L'Agence japonaise d'exploration aérospatiale atteint l'orbite avec le deuxième lancement du vaisseau spatial H3

La fusée japonaise H3 a tenté pour la deuxième fois d'atteindre son orbite samedi, 11 mois après son échec lors de son vol inaugural. La fusée a réussi à envoyer un simulateur de masse et deux petits satellites sur la même orbite héliosynchrone de 669 kilomètres que celle ciblée lors de la mission précédente. Le décollage a commencé à 00h22 UTC (9h22 heure locale) depuis la rampe de lancement 2 du complexe de lancement Yoshinobu du centre spatial de Tanegashima.

L'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) et Mitsubishi Heavy Industries (MHI) ont développé le H3 pour succéder aux véhicules H-IIA et H-IIB de la génération précédente. Le H-IIA, qui a effectué son premier vol en 2001, est l'épine dorsale du programme spatial japonais, mais il ne lui reste que deux lancements et devrait être retiré d'ici la fin de l'année. Le H-IIB, plus puissant, a effectué son dernier vol en 2020.

H3 a effectué son vol inaugural le 7 mars 2023, transportant le satellite avancé d'observation de la Terre 3 (ALOS-3). La mission a théoriquement commencé pendant la première phase de vol et la phase de séparation comme prévu. Cependant, le deuxième étage du missile n’a pas réussi à s’enflammer. Treize minutes et 55 secondes après le décollage, lorsqu’il est devenu clair que la fusée ne pourrait pas atteindre l’orbite, le système de terminaison de vol (FTS) a reçu l’ordre de détruire le véhicule.

L'enquête a identifié trois causes possibles de la panne, en se concentrant sur une lecture de puissance anormale détectée au moment de l'envoi de la commande d'allumage au deuxième étage. Les scénarios identifiés étaient un court-circuit de l'allumeur, une surintensité dans l'allumeur ou une surintensité dans le module de commande du système de propulsion primaire du deuxième étage qui se propage au module de commande redondant. Les changements ont été proposés pour garantir que ces modes de défaillance ne se produisent pas lors des missions futures et ont été mis en œuvre avant le retour du H3 en vol avec la mission de samedi.

Le lancement de samedi s'appelait Test Flight 2, ou TF2. Avec l'échec du premier vol H3, la charge utile principale de TF2 était la charge utile d'évaluation du véhicule 4 (VEP-4). VEP-4 est un simulateur de masse qui simule la présence d'un vaisseau spatial à bord de la fusée sans risquer le coût et l'impact du projet lié à la perte d'un autre grand satellite si TF2 ne réussit pas sa mission.

Pour donner la meilleure indication possible que les problèmes rencontrés lors du premier vol d'essai ont été résolus, TF2 a suivi un profil de lancement similaire à celui de TF1, et le VEP-4 a été construit avec la même masse qu'ALOS-3, soit environ 3 000 kilogrammes. VEP-4 fait suite à trois VEP précédents – transportés à bord du premier lancement H-II en 1994, et des premier et deuxième lancements H-IIA en 2001 et 2002 – qui étaient équipés pour collecter des données sur les performances et le fonctionnement de leurs lanceurs.

En plus du VEP-4, le lancement de samedi transportait également deux petits satellites – CE-SAT-1E et TIRSAT – comme charges utiles secondaires. Il s'agit de missions moins coûteuses et moins risquées qui tirent parti de la capacité de charge utile accrue du H3 pour atteindre l'orbite. CE-SAT-1E, ou Canon Electric Satellite 1E, fait partie d'une série de satellites d'imagerie légers développés par Canon Electronics, qui comprend des imageurs basés sur la gamme d'appareils photo Canon disponibles dans le commerce. Son instrument principal est basé sur un Canon EOS R5, avec un télescope à réflecteur de 40 cm, tandis qu'un imageur secondaire est dérivé du PowerShot S110.

TIRSAT est un CubeSat à trois modules pesant environ six kilogrammes. Dans le cadre d'un partenariat entre Japan Space Systems, Seiren Corporation et plusieurs autres organisations et universités, le satellite vérifiera en orbite le petit capteur infrarouge non refroidi, une charge utile d'imagerie thermique infrarouge destinée aux futures missions. L'imagerie infrarouge permet d'identifier et de surveiller les émissions thermiques ; Les applications potentielles incluent la surveillance industrielle et la gestion des catastrophes.

Les deux charges utiles secondaires sont montées de chaque côté du VEP-4 et séparées en orbite terrestre basse (LEO) pendant la phase de côte après la fin de la première combustion du moteur du deuxième étage. Le CE-SAT-1E est déployé à l’aide de l’installation de fixation de charge utile (PAF) SimplePAF15M, tandis que le TIRSAT est hébergé à l’intérieur d’un hub CubeSat standard.

Le H3 est une fusée à deux étages, les deux étages brûlant de l'hydrogène liquide cryogénique et de l'oxygène liquide. Il peut voler dans plusieurs configurations différentes, faisant varier le nombre de moteurs du premier étage, le nombre de propulseurs à poudre qui augmentent le premier étage et la longueur du carénage de la charge utile. Chaque configuration a une désignation à trois lettres, où le premier chiffre indique le nombre de moteurs dans le premier étage, le deuxième indique le nombre de boosters solides et la troisième lettre « S » ou « L » indique l'utilisation. De cadeau court ou long, respectivement.

