Circulation entre stations spatiales en orbite aréostationnaire
Dans l’article précédent nous avons vu ce qui restera irremplaçable chez Deimos après la libération des Eagles (stations spatiales rotatives) — la masse, l’ancrage, la position, le service à domicile et la rencontre — et comment s’organisera la desserte entre la petite lune et le collier des douze stations aréostationnaires : fenêtres de départ, transferts plus ou moins rapides, Lyobas-passagers (convoyeurs haute altitude) blindés.
Venons-en maintenant à la circulation entre les Eagles eux-mêmes.
A ce niveau, les déplacements obéiront à une mécanique toute différente de celle des trajets Deimos–Eagle. Deux stations posées sur la même orbite circulaire tournent à la même vitesse angulaire : elles ne se rapprochent ni ne s’éloignent jamais l’une de l’autre — le collier des douze est une figure figée. Il n’y a donc ni fenêtre de départ ni période synodique : on peut partir à tout instant. Mais il n’y a pas non plus de dérive naturelle dont on peut profiter : c’est au voyageur de créer son mouvement relatif. La manœuvre classique est l’orbite de phasage. Pour rattraper un Eagle situé en avant, on descend légèrement : l’orbite intérieure, de période plus courte, fait doubler par en dessous. Pour rejoindre un Eagle situé en arrière, on monte : l’orbite extérieure, de période plus longue, laisse le collier vous rattraper. Dans les deux cas on retrouve l’orbite aréostationnaire au point de rendez-vous, un tour plus tard. La durée du voyage est donc de l’ordre d’une période orbitale — une journée environ, un peu moins par l’intérieur, un peu plus par l’extérieur — quel que soit l’Eagle visé ; seule la dépense d’ergols croît avec la distance.
Que le voyage prenne un tour entier même vers un Eagle situé juste en arrière surprendra : ne suffit-il pas de monter, d’aller moins vite et de se laisser rattraper ? C’est bien ce qu’on fait — mais le rattrapage se joue sur la différence des vitesses angulaires, et elle est minuscule : l’ellipse de phasage du voisin tourne en 26,7 h contre 24,62 h pour le collier, soit un gain de 1,1° par heure à peine. Or deux Eagles voisins sont distants de 30° — chacun son segment de longitude ; combler 30° à 1,1°/h, voilà les vingt-sept heures. On ne peut pas davantage « lever le pied » pour se laisser rattraper sur place : en orbite, freiner fait descendre, et descendre fait aller plus vite. Le rendez-vous, enfin, ne peut se conclure qu’au point unique où l’ellipse touche l’orbite du collier, une fois par tour. On peut certes forcer le destin par une interception oblique à la manière des transferts rapides Deimos–Eagle — 12 h de vol pour 458 m/s, soit 18 t d’ergols aller-retour au lieu de 2,6 — mais c’est payer sept fois plus cher pour arriver une demi-journée plus tôt chez son voisin.
Transferts entre Eagles de l’orbite aréostationnaire — rendez-vous par orbite de phasage bouclée en un tour (μ Mars = 42 828 km³/s², rayon 20 428 km, Isp 360 s) :
| Écart angulaire | Route intérieure (Eagle en avant) : durée — Δv aller | Route extérieure (Eagle en arrière) : durée — Δv aller | Ergols aller-retour, Lyoba de 60 t (int. / ext.) |
| 30° (voisin) | 22,6 h — 88 m/s | 26,7 h — 74 m/s | 3,1 t / 2,6 t |
| 60° | 20,5 h — 194 m/s | 28,7 h — 138 m/s | 7,0 t / 4,9 t |
| 90° | 18,5 h — 324 m/s | 30,8 h — 194 m/s | 12,1 t / 7,0 t |
| 120° | 16,4 h — 491 m/s | 32,8 h — 243 m/s | 19,3 t / 8,8 t |
| 150° | 14,4 h — 714 m/s | 34,9 h — 286 m/s | 29,9 t / 10,6 t |
| 180° (antipode) | 12,3 h — 1 036 m/s | 36,9 h — 325 m/s | 47,9 t / 12,1 t |
Deux enseignements. D’abord la dissymétrie des routes : l’intérieure est plus rapide mais nettement plus chère — plonger dans le puits de gravité pour doubler se paie comptant, et de plus en plus cher à mesure que l’écart grandit. Pour l’Eagle antipodal, l’« express intérieur » boucle le trajet en 12,3 h mais au prix de 1 036 m/s : l’orbite de phasage plonge alors à 5 310 km du centre de Mars, sous l’orbite de Phobos et à moins de 2 000 km de la surface, et l’aller-retour engloutirait près de 48 t d’ergols pour un Lyoba de 60 t — une manœuvre d’urgence, pas un mode de transport. La route extérieure, elle, reste douce : même l’antipode ne coûte que 325 m/s et 12 t d’ergols aller-retour, pour 37 h de vol — l’orbite de phasage culmine alors à 33 100 km, au-delà de l’orbite de Deimos. Pour un Eagle lointain situé en avant, la route extérieure « à contresens » (fermer 360° moins l’écart) redevient d’ailleurs compétitive : 360 m/s en 39 h pour l’Eagle à 150° en avant, contre 714 m/s en 14,4 h par l’intérieur. En pratique, chacun choisira entre le temps et les ergols ; seule la plongée intérieure profonde restera réservée aux urgences.
