La Chine fera revenir sur Terre le Shenzhou 20 endommagé sans équipage après la fissure d’un hublot

Un rare contretemps en pleine mission et un impact rapide de débris

La Chine fera revenir sur Terre son vaisseau Shenzhou 20 endommagé, sans astronautes à bord, afin de l’inspecter en détail. Une fissure sur un hublot a contraint le pays à prendre, pour la première fois en pleine mission, la décision de ne pas effectuer le retour prévu dans le cadre de son programme de vols spatiaux habités. Cette décision fait suite à une semaine d’opérations d’urgence autour de la station spatiale Tiangong pour ramener l’équipage sain et sauf et rétablir un moyen de retour d’urgence pour l’équipe restée en orbite.

L’anomalie a été découverte le 5 novembre lors de vérifications de routine avant le désamarrage. Les astronautes ont repéré un petit défaut sur le bord d’un hublot de la capsule de retour. Des images prises ensuite sous plusieurs angles, ainsi que par une caméra extérieure de Tiangong, ont montré qu’il s’agissait bien d’une fissure et non d’un résidu en surface. Les ingénieurs ont estimé qu’un retour avec l’équipage présent comportait un risque inacceptable, car les fissures d’une capsule de rentrée pressurisée peuvent s’étendre sous l’effet des contraintes et de la chaleur.

Les trois astronautes de Shenzhou 20 venaient d’achever un séjour de six mois sur Tiangong. Au lieu de partir comme prévu, ils ont attendu neuf jours l’arrivée d’un vaisseau de remplacement, puis ont embarqué à bord de Shenzhou 21 pour rentrer. Leur atterrissage sur le site de Dongfeng, en Mongolie-Intérieure, a mis fin au plus long séjour continu d’un équipage chinois en orbite à ce jour : un peu plus de 200 jours.

Le Shenzhou 20 endommagé est resté amarré à la station. Il recevra l’ordre de se désamarrer et de rentrer dans l’atmosphère sans équipage, afin que les ingénieurs puissent étudier le comportement du hublot fissuré pendant les phases de retour les plus contraignantes et recueillir des données de vol qui serviront aux futurs modèles. Ji Qiming, porte-parole de l’Agence chinoise des vols spatiaux habités, a indiqué que le vaisseau rentrerait sans équipage et fournirait de précieuses mesures en vol, impossibles à obtenir autrement.

Ce que les ingénieurs ont découvert sur le hublot

Selon les responsables du programme, une minuscule pièce de débris spatial serait probablement en cause. Même un fragment plus petit qu’un grain de sable peut frapper à une vitesse relative de plusieurs kilomètres par seconde en orbite basse. L’énergie libérée à l’impact suffit à ébrécher ou fissurer le verre et les métaux. Selon l’équipe chargée de la conception du vaisseau, le hublot de Shenzhou 20 présentait une fissure traversante, de sa face intérieure à sa face extérieure, visible près du bord du vitrage.

Jia Shijin, concepteur en chef du système de vaisseaux habités à l’Académie chinoise des technologies spatiales, a décrit l’évaluation de la situation et le risque encouru par l’équipage. Il a indiqué que des spécialistes des matériaux verriers avaient examiné des photos et des vidéos prises à l’intérieur de la cabine et par la caméra du bras robotique de Tiangong. Leur conclusion a conduit à renoncer au plan de retour initial.

Notre première évaluation est que le débris spatial mesurait moins d’un millimètre, mais se déplaçait à une vitesse considérable. La fissure qui en a résulté mesure plus d’un centimètre. Nous ne pouvons pas l’examiner directement en orbite ; nous l’étudierons donc de près au retour de Shenzhou 20.

