Améliorer la précision d'atterrissage des capsules habités.

[vp]

Après avoir vu la capsule Shenzhou 16 atterrir et faire des roulés boulés, je me demande pourquoi les ingénieurs n'essayent-ils pas d'améliorer l'atterrissage en capsule (précision, confort) ?
Je me souviens avoir lu que l'atterrissage en Soyouz correspondait, en mode nominal, à un accident de la route à 50 km/h, après avoir passé 6 mois en apesanteur !
Les capsules Dragon et Orion ne valent guère mieux en amerrissant. Ce ne doit pas être terrible pour la réutilisation (la rouille).

Et là, me vient une idée.
Pourquoi, aucune entreprise ne se lance dans la récupération de capsule avec un engin de type eVTOL (les taxis volants) ?

Certes, aujourd'hui, ce type d'engin n'a pas de capacité de chargement.

Mais je verrais en première étape : 
     - pendant la descente de la capsule, un avion portant le eVTOL se rapproche au mieux.
     - lorsque la capsule est en sécurité sous son/ses parachutes principaux, le eVTOL est largué par l'avion
       et vient rejoindre en vol (oui, c'est la phase critique), la capsule.
     - le eVTOL s'amarre à la capsule.
     - toujours supportée par les parachutes, la capsule est dirigée par le eVTOL vers un astroport.
     - largage des parachutes à proximité du sol.
     - atterrissage en eVTOL. (bien sûr la capsule serait au-dessus).

Avec des améliorations des capacités du eVTOL, on arriverait à n'en pas douter à faire atterrir une capsule sur un héliport, même urbain (en cas de rapatriement d'un astronaute vers un hôpital).

En améliorant le concept, on pourrait même aller jusqu'à ce qu'un eVTOL cargo récupère un premier étage d'un lanceur freiné par parachute.
Il est tout de même plus intéressant d'utiliser le freinage par parachute, que d'utiliser du carburant et des moteurs comme le fait la Falcon 9 !
Mais bon tout le monde préfère copier.
Je ne sais pas si l'idée est bonne, mais le concept de la Falcon 9 n'est sûrement pas la panacée.

Y-a-pas une start-up française qui veut innover dans ce sens ?
Il y aura surement des débouchés dans le transport aérien.




Concept JAXA

[nikolai39]

Pourquoi, aucune entreprise ne se lance dans la récupération de capsule avec un engin de type eVTOL (les taxis volants) ?

Parce que tout cela est (beaucoup) plus lourd qu'un parachute !

Pour le Soyouz, une récupération de type hélicoptère avait été envisagée, mais abandonnée car trop lourde. J'ai photographié un modèle d'essais en soufflerie à Koroliov il y a quelques années.



Pour Oriol, ce sera un retour sur rétrofusées. Cela avait été envisagée pour Crew Dragon, mais abandonné sur demande de la NASA si ma mémoire est bonne. Il y avait aussi eu le projet de Gemini en mode deltaplane.

[vp]

L'idée n'est pas de l'intégrer à la capsule, mais qu'un eVTOL récupère la capsule pendant sa descente sous parachute.

[Montgomery]

// Mais je verrais en première étape : 
     - pendant la descente de la capsule, un avion portant le eVTOL se rapproche au mieux.
     - lorsque la capsule est en sécurité sous son/ses parachutes principaux, le eVTOL est largué par l'avion
       et vient rejoindre en vol (oui, c'est la phase critique), la capsule.
     - le eVTOL s'amarre à la capsule.
     - toujours supportée par les parachutes, la capsule est dirigée par le eVTOL vers un astroport.
     - largage des parachutes à proximité du sol.
     - atterrissage en eVTOL. (bien sûr la capsule serait au-dessus).//

