MPS astronomie : exposé sur la conquète de l'espace

HALM met à votre disposition les articles sous format PDF pour vous permettre d'imprimer directement sans passer par un traitement de texte.
Lien de téléchargement : http://www.clictune.com/id=288134

 La conquête de l’espace

1. Raison de la conquête

a) Généralité de l’époque

b) Conflit US/URSS

2 - Premier envoie
a) Origine des fusées …
b) Notion de Espace
c) Premier essais
d) Premier lancements

3 - Première pas
a) Man dans l’espace
b) Course pour la Lune

4 - Organisation la NASA, (Russie ?)
a) Contexte de construction
b) _Organisation Russe_

5 Dans les autres pays (exemple : France, chine, GB, Japon…) Baptiste

6- Aujourd’hui.

a) la station spatiale
b) les prochains voyages (Mars)

1. Raison de la conquête

a) Généralité de l'époque :

Après la deuxième guerre, les deux vainqueur URSS et USA se livre une bataille par pays interposées : d'un côté les pays démocratique, d'un autre, les communistes. Cette bataille est appelée la Guerre Froide et dura de 1947-1991.

b) Conflit URSS et USA

Les USA, les URSS et leurs alliés respectifs forment deux blocs (schéma), qui s'affronte indirectement, ils s’affrontent également au niveau technologique, notamment dans le secteur spatial.

D'alors, il se concurrence pour prendre le dessus. Les deux vainqueurs de la WWII s'inspirent des fusées V2 fabriqué par les allemands et il se passe alors de nombreux événement qui bouleversent la domination d'un des deux bocks : le premier satellite artificiels à envoyer dans l'espace, première homme ...

2. Premier envoie.

a) Origine des fusées …

L'idée de voyager dans l'espace, d'atteindre une autre planète ou la Lune est très ancienne; les premiers rares récits à ce sujet étaient assez fantaisistes, car leur but n'était pas technique mais philosophique.

Les premières fusées furent des armes.

Elles furent inventées en Chine, aux alentours du XIII^e siècle. Les Mongols les ont utilisés lors d’attaque et le concept de fusée ait été propagé par eux lors de leur invasion de l'Eurasie. Les fusées sont alors des tubes de papier ou de carton contenant de la poudre, dont les tirs sont aléatoires et dangereux même pour leurs servants. Il existe en Chine le mythe de Wan Hu, fonctionnaire chinois du XVI^e siècle qui aurait tenté d'atteindre la Lune à l'aide d'une chaise sur laquelle étaient montées 47 fusées. Malgré les améliorations apportées petit à petit aux fusées, par l'ajout d'une baguette de guidage, ou d'ailettes de stabilisation, ou par l'utilisation de corps en fer, techniques qui les rendaient plus sures, plus stables et plus puissantes, l'artillerie finit par les remplacer.

Le sujet devint plus courant et plus technique au XIX^e siècle, malgré encore de nombreuses invraisemblances.

Et les voyages dans l'espace n’intéressait pas la population même si entre la fin du XIX^e siècle et le début du XX^e siècle, certains passionnés se regroupèrent dans des 'sociétés d'astronautique' dans différents pays.

Les actuels fusée viennent des travaux des allemand : soutenus par l'armée allemande, les anciens membres de la Verein für Raumschiffahrt (ou VfR, pour Société pour la navigation dans l'espace) conçurent la série des fusées A, fonctionnant à l'alcool éthylique et à l'oxygène liquide. La première, la A1, explosa sur le champ de tir, les A2 furent lancées avec succès les 19 et 20 décembre 1934. Ces dernières avaient la particularité d'être stabilisées par une masse en rotation qui avait l'effet d'un gyroscope, qui leur permit d'atteindre 2000 mètres. L'armée fut intéressée par ces résultats et investit dans ces recherches. La guerre se préparant, l'Allemagne souhaita posséder un missile plus massif, et le projet de la A3 commença en 1936. Cette fusée devait être plus puissante avec 1 500 kg de poussée pendant 45 secondes, et pouvoir transporter une ogive de 100 kg sur 260 km. Les essaie ont dû être stoppé à cause de la seconde guerre mondiale

Les Etats-Unis et la Russie reprennent ces recherches sur la fusée A2

b) Notion de Espace

L'espace se définit en opposition à l'atmosphère terrestre. Il désigne donc une étendue de densité quasi nulle qui sépare les astres. On parle de vide lacunaire.