En dose radiative, tout voyageur circulera sous le manchon de PEHD de la cabine — environ 1,2 mSv par jour de vol au lieu de 1,8 hors abri — et l’aller simple coûtera de 1,1 mSv (voisin par l’intérieur) à 1,8 mSv (antipode par l’extérieur), ce dernier étant l’équivalent de deux à trois allers Deimos–Eagle sous le même manchon (0,65 mSv). L’économie en terme de radiations procurée par le blindage — 0,6 à 1 mSv par aller selon la route, doses qui sans lui atteindraient 1,7 à 2,8 mSv — n’est pas un luxe sur des vols qui durent jusqu’à un jour et demi. Ces visites resteront donc occasionnelles, ce qui tombe bien : elles n’ont pas vocation à être quotidiennes. Le fret non pressé, lui, pourra encore réduire la note en étalant le phasage sur plusieurs tours : rejoindre le voisin en deux tours (51 h) ne demande plus que 39 m/s, soit 1,3 t d’ergols aller-retour pour un Lyoba de 60 t ; l’antipode en trois tours (86 h) tombe à 138 m/s et 5 t environ.
Ces transferts lents supposent, cela va de soi mais mieux vaut l’écrire, qu’aucun être humain ne soit à bord : le fret du grand plateau sera entièrement automatisé. Ce n’est pas un pari sur des progrès à venir. Le rendez-vous et l’amarrage automatiques sont maîtrisés depuis des décennies en orbite terrestre — les Progress s’amarrent seuls depuis les années 1980, les ATV européens et les Dragon ont suivi — et le Lyoba est précisément conçu comme un convoyeur automatique, la version passagers étant la variante et non l’inverse. Le plateau est d’ailleurs le terrain le plus favorable qu’on puisse imaginer pour l’automatisation : orbites circulaires parfaitement connues, routes répétitives programmées longtemps à l’avance, ni atmosphère ni météo, cibles d’amarrage coopératives et instrumentées. Surtout, la latence de télécommunication entre deux points quelconques du plateau se compte en dizaines de millisecondes : un superviseur, à Deimos ou sur l’Eagle de destination, pourra reprendre la main en téléopération à tout instant — le recours qui manque cruellement aux trajectoires interplanétaires existe ici en permanence. Automatiser le fret du plateau sera donc plus simple qu’automatiser la noria interplanétaire, déjà tenue pour acquise. Dès lors, les durées maximales ne sont pas une contrainte mais une économie optionnelle, qui ne coûte que du temps — la seule denrée dont le fret automatisé dispose sans limite. Et si un convoyage exigeait exceptionnellement une présence humaine (équipement délicat à surveiller, plants ou animaux vivants en route vers les serres d’un Eagle), il volerait sur trajectoire d’équipage, en Lyoba blindé, au besoin en formation avec le cargo.
Le lecteur posera alors la question suivante : si les livraisons sont automatisées, pourquoi les voyages des hommes ne le seraient-ils pas ? Ils le seront. Le précédent existe déjà : un Crew Dragon vole et s’amarre de façon entièrement autonome, ses astronautes étant des passagers supervisés — la mission Inspiration4 a volé sans aucun pilote professionnel à bord et le « pilote », Victor Glover d’Artemis-II était simplement « là au cas où » — plus prosaïquement, le métro automatique transporte des humains sans conducteur depuis le VAL de Lille en 1983 ; or le plateau est précisément cela, une voie parfaitement connue (sans incertitude de rentrée dans l’atmosphère ou d’atterrissage). La vraie question n’est pas de savoir s’il faut une compétence professionnelle pour faire face à l’imprévu — il en faut — mais où elle est le plus efficace. Dans un avion, le pilote est à bord parce que l’environnement est dynamique et qu’aucune liaison sol-bord ne remplacerait ses mains sur les commandes. Sur le plateau, les commandes sont de toute façon électroniques, il n’y a ni météo ni trafic, et la latence de quelques dizaines de millisecondes fait qu’un superviseur installé à Deimos agit sur le véhicule exactement aussi vite qu’un pilote assis dedans — sans encaisser la dose. La compétence sera donc présente à chaque vol, mais à distance : un centre de supervision unique à Deimos, armé en permanence, veillant sur tous les vols du plateau à la fois — mutualisation autrement plus économe qu’un corps de pilotes réparti sur douze Eagles pour des vols occasionnels. La perte de liaison elle-même se pare par la redondance des relais (Phobos, les autres Eagles) et par un mode autonome de sauvegarde : le véhicule qui perd tout contact achève seul son transfert ou se place en orbite d’attente sûre. Ce qui exige bel et bien une présence humaine, c’est l’imprévu dans la cabine — incident médical, consignes d’éruption solaire, enfants à bord. Mais c’est un rôle de personnel navigant, non de pilote : chaque vol habité emportera un ou deux membres d’équipage d’un genre nouveau, des personnels navigants commerciaux augmentés — des sortes de chefs de cabine, formés aux procédures d’urgence du plateau (dépressurisation, mise à l’abri, liaison avec la supervision, premiers secours), seuls « navigants » d’un véhicule qui n’aura pas besoin d’être piloté. La distinction entre Lyobas cargo et Lyobas passagers ne portera donc jamais sur la présence d’un pilote : elle tient au manchon, à la vitesse et à la priorité de supervision.