Les hublots des véhicules habités comportent généralement plusieurs vitres et des barrières redondantes. Ceux de Shenzhou sont constitués de trois couches, dont un élément extérieur de protection thermique qui doit résister à la chaleur extrême de la rentrée, où la température peut dépasser 1 000 degrés Celsius. Une fissure traversante dans l’une des vitres compromet la marge de sécurité sur laquelle les concepteurs comptent pour le retour d’un véhicule pressurisé. Les équipes au sol ont également étudié le pire scénario : la fissure pourrait s’agrandir pendant la rentrée, provoquer une dépressurisation et laisser des gaz à grande vitesse pénétrer dans la cabine. Dans ce cas, les systèmes de survie pourraient être dépassés en quelques secondes. Le risque était inacceptable.

Comment l’urgence s’est déroulée

Dans les 12 heures suivant la confirmation de la fissure, le contrôle de mission a reporté le retour de Shenzhou 20 et déclenché les procédures d’urgence. L’équipage est resté à bord de Tiangong en attendant un moyen de retour sûr. À l’arrivée de Shenzhou 21, chargé d’assurer la relève, la Chine a procédé à un échange peu courant. Les astronautes sortants ont pris le nouveau vaisseau pour rentrer, laissant l’équipe entrante sans capsule de sauvetage immédiatement disponible.

Pour combler cette lacune, le programme spatial a avancé le plan de réserve. Le 25 novembre, vingt jours seulement après l’annonce du report, une fusée Longue Marche 2F a placé en orbite le Shenzhou 22 sans équipage. Le vaisseau a effectué un rendez-vous et un amarrage automatisés quelques heures seulement après le lancement, rétablissant une possibilité d’évacuation pour les trois astronautes désormais présents sur Tiangong. La mission a également livré des provisions supplémentaires et des outils spécialisés qui serviront à manipuler le hublot endommagé lorsque les techniciens prépareront le départ de Shenzhou 20.

Pourquoi de minuscules débris peuvent causer de gros dégâts

Les objets en orbite basse se déplacent rapidement, à environ 7 à 8 kilomètres par seconde. Lorsque deux objets se croisent selon des angles différents, leur vitesse de rapprochement peut être encore plus élevée. Même les fragments trop petits pour être suivis depuis le sol possèdent une énergie cinétique immense à ces vitesses. Une particule de moins d’un millimètre peut piquer le métal, fissurer le verre ou endommager les couvertures thermiques. Par le passé, des impacts confirmés de débris plus gros ont marqué des panneaux solaires, perforé des circuits de refroidissement de radiateurs et sablé les hublots de vaisseaux spatiaux.

Les ingénieurs conçoivent les véhicules habités pour qu’ils puissent évoluer dans cet environnement. De nombreuses surfaces sont protégées par des pare-chocs multicouches appelés boucliers Whipple. Ceux-ci fragmentent les petites particules avant qu’elles n’atteignent la coque pressurisée. Les hublots posent un problème plus difficile. Les équipages doivent voir clairement pour s’amarrer et évaluer la situation ; les hublots ne peuvent donc pas être recouverts d’un blindage dense. Les concepteurs utilisent plutôt des vitres épaisses, multicouches et fabriquées dans des matériaux renforcés, ajoutent des protections amovibles lorsque la visibilité n’est pas nécessaire et limitent le nombre et la taille des hublots. Malgré ces mesures, une particule bien orientée peut toujours causer des dégâts si elle frappe sous un angle défavorable ou à très grande vitesse.

Les réseaux de surveillance suivent plus de trente mille objets suffisamment gros pour être répertoriés. Des millions de fragments plus petits sont impossibles à suivre, mais restent assez gros pour causer des dégâts. Les débris proviennent d’étages de fusées usagés, d’anciens satellites, de collisions et de minuscules micrométéoroïdes naturels. L’ONU et les agences spatiales nationales encouragent des pratiques de réduction des débris, comme la passivation, la rentrée contrôlée en fin de mission et l’élimination responsable des satellites ou leur placement sur des orbites de rebut. Malgré ces mesures, la densité d’objets augmente dans les orbites les plus fréquentées.