On le qualifie l'espace :

- d’interplanétaire (région de l'espace entre les planètes du système solaire. Il est défini approximativement comme étant la zone située à l'extérieur de l'influence notable du champ gravitationnel des planètes, où s'exerce principalement l'influence du Soleil.);

- interstellaire (le milieu qui, dans une galaxie, remplit l'espace entre les étoiles. Ce milieu est un mélange de gaz et de poussière);

- intergalactique, (l'espace entre les galaxies).

On peut définir de différentes façons la limite entre l'atmosphère et l'Espace. La Fédération aéronautique internationale a établi la ligne de Kármán à une altitude de 100 km pour définition effective de cette frontière. Dans le milieu astronautique, une personne qui se déplace au-delà d'une altitude de 80 km est désignée astronaute, cosmonaute, Spationaute Taïkonaute etc.... L'altitude de 120 kilomètres marque la frontière où les effets atmosphériques lors d'un retour d'orbite deviennent non négligeables.

L'atmosphère terrestre désigne l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose de 78,08 % de diazote, 20,95 % de dioxygène, 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde de carbone et des traces d'autres gaz. L'atmosphère protège la vie sur Terre en absorbant le rayonnement solaire ultraviolet, en réchauffant la surface par la rétention de chaleur (effet de serre) et en réduisant les écarts de température entre le jour et la nuit.

La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison.

Cette couche atmosphérique représente environ 80 % de la masse totale de l'atmosphère, elle est importante car on y trouve l'air qu'on respire.

En moyenne, la température diminue avec l'altitude, à peu près de 6,4 °C tous les 1000 mètres.

La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans l'atmosphère sont très variables d'une couche à l'autre. Logiquement, les couches les plus éloignées de la Terre possèdent des températures plus basses que celles qui sont rapprochées. La stratosphère est située entre 8 et 20 kilomètres d'altitude pour sa limite inférieure (tropopause) et 40 à 60 km d'altitude pour sa limite supérieure (stratopause)

Au maximum la température tourne autour de 270 K

La mésosphère est la couche de l'atmosphère terrestre comprise entre 50 km et 80 km d'altitude, au-dessus de la stratosphère. La frontière avec la couche supérieure s'appelle la mésopause avec une température de −100 °C (173,1 K).

C'est une zone de transition entre la Terre et l'Espace. En y pénétrant, pour descendre sur Terre, les météorites, satellites, etc. s'échauffent contre les quelques particules d'air qu'ils rencontrent et sont détruits avant d'atteindre le sol, sauf pour les plus grosses pièces. Les vaisseaux habités, navettes spatiales, capsules Soyouz, doivent être protégés pour pouvoir passer cette couche qui va les freiner pour atteindre le sol en douceur.

La thermosphère est la couche atmosphérique commençant vers 80–85 km et allant jusqu'à 640 km d'altitude, la température y augmente avec l'altitude. [Bien que la température puisse atteindre les 1 500 °C, un individu ne la ressentirait pas à cause de la très faible pression.]

Thermopause : Elle varie entre 500 et 1 000 km d'altitude.

L’ionosphère chevauche à la fois la thermosphère et l'exosphère. Avec la mésosphère et la partie basse de l'exosphère, elle constitue l'ionosphère. C'est-à-dire une région atmosphérique fortement ionisée.