A mon avis çà complexifie le principe car une fois sous parachute principal il n'y a plus grand risque et le système reste simple.
Faire un rendez-vous en vol avec un Drone pour venir prendre la capsule qui pèse quand même pas mal il faut déjà un sacré engin !
De plus si d'aventure la précision d'atterrissage n'est pas au rendez-vous, par exemple pour une réentrée d'urgence comment prévoir le drone à des centaines de kilomètres plus avant ou après le point d'aboutissement prévu ?
La capsule à rouler un peu mais les rétrofusées ont amortis l’impact de la même manière ce n’est que la vitesse horizontale due, vraisemblablement, au vent de surface sur le site d’atterrissage qui provoque le déplacement de la capsule !
Cela dit les occupants étant solidement harnachés dans leur siège çà n’a pas dû leur défriser un cheveu et en plus ils sont bien avisés du vent de surface et de la vitesse sol horizontale qui va inévitablement faire quelques roulés boulés à la capsule !
En fait, le plus simple reste aussi le plus fiable !

[David L.]

La capsule à rouler un peu mais les rétrofusées ont amortis l’impact de la même manière ce n’est que la vitesse horizontale due, vraisemblablement, au vent de surface sur le site d’atterrissage qui provoque le déplacement de la capsule !
Cela dit les occupants étant solidement harnachés dans leur siège çà n’a pas dû leur défriser un cheveu et en plus ils sont bien avisés du vent de surface et de la vitesse sol horizontale qui va inévitablement faire quelques roulés boulés à la capsule !

Le fait que les occupants de Shenzhou-16 aient été solidement harnachés dans leur siège ne les a pas protégés de la violence supplémentaire de cet atterrissage : si la durée a été inhabituellement longue entre l'ouverture de l'écoutille et les sorties des astronautes, ce n'est pas sans raison !

[nikolai39]

L'idée n'est pas de l'intégrer à la capsule, mais qu'un eVTOL récupère la capsule pendant sa descente sous parachute.

Près de 3 tonnes pour un Soyouz, il faut un bon avion et de bons pilotes !

[vp]

L'idée n'est pas de l'intégrer à la capsule, mais qu'un eVTOL récupère la capsule pendant sa descente sous parachute.

Près de 3 tonnes pour un Soyouz, il faut un bon avion et de bons pilotes !

Pas d'avion, mais un eVTOL.
Pas de pilote, en automatique.

Et les 3 tonnes sont supportées par les parachutes.

[phenix]

idée intéressante a discuté. 

premièrement, au lieu de eVtol, je parlerais plutôt d'hélicoptère, pour un capsule de soyouz , il nous faudrait environ un super puma d'une dizaine de tonne et si on veut récupère une capsule dragon , on passe au CH47 chinook (23t) et pour une orion, il faut passé a la famille H-53, les plus gros hélicoptères américain.

deuxiemement , il y a l'aspect safety. es ce qu'on considère que le système est infaillible? dans quel cas on peut désigné une capsule "fragile" (capable de faire un rentré atmosphérique quand même) qui ne survivrais pas a l'impact au sol et des parachutes juste suffisant pour être compatible  avec la vitesse de chute de l'helico. Mais entre le fait que la capsule n'arrive pas dans la bonne zone, que l'hélicoptère ne décolle pas ou qu'il y ai un problème d'amarrages, une panne moteur pendant le portage.... bref, c'est peut probable qu'on puisse assuré la sécurité suffisant pour l'équipage.
Sinon , on peut envisager une solution avec capsule alléger qui serais detruite si elle se posé sous parachute , mais préserverais sont équipage (soit avec des sièges suffisamment amortie, soit carrément l'équipage qui saute en parachute avenc l'impact). donc s'il y a un probleme avec l'helico, on perd la capsule mais pas l'equipage.

troisièmement il y a l'aspet technique. si on veut partir la dessus, je pense que le plus simple c'est une solution a la rocket lab (qui l'a abandonnée) .consistant a saisir la capsule par le parachute, car en dehors de ça, je vois mal comment saisir la capsule.

