La technologie aérospatiale unique et sophistiquée du Japon
Le Japon, qui dispose des capacités technologiques parmi les plus avancées au monde, a développé une technologie inédite dans le domaine de l'aérospatiale. Le Japon a réussi à ramener sur Terre pour la première fois un échantillon de matière provenant d'un astéroïde et poursuit actuellement le développement du premier satellite ultra-compact au monde, qui tient dans la paume de la main. Le Japon apporte également une grande contribution en figurant parmi les 15 pays qui participent à l'opération de la Station spatiale internationale (SSI).
La technologie japonaise de lancement de fusées à haute altitude
L'histoire de la technologie aérospatiale japonaise a commencé en 1955 avec le lancement réussi de la minuscule fusée Pencil de 23 cm. Plus tard, en 1970, le Japon a lancé avec succès son premier satellite artificiel à partir d'une fusée de 16,5 m de long, le quatrième lancement de satellite de ce type dans l'histoire mondiale. La dernière itération de la fusée Epsilon est le résultat de plus d'un demi-siècle de recherche, et les avancées dans ce domaine ne sont pas près de s'arrêter.
Photo reproduite avec l'aimable autorisation de la JAXA.
Ces dernières années, une société japonaise a mis à profit son expérience de la recherche conjointe avec l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) pour construire sa propre fusée, et notamment lancer un service de transport de satellites dans l'espace à des fins de recherche. Ces initiatives, associées aux capacités technologiques uniques du Japon, nous propulsent toujours plus loin dans la découverte de l'espace.
La technologie japonaise utilisée sur la Station spatiale internationale (SSI)
Le Japon contribue aux opérations de la SSI, notamment grâce au module d'expérimentation japonais connu sous le nom de « Kibo », qui signifie « espoir » en japonais. Ce module, qui a été développé, assemblé puis exploité par le Japon, est utilisé sur la SSI pour mener des expériences dans l'environnement à faible gravité de l'espace. Le module Kibo est équipé d'un mécanisme appelé JEM Small Satellite Orbital Deployer (J-SSOD), qui permet de mettre en orbite des satellites ultra-compacts. Cette technologie totalement unique est utilisée pour le programme « KiboCUBE », dans le cadre duquel des satellites sont mis en orbite pour le compte de pays en développement qui ne disposent pas des moyens de lancer eux-mêmes des satellites, ce qui contribue ainsi au développement de la technologie aérospatiale dans ces pays.
Un nanosatellite lancé grâce au J-SSOD. (photo reproduite avec l'aimable autorisation de la JAXA/NASA.)
Le Japon opère également le « Kounotori » (« cigogne » en japonais), un véhicule de transfert spatial qui approvisionne la SSI, notamment en eau et en nourriture. Entre 2011 et 2020, un total de neuf Kounotori ont été lancés, qui ont tous pu s'amarrer sans accroc à la SSI. Avec sa précision et ses capacités d'approvisionnement de renommée mondiale, le Kounotori est un moyen de réapprovisionnement dont la SSI ne peut plus se passer.
À gauche : Un bras robotisé de la SSI tentant de saisir un Kounotori. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de la JAXA/NASA.)
À droite : Un astronaute avec des aliments frais livrés par un Kounotori. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de la JAXA/NASA.)
Hayabusa : la première sonde d'exploration au monde à ramener un échantillon provenant d'un astéroïde
L'Hayabusa (« faucon » en japonais) est une sonde d'exploration de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) qui a réussi pour la première fois à ramener des échantillons d'astéroïde sur Terre. Le modèle suivant « Hayabusa2 » a su démontrer de manière encore plus flagrante les capacités technologiques du Japon.
Image de l'explorateur d'astéroïdes Hayabusa2 se posant sur l'astéroïde Ryugu. (Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Ikeshita Akihiro.)
Trois instruments étaient essentiels pour qu'Hayabusa2 puisse ramener les échantillons : un « petit impacteur de transport », un « cornet d'échantillonnage » et une « capsule de rentrée ». Le petit impacteur est un dispositif permettant de créer un cratère artificiel à la surface de l'astéroïde. Il tire une balle pesant environ 5 g à la surface de l'astéroïde à grande vitesse pour pulvériser la surface en petits morceaux de matière astéroïde qui sont ensuite collectés à l'aide d'un long tube appelé « cornet d'échantillonnage ». L'échantillon de l'astéroïde est ensuite chargé dans la capsule afin d'être ramené sur Terre.
Le « ressort hélicoïdal » mérite d'être mentionné car il est essentiel pour déplacer ces trois instruments. Cette pièce spéciale, développée par une société japonaise, utilise la force du ressort pour déplacer les instruments avec précision. Par exemple, le cornet d'échantillonnage est replié lorsqu'il n'est pas utilisé, le ressort hélicoïdal a donc servi à le faire ressortir afin de pouvoir prélever l'échantillon d'astéroïde.
Image du cornet d'échantillonnage de l'Hayabusa2. La force de ce ressort hélicoïdal spécial a été utilisée pour déplacer le cornet d'échantillonnage, le petit impacteur et la capsule de rentrée. (Image reproduite avec l'aimable autorisation de JAXA.)
Le ressort hélicoïdal est constitué d'anneaux circulaires en aluminium maintenus ensemble verticalement par un matériau à ressort en fibre de verre. Lorsque le ressort hélicoïdal est poussé vers le bas par la main sur le dessus, il se contracte et se tord. Lorsque la main le relâche, la force du ressort le fait rebondir vers le haut. Il est très solide et flexible. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Nippi Corp.)
En commençant par des satellites pas plus grands qu'une main, les nanosatellites vont changer l'avenir du développement spatial
En 2003, une université japonaise a effectué les premières recherches sur le lancement de nanosatellites. Les nanosatellites peuvent être développés beaucoup plus rapidement et à un coût relativement faible par rapport aux satellites classiques, ce qui permet aux universités et aux petites entreprises d'accéder au marché. Le nombre d'organisations participant à la recherche n'a jamais été aussi élevé, ce qui a favorisé la création d'une technologie unique au Japon. Les nanosatellites sont équipés d'un moteur ionique de 4 cm de diamètre qui leur permet de changer d'orientation dans l'espace, ainsi que du premier « moteur à eau » au monde, un moteur sûr et compact qui utilise l'eau comme agent propulseur. Ce moteur à eau est une technologie véritablement révolutionnaire : il peut par exemple alimenter un satellite en orbite autour de la Terre pendant environ deux ans, et peut se rendre sur la Lune en utilisant seulement 200 à 300 g d'eau. Ces technologies ont également été reconnues par la NASA et devraient changer l'avenir du développement spatial.
À gauche : Un moteur ionique ultra-compact de 4 cm de diamètre, développé par l'Université de Tokyo. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Koizumi Hiroyuki.)
À droite : Un nanosatellite équipé d'un moteur à eau ultra-compact. Il mesure d'environ 10 cm³. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Pale Blue.)
Image de la navette spatiale japonaise « EQUULEUS », lancée sur le lanceur spatial de nouvelle génération Space Launch System (SLS) dans le cadre d'une mission de la NASA en novembre 2022. Elle visera la lune grâce à son moteur ultracompact, qui utilise l'eau comme agent propulseur. (Photo reproduite avec l'aimable autorisation de la JAXA/NASA/Université de Tokyo.)
Le nouveau domaine de recherche qu'est le développement spatial fait des progrès dans le monde entier. Il est certain que la technologie aérospatiale unique du Japon contribuera encore davantage aux progrès du développement spatial à l'avenir.