L’exosphère est la dernière couche d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la thermosphère. Cette couche se définit comme la région de l'atmosphère où les collisions entre particules sont rares, considérées comme négligeables. En effet la densité de particules y est extrêmement faible. L'exosphère est une"couche" qui se situe au-delà de l'atmosphère, à partir de 800 km. Ce sont les satellites qui évoluent en orbite dans l'exosphère.

c)Premier essais et lancements

L’URSS prirent le dessus de cette spatiale : tout commence Korolev tente de convaincre l'utilité de la conquête de l'espace malgré les recherches sur les missiles balistiques atomique. Toujours responsable de l'OKB-1 (avion prototype) qui était devenue indépendante en 1953, il lança le projet de satellite en août 1955, et la '3^e commission sur le vol spatial', présidé par Mstislav Keldych fut créée.

En janvier 1956, à l'occasion d'une visite d'inspection du projet R7 par Krouchtchev, Korolev put promouvoir le travail dirigé par Mikhaïl Tikhonravov sur l'Objet D, ainsi qu'expliquer que la R7, plus puissante que les fusées des États-Unis, était capable de lancer le satellite en cours de développement

Krouchtchev, convaincu de la possibilité de montrer la force de son pays aux États-Unis, donna son appui au projet. L'objet D, avec son poids et ses instruments scientifiques, était pourtant un objectif un peu trop difficile, et finalement un satellite plus petit et au contenu nettement moins avancé fut rapidement conçu : Spoutnik 1. Il y eut des soucis aussi du côté de la fusée R7, qui ne fonctionna pas très bien : le premier tir du 15 mai 1957, ainsi que les quatre suivants, ratèrent. Les derniers essais ayant montré que le problème tenait en la fragilité des étages supérieurs, il fut décidé de tenter tout de même le tir avec le léger satellite Spoutnik qui signifie "compagnon de voyage" en russe, mesure 58 centimètres et pèse 83,6 kg. , pour le 4 octobre 1957 à 22h28, heure de Moscou, le premier sans problème de la R7, fut donc une réussite complète pour les soviétiques. Il est mis en orbite autour de la Terre à une altitude de 900 km. Cet exploit technologique est dû aux travaux de Sergueï Korolev, qui oeuvre à la conception d’un missile balistique intercontinental. Spoutnik 1 se désintégrera en rentrant dans l’atmosphère le 4 janvier 1958.

Le monde entier réalisa l'avance de URSS qui ouvrait ainsi l'ère spatiale. Avec cette réussite, Krouchtchev demanda qu'un nouveau satellite soit lancé un mois après, pour l'anniversaire de la révolution : ce fut Spoutnik 2, qui emporta la première chienne de l'espace Laïka, le 3 novembre 1957. Ce deuxième tir sembla pendant 40 ans une autre grande réussite; pourtant, il sera découvert que la chienne qui avait officiellement vécu une semaine dans l'espace était en fait morte entre 6 heures à deux jours après le tir, à cause d'un dysfonctionnement du système de régulation thermique (contrôler la température et d'autres paramètres comme le contrôle de l'hygrométrie d'un système de chauffage, de climatisation, ou de ventilation).

Les États-Unis commencèrent avec des difficultés : il naquit le projet Orbiter, consistant en un lancement de satellite : la fusée Redstone de l'US Army, fut choisie pour la mise en orbite du satellite Mais ils rencontrèrent des problèmes et le programme Vanguard de la Navy lui fut choisi : la fusée promise était plus puissante que Redstone, US Navy avait montré son savoir-faire avec ses fusées Viking. Pour autant, le travail sur les fusées Redstone continua. Mais le choix de Vanguard ne fut pas le bon; malgré les réussites des deux premiers tirs, les résultats finaux ne furent pas à la hauteur des espérances : sur douze tirs avec satellite, seuls trois réussirent. Le premier lancement du satellite américain, appelé Explorer 1 fut envoyé dans l’espace le 31 janvier 1958 avec la fusée Jupiter C. Ce satellite Explorer était en fait une petite fusée à moteur à poudre, ce qui lui permettait de se mettre en orbite seule

Et ces réussites eurent lieu après le lancement du Spoutnik 1 soviétique, plus gros que le plus gros satellite américain lancé : Spoutnik 1 pesait 83 kg, le plus gros que le satellite américain pesait 22,5 kg. Il semble que cet échec ait été dû à un manque de budget.