Pour finir , il y a l'aspect économique, ok on alléger un peu la capsule car on a besoin de moins de résistance structurelle et on peut avoir des a parachute plus petit, donc on économise sur le lanceur. mais sa veut dire qu'il faut un helicoptere, probablement un bateau pour supporté l'helico et beaucoup de suivie.

[Montgomery]

Pas de pilote, en automatique.
Et les 3 tonnes sont supportées par les parachutes.

Là, franchement je ne vois pas trop la conception de ton principe de récupération ?
Non seulement cela me parait multiplier les risques, vu que je ne vois pas trop ce qu'il y a à reprocher au principe actuel c'est à dire des parachutes en conséquence et des rétro fusés pour amortir l'impact au sol !
Si dans le milieu aquatique pas besoins de rétro fusés !
Cela fonctionne depuis des lustres et quel est donc le problème actuel qui le ferait remettre en question ?
Il ne faudrait pas que le mieux soit l’ennemi du bien et là, je pense que c’est le cas !
On a bien vu la difficulté que représente la récupération d’une capsule sous parachute par un hélicoptère, c’est loin d’être simple et cela a fini, me semble-t-il par être ajourné ?
Avec un VTOL cela me semble encore plus périlleux même en automatique ?

[Montgomery]

idée intéressante a discuté. 
premièrement, au lieu de eVtol, je parlerais plutôt d'hélicoptère, pour un capsule de soyouz , il nous faudrait environ un super puma d'une dizaine de tonne et si on veut récupère une capsule dragon , on passe au CH47 chinook (23t) et pour une orion, il faut passé a la famille H-53, les plus gros hélicoptères américain.

Attention, lorsque l’on parle de charge externe il faut tenir compte du fait de la densité de l'air et aussi que cette récupération potentielle se ferait hors effet de sol et à une vitesse en deçà de l'accrochage donc dans le régime du stationnaire.
Donc en fonction de l’altitude et de la température du lieu, cela peut tout simplement ne pas se faire trop grande demande de puissance ?
Cela revient donc à ajouter une contrainte de plus dans le timing de la rentrée atmosphérique en plus de toutes les autres météo etc…
De plus je pense que l'hélicoptère doit se synchroniser avec la vitesse sol du parachute, sans vent ok, mais dans le cas de cette arrivée de la capsule chinoise, çà fait que, une fois la capsule accrochée l'hélico se trouve vent arrière donc au niveau puissance hors effet de sol vent arrière c'est pas le Top.
A moins que l'approche et l'accrochage se fasse de face convergent mais j'en doute !
Et ne pas oublier les hélicoptères Russes aussi le MI-17 par exemple que l'on voit en assez grand nombre lors de ces récupération russes ou chinoises excellente machine au demeurant !
En gros le super Puma MKII c’est maxi 4.5 tonnes à l’élingue avec la grosse perche mais il faut aussi ne pas oublier l’élingue et le dispositif d’accrochage qui va aussi peser !
Dans cette hypothèse que je ne pense voir se réaliser avec une capsule habitée, le problème c’est le système de largage en cas de perte d’un moteur ou autres ?
Qui va décider de larguer et si on ne laisse pas cette option, tout le monde va au tapis !
Ce n’est pas vraiment une évolution en termes de sureté te de sécurité à mon avis !

[vp]

premièrement, au lieu de eVtol, je parlerais plutôt d'hélicoptère, pour un capsule de soyouz , il nous faudrait environ un super puma d'une dizaine de tonne et si on veut récupère une capsule dragon , on passe au CH47 chinook (23t) et pour une orion, il faut passé a la famille H-53, les plus gros hélicoptères américain.

L'hélicoptère a des pales au dessus de la cabine.
L'avantage des eVTOL c'est qu'il y a plusieurs rotors sur les côtés.

