concept d’United Launch Alliance (ULA) qui lui aussi vise la récupération des moteurs et de l’avionique de son futur lanceur Vulcan. La méthode (vidéo ci-dessous) ici semble encore plus osée puisque l’idée est de récupérer cette partie lors de sa descente sous parachute grâce à un hélicoptère qui viendrait l’attraper via un crochet. On voit bien que les réussites de SpaceX et Blue Origin font bouger les choses et on peu imaginer que les russes, les chinois, les indiens… ne tarderont pas à réagir en annonçant des projets similaires. Malgré cela, il reste encore à démontrer la viabilité de la réutilisabilité car celle-ci pose des challenges, notamment par le fait que le volume de production des chaines d’assemblage va baisser, entrainant une diminution des économies d’échelle. Nous discuterons dans une seconde partie la réutilisabilité des engins à voilure et nous verrons que, malgré l’échec relatif de la navette spatiale américaine, ils n’ont pas dit leur dernier mot…

 

SpaceX entre dans l’histoire : premier atterrissage d’une fusée réussi !

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Je ne pouvais pas ne pas faire un post sur l’événement historique qui a eu lieu le 21 décembre 2015 : l’atterrissage réussi par SpaceX du premier étage de leur lanceur Falcon9.

SpaceX travaille depuis des années à réutiliser ses fusées et a essayé avant cela à plusieurs reprises de faire atterrir son premier étage sur une barge dans l’océan comme expliqué dans l’article « Des nouvelles de SpaceX (et il s’en est passé des choses!)« . Mais jusqu’à présent cela avait été sans succès. En effet faire atterrir une fusée sur une barge est particulièrement compliqué compte tenu de la petite taille de la cible à atteindre, de la vitesse de la fusée à l’entrée de l’atmosphère plus élevée, et de la gigue de la barge. Finalement le premier essai d’atterrissage sur le sol terrestre du complexe de lancement de Cap Canaveral en Floride aura été le bon. La vidéo est vraiment impressionnante : s’imaginer que l’objet qui descend dans la nuit vient de l’espace est quelque chose d’assez extraordinaire, on se croirait dans un film de science fiction.

L’ère des fusées réutilisables a commencé, laissant présager d’un avenir radieux où le prix de l’accès à l’espace sera grandement réduit.

A ce sujet une autre société Blue Origin créée par Jeff Bezos le fondateur d’Amazon, a également réussi à faire atterrir un lanceur juste avant SpaceX. Ce lanceur à destination du tourisme spatial n’envoie cependant pas d’objet en orbite(Voir l’article « Blue Origin: la startup du fondateur d’Amazon« ). Cela a donc suscité un grand débat sur internet pour savoir qui avait vraiment fait l’histoire. Pour ma part je penche plutôt du côté de SpaceX car je pense que l’objectif prioritaire d’une fusée est d’envoyer des objets en orbite. Mais tout cela est très subjectif. Les performances de Blue Origin seront discutée lors d’un prochain post.

Après cette grande réussite, SpaceX a réalisé un essai statique du premier étage récupéré et ils ont annoncé que les moteurs étaient encore un état et pouvaient éventuellement resservir. Ils ont cependant décidé de ne pas faire repartir ce premier étage et souhaite plutôt le placer comme pièce de musée dans les locaux de SpaceX.

Un dernier essai d’atterrissage sur barge dans l’océan a été réalisé lors du dernier lancement de SpaceX. Cet essai sur barge n’a pas fonctionné mais a probablement été le plus proche de réussir. On le voit dans la vidéo instagram suivante, l’atterrissage est bien contrôlé mais un des pieds de l’atterrisseur n’a pas tenu. On n’est plus très loin !

SpaceX a finalement réussi à faire atterrir son premier étage de fusée Falcon9. C’est un exploit. Il reste désormais à ce que cela marche à tous les coup.