Dans toutes les configurations, le premier étage est propulsé par des moteurs LE-9, tandis que le deuxième étage utilise un seul moteur LE-5B-3. Dans les configurations utilisant des moteurs-fusées solides, les propulseurs SRB-3 d'IHI Aerospace (à ne pas confondre avec le SRB-A3 utilisé sur le H-IIA) sont fixés en diagonale autour de la base du premier étage pour fournir une poussée supplémentaire.

La version trimoteur du premier étage H3 sera utilisée sans booster dans les configurations 30S et 30L. Les 22S et 22L ont un premier étage bimoteur avec deux moteurs-fusées à poudre, et les 24S et 24L utilisent le même premier étage avec quatre boosters. La charge courte a une longueur de 10,4 mètres, tandis que la charge longue a une longueur de 16,4 mètres. Les deux types de carénages ont le même diamètre : 5,2 mètres.

La mission TF2 a utilisé un H3-22S, la même configuration que celle utilisée pour le premier vol. Il a été lancé depuis la rampe de lancement 2 (LP2) du complexe de lancement Yoshinobu, qui fait partie du centre spatial de Tanegashima de la JAXA, situé sur l'île de Tanegashima, au large de la côte sud de Kyushu.

Le LP2 a été créé au début des années 2000 comme plate-forme de secours pour les lancements du H-IIA, mais il n'a jamais été utilisé par le H-IIA. Au lieu de cela, son premier lancement a eu lieu en 2009 avec le lancement de la fusée H-IIB, dont les neuf ont été lancées depuis LP2. Le premier vol du H3 a également été effectué à partir du LP2 l'année dernière. La rampe de lancement 1 à proximité est plus ancienne, ayant été construite avant le premier lancement du H-II en 1994, et est toujours utilisée par le H-IIA.

Bien qu'il soit dans la même configuration, le missile volant lors de la mission TF2 est légèrement différent du missile ayant volé lors de la mission TF1. Des modifications ont été apportées aux unités de commande de l'allumeur du moteur et du système de propulsion au cours de la deuxième étape sur la base des résultats de l'enquête sur la défaillance du TF1, tandis que l'un des moteurs de la première étape était le LE-9 Type 1A qui comprenait des améliorations par rapport au LE-9 standard. Moteur 9. Type 1 pour améliorer sa fiabilité.

Le premier étage de la fusée H3 TF2 est relevé en position verticale lors des opérations d'intégration (Crédit : JAXA)

Pour les lancements japonais, le début de la mission a été désigné par X0, plutôt que par T0 comme c'est plus courant pour les lancements occidentaux. Les deux moteurs du premier étage LE-9 ont démarré quelques secondes avant X0, les propulseurs SRB-3 s'allumant et la fusée décollant au zéro du décompte. Les SRB-3 ont brûlé et se sont séparés du véhicule une minute et 56 secondes après le décollage, la charge utile étant séparée avec succès après trois minutes et 34 secondes de temps de mission écoulé.

Le vol du premier étage a duré jusqu'à X+4 minutes et 58 secondes, lorsqu'une panne du moteur principal, ou MECO, s'est produite. Les moteurs LE-9 s'arrêtent alors, ayant rempli leur rôle dans la mission, et l'étage est séparé après sept secondes de MECO.

L'événement de vol suivant et le point où le lancement précédent du H3 avait échoué – l'allumage du deuxième étage – s'est terminé avec succès 12 secondes après le décollage. Cela a marqué le début d'une combustion de 11 minutes et 19 secondes pour le moteur LE-5B-3 qui a injecté le deuxième étage H3 du LEO. CE-SAT-1E a ensuite été déployé 21 secondes après la fin du deuxième étage de combustion, TIRSAT étant séparé environ 500 secondes plus tard.

Après avoir effectué presque une orbite complète, le deuxième étage a repris pour la désorbite et le VEP-4 vers un retour en toute sécurité au-dessus de l'océan Indien. L'allumage commence à X+1 heures 47 minutes 13 secondes et la combustion se poursuit pendant 26 secondes.

Le but ultime de la mission était de tester le mécanisme de séparation permettant de sécuriser le VEP-4 au deuxième étage. Pour garantir que VEP-4 n'a pas été laissé en orbite en tant que débris spatial, ce test a été effectué environ 40 secondes après la fin du processus de combustion déorbitale.

En plus de son mécanisme de séparation, la charge utile est également fixée à la fusée avec des vis de butée, lui permettant de se déplacer d'environ un centimètre, l'empêchant de dériver une fois le test de séparation effectué.

Ce vol d'essai réussi ouvrira la voie au H3 pour commencer à transporter des charges utiles opérationnelles, et plusieurs autres missions devraient être lancées avant la fin de l'année. Ceux-ci transporteront le satellite de surveillance des ressources ALOS-4, le satellite de communications militaires et le satellite de navigation QZS-5. Au cours des prochaines années, H3 déploiera plusieurs vaisseaux spatiaux cargo HTV-X pour approvisionner la Station spatiale internationale ainsi que pour lancer des missions sur la Lune et sur Mars.

(Image principale : lancement de H3 avant la mission VEP 4. Crédit image : MHI)