3. Première pas

a) Homme dans l’espace

Les russes sont les premiers a envoyé un être vivant dans l'espace, Laïka une chienne du programme spatial soviétique est mis en orbite autour de la Terre. Elle a été lancée par l'URSS à bord de l'engin spatial Spoutnik 2 le 3 novembre 1957.

A 27 ans, le cosmonaute soviétique Youri Gagarine est le premier homme à effectuer un vol dans l'espace. Il s'envole de la station spatiale de Tyura-Tam à 9h07 à bord de la fusée Vostok 1 (Orient en russe). 108 minutes plus tard, il a accompli une révolution complète autour de la Terre et atterrit en Sibérie. Après le lancement du premier satellite "Spoutnik" le 4 octobre 1957, les Russes prennent une avance décisive dans la course à l'espace qui les oppose aux Américains.

Les Américains envoyèrent ensuite avec succès dans l'espace les singes Ham, puis Enos, les 31 janvier et 29 novembre 1961

John Glenn fut finalement le premier américain à orbiter autour de la Terre, le 20 février 1962 avec 7 révolutions

Apollo 13 : "Houston on a un problème"

Le réservoir d'oxygène du module de service de la mission spatiale lunaire Apollo 13 explose lorsque la navette s'approche de la lune. Le programme est brusquement écourté et les trois astronautes présents à bord doivent retourner sur terre. James Lovell, John Swigert, Fred Haise se réfugient dans le LEM Aquarius durant toute la durée de leur sauvetage par les équipes techniques basées à Houston. Ils atterriront sains et saufs dans le Pacifique Sud.

b) Course pour la Lune

Les États-Unis et L’URSS envoyèrent de nombreuses sondes pour étudier la Lune. Les États-Unis sont les premiers a atteindre sur la Lune : le premier homme a marcher sur la lune fut Neil Armstrong le 20 juillet 1969. Ce sont donc les américains qui on atteint l’objectif de marcher sur la lune pour la première fois. La mission spatiale qui a permis cet exploit est nommée Apollo 11. Elle fut propulsée par le lanceur Saturn V depuis le cap Canaveral. Neil Armstrong n’était pas seul durant cette mission, il était accompagné du pilote du module lunaire, Buzz Aldrin et du pilote du module de commande, Michael Collins, c’est d’ailleurs lui qui ad dessiné le logo de la mission, un aigle transportant des branches d’olivier, destiner a montrer que l’équipage venait en pais au nom de l’humanité. Après un décollage sans encombre le lanceur se place en orbite autour de la terre, accompagné des trois hommes d’équipage. Après deux heures passé en orbite autour de la terre, la mission entame un nouveau trajet, le trajet terre lune, ce trajet va durer trois jours pour finir par permettre au lancer de se placer en orbite lunaire. C’est ensuite Collins qui entame seul la descente vers la lune en guidant les deux autres astronautes jusqu’au sol lunaire. L’approche fut plus compliquée que prévu, et le site de l’atterrissage fut dépassé de 7km suite à un problème de pilotage automatique. Il ne restait que 45secondes a l’équipage pour réussir à se poser sur la lune quand ils trouvent enfin une zone adéquate. C’est a ce moment-là que les astronautes se préparent a sortir et marcher sur la lune pour la première fois, mais il faut d’abord effectuer un grand nombre de vérifications et mettre les combinaisons en place. Les combinaisons offraient la possibilité aux astronautes de rester 2h et 45min sur la lune (à cause des réserves d’oxygène). C’est donc Armstrong qui effectue le 1^er pas sur la lune le 21juillet 1969 à 3h56 (heure française) Il prononce alors la phrase suivante devant des millions de téléspectateurs : « C'est un petit pas pour (un) homme, mais un bond de géant pour l'humanité ». La première tâche des astronautes est de recueillir des échantillons de roche lunaire, les scientifiques à Terre pourront ainsi disposer d'éléments sur lesquels travailler. Ensuite les astronautes ont procédé à l'installation d'instruments scientifiques Parmi ceux-ci figurent :

-un réflecteur laser. La perpendiculaire à ce réflecteur est orientée vers la Terre à 5° près et permettra de calculer la distance Terre-Lune depuis des observatoires sur terre

-un sismomètre.