Les voyageurs de l’espace s’appuient sur une combinaison de manœuvres d’évitement et de blindage pour réduire les risques. Les stations et les véhicules qui leur rendent visite ajustent régulièrement leur orbite pour éviter les débris suivis, tandis que les équipages se mettent à l’abri dans leurs capsules de retour lors de rapprochements dangereux. Ces dernières années, les appels à une meilleure coordination du trafic spatial et au partage des données se sont multipliés. La Chine a encouragé des projets communs d’observation des débris avec ses partenaires et investit dans des technologies comme les voiles de désorbitation et le suivi de précision pour gérer cette menace.

La décision de renoncer au retour avec équipage était un choix de sécurité

Shenzhou 20 aurait probablement résisté aux contraintes d’une rentrée normale, mais il était impossible de le vérifier en orbite. Les responsables de la gestion des risques prennent en compte à la fois la probabilité et les conséquences. La probabilité que la fissure s’agrandisse de façon catastrophique était peut-être faible, mais les conséquences auraient été mortelles. La solution la plus sûre était d’attendre un véhicule de retour en bon état, puis de faire rentrer le vaisseau endommagé sans personne à bord.

Le commandant de mission Chen Dong est revenu sur cet arbitrage après l’atterrissage. Il a présenté cet épisode comme la preuve que l’exploration exige de la rigueur et de la patience.

Le chemin de l’exploration spatiale humaine n’est pas un long fleuve tranquille ; il est semé de difficultés et de défis.

Pour la première fois dans le programme de la station spatiale chinoise, un équipage sortant est rentré sur Terre à bord d’un vaisseau qu’il n’avait pas lancé. L’opération a prolongé sa mission de neuf jours, établi un nouveau record national de durée et mis à l’épreuve les procédures d’urgence de lancement et d’atterrissage, qui feront désormais partie des protocoles standard pour les futurs équipages.

Comment se dérouleront le retour sans équipage et l’inspection

Dans les prochains jours ou les prochaines semaines, les contrôleurs de vol procéderont aux vérifications habituelles de Shenzhou 20, fermeront ses écoutilles et lui ordonneront de se désamarrer de Tiangong. Le vaisseau effectuera une manœuvre de désorbitation pour quitter son orbite et rentrer dans l’atmosphère au-dessus d’un couloir défini. Les équipes de récupération présentes sur la zone d’atterrissage de Dongfeng, dans le désert de Gobi, sécuriseront la capsule après son arrivée au sol sous parachute.

Les ingénieurs ne veulent pas se contenter d’un examen visuel plus approfondi. Ils souhaitent recueillir des données réalistes sur le comportement d’un hublot fissuré pendant la rentrée. Des capteurs de température, de pression et de vibrations pourront enregistrer la réaction de la fissure à la chaleur, aux forces aérodynamiques et aux contraintes acoustiques. Ji Qiming a déclaré que le retour fournirait les données expérimentales les plus authentiques, ce qui laisse penser que l’équipe comparera les contraintes réelles de la rentrée aux modèles et aux essais au sol. Ces informations amélioreront les conceptions futures et les règles de vol applicables à des anomalies rares mais graves.

Une fois la capsule placée dans un laboratoire sécurisé, les spécialistes pourront mesurer la géométrie de la fissure, analyser les éventuels résidus sur le point d’impact et vérifier si la fracture s’est propagée pendant la descente. Les enquêteurs examineront également les dossiers de fabrication du hublot et son processus d’installation afin d’écarter d’éventuels défauts latents sans lien avec les débris orbitaux.

Les opérations à bord de Tiangong et le rôle de la capsule de sauvetage

Maintenant que Shenzhou 22 est amarré, l’équipage actuel dispose d’une possibilité d’évacuation en cas de problème médical ou d’une autre urgence. Les équipages des stations spatiales en séjour de longue durée disposent toujours d’une capsule de retour prête à partir. Elle sert à la fois de capsule de sauvetage, de taxi et de bouclier thermique, attendant des mois avant d’effectuer un bref trajet vers la Terre. Tiangong peut accueillir six astronautes pendant les relèves, mais son système de survie est réglé pour trois personnes lors des séjours prolongés. Le maintien d’un vaisseau de retour en bon état, amarré à la station, est essentiel à ce modèle opérationnel.