Visites lointaines et voyage vers Deimos — comparaison pour un Lyoba de 60 t (route extérieure pour les Eagles lointains, Hohmann pour Deimos) :
| Destination | Δv aller | Durée de vol | Ergols A/R (Lyoba 60 t) | Dose aller (sous manchon) | Attente au départ |
| Deimos (Hohmann) | 97 m/s | 13,7 h | ~3,5 t | ~0,65 mSv | synodique : ~60 h en moyenne |
| Eagle à 150° (route ext.) | 286 m/s | 34,9 h | ~10,6 t | ~1,7 mSv | libre, à tout instant |
| Antipode, 180° (route ext.) | 325 m/s | 36,9 h | ~12,1 t | ~1,8 mSv | libre, à tout instant |
Que coûtera la visite aux Eagles les plus éloignés — l’antipode et ses deux voisins à 150° ? La bonne référence est le voyage vers Deimos, l’étalon de tout déplacement sur le grand plateau. Sur tous les critères de coût, le verdict est sans appel : plus de trois fois le Δv (325 m/s contre 97), près de trois fois et demie les ergols (12 t contre 3,5), près de trois fois la dose, manchon compris (1,8 mSv contre 0,65). Ces visites lointaines seront donc coûteuses, et par conséquent rares. Mais il faut le dire honnêtement : en temps de porte à porte, c’est l’inverse. Le départ inter-Eagles étant libre à tout instant, l’antipode est atteint en 37 h garanties ; le voyage vers Deimos, otage du cycle synodique de 131 h, demande en moyenne 60 h d’attente avant 14 h de vol — environ 74 h de porte à porte, et jusqu’à 130 au pire. L’antipode est cher mais immédiat ; Deimos est bon marché mais sur rendez-vous. On réservera donc la visite lointaine directe aux cas où le calendrier presse ; pour tout le reste, la rencontre à Deimos s’imposera — d’autant qu’elle mutualise la dépense : deux voyageurs convergeant de deux Eagles antipodaux vers Deimos consomment à eux deux environ 7 t d’ergols, contre 12 t pour le seul visiteur qui ferait le demi-tour du collier, et l’avantage s’amplifie dès que la réunion rassemble plus de deux stations. Deimos est le point de rencontre optimal du collier précisément parce qu’il partage entre tous le coût que la visite directe fait porter à un seul.
Le détour par Deimos, enfin, ne s’imposera jamais pour lui-même. En Δv pur, l’itinéraire Eagle A – Deimos – Eagle B ne coûte certes que 2 × 97 m/s = 194 m/s, moins que l’antipode en direct (325 m/s) ; mais il faut attendre à Deimos l’alignement synodique vers l’Eagle de destination — 60 h en moyenne — et le phasage direct étalé sur trois tours fait de toute façon mieux (138 m/s), sans attente. On ne passera par Deimos que si l’on a affaire au dépôt, au chantier ou au supermarché — et alors l’escale ne comptera pas comme un détour.
Même si on peut limiter l’irradiation et se déplacer physiquement, la circulation sur l’orbite aréostationnaire coûtera une quantité d’énergie non négligeable et surtout pas mal de temps. Les échanges et de concertations entre Eagle se feront d’abord par les ondes et sans doute à égalité, par des visites à domicile (besoins spécifiques de voisinage proche) et des rencontres à Deimos (besoins d’approvisionnement et besoins généraux).
Après ces explications assez contrintuitives tenant aux lois de l’astrophysique et de l’astronautique, nous verrons la semaine prochaine ce qu’il faut prévoir pour le docking. Son bon fonctionnement et sa sécurité sont évidemment vitaux.
Copyright Pierre Brisson
illustration de titre: Les trajets d’un Eagle à l’autre, réalisée par claude.ai sur demande de Pierre Brisson.
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Une réponse
Cel laisse rêveur:
https://www.msn.com/fr-fr/science/biologie/une-seule-prot%C3%A9ine-de-tardigrade-suffirait-%C3%A0-r%C3%A9duire-les-dommages-des-radiations-sur-les-cellules-humaines-voici-comment/ar-AA29AbdL?ocid=msedgdhp&pc=U531&cvid=6a75936d7a4c4fe7830d4ab250cbfe9c&ei=67