Les astronautes vont récolter 21,7kg d'échantillons du sol lunaire, ils vont aussi prendre de nombreuses photos et vidéos. Pour finir ils vont planter un drapeau américain sur la lune. Ils reçoivent aussi un appel du président qui suit la retransmission télévisé.

Ils entament ensuite le retour sur terre. Le drame est évité de justesse car le bouton poussoir permettant aux astronautes de mettre à feu le moteur est cassé par Buzz Aldrin dans l'habitacle, ils arrivent finalement a l'enfoncer grasse a un stylo. Une

4. Organisations spatiales

a) NASA

Nom

Signifie National Aeronautics and Space Administration ou  Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace

Date de création

La NASA a été crée le 29 juillet 1958

Qu’est ce que c’est ?

Agence qui prend en charge la majeur partie du programme spatial civil des États Unis : administre et réaliste les projets aéronautique (pris avant par les différentes branche des force armées des États Unis

La recherche aéronautique

But ?

Rattraper l'avance prise par l'Union soviétique

Recherche

Elle reprend les recherches de la NACA (National Advisory Committee for Aeronautics Ou Comité Consultatif National pour l’Aéronautique-agence dans le dommaine earonotique entre 1915 et 1958)

Budget et géolocalisation

Un budget de 17,8 milliards de dollars (2012) et emploie directement environ 18 500 personnes ainsi qu'un grand nombre de sous-traitants répartis entre 10 centres spatiaux situés principalement dans les États du Texas, de Californie et de Floride, de l'Alabama de Virginie et de Washington

Directeur

Charles F. Bolden

Contexte de création

En 1956 les États-Unis ont annoncé qu’ils allaient lancer un satellite artificiels (voir contexte 1.a). L’Urss y arrive en premier et les Usa ensuite. Le président américain Dwight D. Eisenhower décide le 29 juillet 1958 de créer une agence spatiale civile pour rassembler les efforts américains pour mieux contrer les réussites soviétique : la course à l’espace est lancée

Programmes

Avant : programme Mercury(avant la création) ; Freedom 7 

Lorsqu’il devient président, John F. Kennedy n’est pas là pour donner de moyens importants au programme spatial. Mais avec le lancement du premier homme par les Russes, il est décidé à posséder un programme spatial ambitieux pour rattraper son retard. Son vice president lui propose deux objectifs principaux : Créée un laboratoire spatial dans l’espace et un simple survol lunaire (et il est persuadé de leur capacité à envoyer une mission habitée sur la Lune).

Mercury-Atlas 6, Gemini 3 à 7 ; le programme Apollo à 17

Pegasus, Ranger, Le programme Lunar Orbiter,

But principaux :

• Exploration du système solaire

• Vol habité : la longue genèse de la station spatiale internationale

• Exploration solaire

• Naissance du programme d'observation de la Terre

• Télescopes spatiaux

• Vols habités : arrêt de la navette et abandon du projet de retour sur la Lune

b) URSS

L'Agence spatiale fédérale russe (FKA), anciennement l'Agence spatiale russe (RKA, en russe), est l’agence gouvernementale responsable du programme spatial russe.

Elle a été créée le 25 février 1992

Le directeur général est Anatoly Perminov

L'objectif de la RKA est de définir et coordonner les activités spatiales civiles, aussi bien au plan politique qu'industriel

Parmi les objectifs prioritaires de l'Agence figurent alors la rénovation de la constellation de satellites ainsi que les engagements vis-à-vis de la Station spatiale internationale.

