Capsule spatiale

Une capsule spatiale désigne dans le domaine de l'astronautique un véhicule spatial de forme conique ou sphérique capable grâce à un bouclier thermique de survivre à la rentrée atmosphérique et de retourner sur Terre. Bien souvent pressurisée, elle permet de récupérer une charge utile envoyée dans l'espace, comme des expériences scientifiques, des animaux, ou un équipage d'astronautes. La capsule se distingue de l'avion spatial par sa très faible portance, et a donc le plus souvent recourt à des parachutes pour freiner sa descente. Par métonymie il est courant de désigner un véhicule spatial habité utilisant une capsule de capsule spatiale, puisque c'est le seul élément à revenir sur Terre.

Le module de descente de Soyouz TMA-03M après son atterrissage.

Le module de commande Columbia d'Apollo 11 après son amerrissage.

La capsule spatiale est la première architecture utilisée dans l'histoire du vol spatial pour envoyer des astronautes dans l'espace avec le véhicule soviétique Vostok et l'américain Mercury en 1961. Le concept est progressivement amélioré lors de la course à l'espace avec les vaisseaux soviétiques Voskhod et Soyouz, et les américains Gemini et Apollo. Par la suite à l'exception de la navette spatiale américaine qui fit montre de sa dangerosité avec deux accidents mortels, tous les véhicules spatiaux à avoir emmené des astronautes en orbite ont été des capsules. Elles sont généralement préférées pour leur simplicité et leur fiabilité, comme la possibilité d'être équipé d'une tour de sauvetage pendant le lancement.

Des capsules spatiales ont également été utilisé pour ramener des pellicules photos de satellites espions tels que les Corona et les FSW, des expériences biologiques comme pour le programme Bion, ou bien des échantillons d'autres corps célestes par des sonde spatiales telles que Luna 16, Stardust, Hayabusa ou Chang'e 5.

Caractéristiques générales

Une capsule est généralement composée de deux ou trois modules :

• le module de commande est le lieu de vie et de contrôle de la capsule ;
• le module de service sert principalement au stockage des réservoirs du carburant pour les moteurs, d’oxygène pour que l’équipage puisse respirer, des instruments scientifiques et des batteries et un système de production d'énergie, pour la production d’électricité nécessaire au fonctionnement de la capsule ;
• le troisième module peut être ajouté sur la capsule, comme sur le Soyouz. C’est le module orbital. Il sert au stockage du matériel de l’équipage et de lieu de vie, ainsi qu'à réaliser des expériences. Il est généralement largué lors de la rentrée atmosphérique.

Schéma d’une capsule Mercury. Le vaisseau contient les modules de commande et de service en une seule pièce.

Éléments du module de commande

• Des parachutes servent à ralentir la capsule dans la basse atmosphère. Il y a généralement un parachute de secours au cas où le parachute principal viendrait à mal fonctionner. C’est ce qui s’est passé pour Soyouz 1, la capsule n’était pas équipée d'un parachute de secours. En avril 1967, le parachute de Soyouz 1 se mit en torche, entraînant le décès de Vladimir Komarov.

• Un bouclier thermique sert de protection contre les frottements de l’air, qui provoquent une chaleur extrême lors de la rentrée atmosphérique.
• Un port d’amarrage sert à transférer l’équipage de la capsule vers un autre vaisseau.
• Un sas de sortie extravéhiculaire est rare sur les capsules à cause de sa taille. La première capsule à posséder un sas de sortie est la capsule Voskhod, lors de la mission 2 qui a permis la première sortie dans l’espace. Certaines de ces sorties nécessitent la dépressurisation complète de la capsule.
• Un système de sauvetage sert lors de problèmes techniques de la capsule au décollage et à l’atterrissage. Ce sont généralement des tours de sauvetage (larguées dans la haute atmosphère de la Terre au décollage quand elles ne possèdent plus d’utilité) ou, sur les capsules plus anciennes, des sièges éjectables. La Crew Dragon possède des moteurs de sauvetage sur les côtés de la capsule.

Éléments du module de service

• Un système de propulsion sert au déplacement et aux manœuvres de la capsule.
• Les batteries servent de réserve d’électricité quand la capsule passe du côté de la Terre ou de la Lune opposé au Soleil.
• Un système de production d’électricité. Il s'agit généralement de panneaux solaires^[1] ou, plus anciennement, des piles à combustible^[2].
• Des instruments scientifiques servent principalement à faire des relevés et des expériences.