La Chine maintient un vaisseau Shenzhou et une fusée Longue Marche 2F en configuration de réserve. Le système est conçu pour être mobilisé rapidement, à l’image des vaisseaux Soyouz et des véhicules habités que la Russie et les États-Unis tiennent prêts en cas d’urgence. Le lancement rapide de Shenzhou 22 a démontré cette capacité. Il a également permis de ravitailler la station en matériel, en apportant des outils, des pièces de rechange et des expériences pour maintenir ses activités scientifiques.

Comment d’autres missions ont fait face à des imprévus similaires

L’histoire des vols spatiaux offre des exemples comparables qui soulignent la prudence de la décision concernant Shenzhou 20. En 2022, un micrométéoroïde a perforé une conduite de refroidissement d’un vaisseau Soyouz russe amarré à la Station spatiale internationale. L’équipage qui devait rentrer à bord est resté en orbite jusqu’au lancement sans équipage d’un Soyouz de remplacement. L’astronaute de la NASA Frank Rubio et deux cosmonautes sont rentrés sains et saufs après une mission prolongée.

Lors d’un autre incident, un vol d’essai d’une capsule habitée américaine a connu des problèmes de propulseurs et de propulsion, qui ont maintenu deux astronautes à bord de la Station spatiale internationale bien plus longtemps que prévu. Ils ont participé aux activités de l’équipage présent pendant que les équipes au sol élaboraient une solution pour les ramener en toute sécurité. Dans les deux cas, la prudence et la redondance, et non le respect du calendrier, ont dicté la décision. C’est la même logique qui s’applique à Shenzhou 20.

Les prochains mois à surveiller

Les prochaines étapes sont le retour sans équipage de Shenzhou 20 et son analyse après le vol, la poursuite des opérations avec Shenzhou 22 comme capsule de sauvetage, ainsi que le maintien du rythme des activités scientifiques et de la maintenance à bord de Tiangong. L’équipage de relève lancé à bord de Shenzhou 21 comprend le plus jeune astronaute chinois à ce jour. L’un de ses membres devrait rester plus d’un an dans l’espace dans le cadre d’une étude de longue durée sur la biologie et les facteurs humains. Ces projets peuvent se poursuivre grâce au rétablissement d’un moyen de retour d’urgence.

Le programme chinois de vols spatiaux habités a connu peu de défaillances en vol, ce qui rend cet épisode remarquable. Il témoigne aussi d’une réaction mûre. L’équipe a donné la priorité à la sécurité de l’équipage, procédé rapidement à un lancement pour rétablir les dispositifs de sécurité de la station et transformé une anomalie en occasion d’apprentissage en ramenant le vaisseau endommagé pour une inspection méthodique. Les conclusions contribueront probablement à la conception des hublots et des protections contre les impacts, ainsi qu’aux règles de reprise des vols, pour les futures missions, notamment une tentative d’alunissage prévue plus tard dans la décennie.

À retenir

• Shenzhou 20 rentrera sur Terre sans équipage, la fissure d’un hublot rendant dangereux un retour avec des astronautes à bord.
• Les astronautes Chen Dong, Chen Zhongrui et Wang Jie sont rentrés sains et saufs à bord de Shenzhou 21, après neuf jours d’attente, établissant un nouveau record national de durée.
• Le 25 novembre, un lancement d’urgence a envoyé Shenzhou 22 sans équipage vers Tiangong pour servir de capsule de sauvetage et apporter outils et provisions.
• Les ingénieurs estiment qu’un fragment de débris de moins d’un millimètre a provoqué une fissure traversante de plus d’un centimètre dans une vitre du hublot.
• Ji Qiming a indiqué que le retour sans équipage devait permettre de recueillir des données de vol fiables sur le comportement du hublot fissuré pendant la rentrée.
• La Chine analysera la capsule après son atterrissage sur le site de Dongfeng afin d’orienter les conceptions et les règles de vol à venir.
• L’incident met en évidence les risques persistants liés aux débris en orbite basse et l’intérêt de disposer de plans de sauvetage prêts à être mis en œuvre.