5. Dans les autres pays : exemple, l’Europe

L'agence spatiale européenne est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975, Elle est chargée de la coordination de projets spatiale de 19 pays européens. Les activités de l'agence couvrent l'ensemble du domaine spatial : les sciences avec l'astrophysique, l'exploration du système solaire, l'étude du Soleil et la physique fondamentale ; l'étude et l'observation de la Terre avec des satellites spécialisés ; le développement de lanceurs ; les vols habités à travers sa participation à la station spatiale internationale…

L'agence a son siège à Paris, emploie environ 1 900 personnes, et dispose de plusieurs établissements spécialisés, dont l'ESTEC aux Pays-bas (conception et test des engins spatiaux), l'ESOC en (suivi et contrôle des missions en cours) et l'ESTRACK (réseau mondial d'antennes paraboliques, pour assurer la liaison avec les engins spatiaux). L'ESA utilise aussi les installations du centre de lancement de Kourou, établissement du CNES agence spatiale française pour le lancement de ses fusées.

6. Aujourd’hui.

a) la station spatiale internationale

La station spatiale internationale orbitant dans cette couche, entre 320 et 380 km d'altitude, est une station spatiale, occupée en permanence par un équipage international qui se consacre à la recherche scientifique dans l'environnement spatial. Ce programme fut lancé et piloté par la NASA, et développé conjointement avec l'agence spatiale fédérale russe (FKA), avec la participation des agences spatiales européenne, japonaise et canadienne. Sa construction, entamée en 1998. Elle devrait être opérationnelle au moins jusqu’en 2020, et potentiellement jusqu’en 2028.

Elle s'étend sur 110 m de largeur, 74 m de longueur et 30 m de hauteur et a une masse d'environ 400 tonnes.

Chaque astronaute, au cours de son séjour d'une durée de 3 à 6 mois, partage son temps de travail entre les opérations d'assemblage, de maintenance, et les tâches scientifiques.

b) les prochains voyages (Mars)

La Nasa a dévoilé le futur lanceur qui devrait permettre aux États-Unis d'envoyer leurs astronautes au-delà de l'orbite terrestre.

"Le prochain chapitre de l'histoire de l'exploration spatiale américaine s'écrit aujourd'hui." C'est en ces termes que Charles Bolden, un ancien astronaute, a présenté au Congrès américain la nouvelle fusée de grande capacité de la Nasa. Dévoilé mercredi, le concept du futur lanceur lourd doit permettre aux États-Unis d'envoyer leurs astronautes au-delà de l'orbite terrestre. Objectif : Mars.

Pour les États-Unis, l'enjeu est de taille. Depuis 1972 et la clôture du programme Apollo - qui avait permis à l'homme de marcher sur la Lune pour la première fois en juillet 1969 -, les Américains n'ont plus réussi à voler au-delà de l'orbite basse de la Terre. "Ce nouveau système de lancement créera des emplois bien rémunérés, assurera le maintien du leadership américain dans l'espace et inspirera des millions de personnes à travers le monde", a prédit Bolden.

Premier vol d'essai prévu en 2017

Ce nouveau système de lancement, appelé Space Launch System (SLS), permettra de transporter quatre astronautes pour des missions spatiales lointaines dans la future capsule Orion. Capable de transporter dans l'espace une charge utile allant jusqu'à 100 tonnes, cette fusée serait la plus puissante depuis la Saturne V du programme Apollo, qui pouvait transporter 130 tonnes. 

Mars atteinte d'ici une vingtaine d'années ?

Mais ces annonces n'effacent pas les nombreuses incertitudes qui subsistent autour du projet. La Nasa n'a toujours pas déterminé les destinations précises de ses futures missions habitées, selon John Logsdon, ancien directeur du Space Policy Institute à l'Université Georges Washington. La Nasa a pour sa part indiqué que les premières destinations devraient être un astéroïde, puis l'orbite martienne avant de viser la planète rouge elle-même. Pour Logsdon, "Mars est loin dans le futur et probablement au-delà des années 2030".