Bien que les scientifiques utilisent de plus en plus de satellites de taille réduite pour recueillir des données à partir de l’orbite terrestre basse, ils cherchent à pousser encore plus loin la technologie de petits satellites moins coûteux pour observer les phénomènes physiques terrestres et planétaires.

Jaime Esper, un chercheur du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a créé un concept de satellite miniature inédit nommé CubeSat qui ouvrirait de nouvelles perspectives aux scientifiques. Ce concept inédit repose sur le développement de deux modules: un module de service pour propulser le vaisseau spatial hors de l’atmosphère et une sonde planétaire capable de survivre à une plongée rapide dans l’atmosphère d’une planète, tout en transmettant de manière fiable les données scientifiques et techniques.

Esper et son équipe envisagent de tester la stabilité d’un prototype -le Micro-Reentry Capsule (MIRCA) – cet été lors d’une mission de ballon de haute altitude à Fort Sumner, Nouveau-Mexique. “Le MIRCA», déclare Esper, “va plus loin que les fusées conventionnelles pour mener à bien des missions scientifiques. Nous sommes les seuls chercheurs à œuvrer sur un tel concept”.

Une sonde de 5 kilos et de 10cm de côté
L’ensemble des deux modules qui composent le CubeSat MIRCA (module de service et sonde), pèserait moins de 5 Kg et mesurerait environ 10cm de côté. Après avoir été éjecté par son vaisseau-mère, le petit engin spatial déploie ses panneaux solaires miniaturisés pour recharger sa batterie interne et entamer son voyage vers un autre corps céleste. Une fois qu’il a atteint sa destination, la sonde se sépare de son module de service pour commencer sa descente à travers l’atmosphère de la planète cible. Durant sa descente, la sonde communique la pression atmosphérique, la température et les données de l’atmosphère vers la Terre.
Le principal intérêt du concept CubeSat est sa polyvalence. Parce que les sondes Cubesat sont relativement peu coûteuses à construire et à déployer, les scientifiques pourraient lancer de multiples sondes pour recueillir des données à partir de plusieurs endroits d’une même planète. Ce que les sondes interplanétaires actuelles utilisées par la NASA n’autorisent pas aujourd’hui. Esper souhaite équiper le MIRCA avec des accéléromètres, des gyroscopes, des capteurs thermiques et de pression, et de radiomètres pour mesurer des gaz spécifiques. Cependant, les scientifiques pourraient adapter l’instrumentation de la sonde en fonction des objectifs de la mission, souligne Esper.

Un vol en ballon stratosphérique pour valider le concept
La première étape dans la réalisation du concept est la démonstration prévue cet été, d’un prototype du concept MIRCA embarqué sur un ballon stratosphérique. La capsule, fabriquée par le centre Wallops Flight Facility de la NASA, sera larguée de la nacelle du ballon à une altitude de 30 km pour tester la stabilité aérodynamique du prototype et valider le concept. Lors de sa chute libre, MIRCA devrait atteindre des vitesses allant jusqu’à Mach 1, à peu près la vitesse du son.

«Si je peux valider la stabilité de la sonde je pourrai attirer des partenaires potentiels pour fournir le reste du véhicule”, a déclaré Esper, faisant référence au module de service, y compris la propulsion et les sous-systèmes de contrôle d’attitude. Il ajoute que le concept pourrait être particulièrement attrayant pour les universités et les chercheurs disposant de ressources limitées. Esper a émis le souhait de faire tomber la sonde depuis la station spatiale internationale dès 2016 – un test qui exposerait la capsule au vol spatial et aux conditions de rentrée dans l’atmosphère. A terme, MIRCA ouvre de nouvelles possibilités d’exploration planétaire non disponibles à ce jour, et représente une opportunité d’innovation pour le centre de recherches Goddard de la NASA.”