L'idée n'est pas de "porter" la capsule, mais de la diriger.
La capsule reste portée par les parachutes.

deuxiemement , il y a l'aspect safety. es ce qu'on considère que le système est infaillible? dans quel cas on peut désigné une capsule "fragile" (capable de faire un rentré atmosphérique quand même) qui ne survivrais pas a l'impact au sol et des parachutes juste suffisant pour être compatible  avec la vitesse de chute de l'helico. Mais entre le fait que la capsule n'arrive pas dans la bonne zone, que l'hélicoptère ne décolle pas ou qu'il y ai un problème d'amarrages, une panne moteur pendant le portage.... bref, c'est peut probable qu'on puisse assuré la sécurité suffisant pour l'équipage.
Sinon , on peut envisager une solution avec capsule alléger qui serais detruite si elle se posé sous parachute , mais préserverais sont équipage (soit avec des sièges suffisamment amortie, soit carrément l'équipage qui saute en parachute avenc l'impact). donc s'il y a un probleme avec l'helico, on perd la capsule mais pas l'equipage.

Si le rendez-vous est manquée par le eVTOL, la capsule atterrit sous parachute comme elle le fait actuellement.

troisièmement il y a l'aspet technique. si on veut partir la dessus, je pense que le plus simple c'est une solution a la rocket lab (qui l'a abandonnée) .consistant a saisir la capsule par le parachute, car en dehors de ça, je vois mal comment saisir la capsule.

Techniquement, j'imagine le eVTOL procéder le rendez-vous par en-dessous, avec une sorte de berceau pour accueillir la capsule.
On ne touche pas aux parachutes (sécurité oblige).

Pour finir , il y a l'aspect économique, ok on alléger un peu la capsule car on a besoin de moins de résistance structurelle et on peut avoir des a parachute plus petit, donc on économise sur le lanceur. mais sa veut dire qu'il faut un helicoptere, probablement un bateau pour supporté l'helico et beaucoup de suivie.

Non, on garde les parachutes. Aucune économie au lancement.

L'intérêt est d'amener la capsule à un point précis.
Pour le Dragon, cela remplace les navires de récupération. Cela réduit les temps de récupération de l'équipage et des expériences.
Le eVTOL pouvant directement atterrir à Houston, à la NASA.
Et hop, les astronautes retournent au travail 

[nikolai39]

isi on veut récupère une capsule dragon , on passe au CH47 chinook (23t) et pour une orion, il faut passé a la famille H-53, les plus gros hélicoptères américain.

Et si on veut soulever l'hélicoptère américain, on prend le Mi-26 !

[nikolai39]

Cela fonctionne depuis des lustres et quel est donc le problème actuel qui le ferait remettre en question ?

Justement, après 60 ans d'exploitation de Soyouz, les Russes le remettent en question car ils veulent passer au réutilisable. Et pour réutiliser, il faut que l'impact avec le sol soit le plus doux possible. C'est pour cela qu'ils veulent passer à la solution rétropropulsée sur Oriol.

[Montgomery]

Cela fonctionne depuis des lustres et quel est donc le problème actuel qui le ferait remettre en question ?

Justement, après 60 ans d'exploitation de Soyouz, les Russes le remettent en question car ils veulent passer au réutilisable. Et pour réutiliser, il faut que l'impact avec le sol soit le plus doux possible. C'est pour cela qu'ils veulent passer à la solution rétropropulsée sur Oriol.

Ok rétropulsion comme initialement ce qui était envisagé pour la capsule de SpaceX mais bon on est loin de la solution envisagée avec un VTOL pour venir la pousser sur une position précise ?
Sans compter qu'au niveau précision, la rentrée atmosphérique pilotée classique reste quand même très correct.
Cela dit, le moindre aléa lors de la rentrée peut engendrer des distance importantes donc il faut quand même un cône de poser possible assez conséquent

[phenix]

isi on veut récupère une capsule dragon , on passe au CH47 chinook (23t) et pour une orion, il faut passé a la famille H-53, les plus gros hélicoptères américain.

Et si on veut soulever l'hélicoptère américain, on prend le Mi-26 !

sur la photo c'est un CH-53 qui porte un CH-47.  le Mi-26 c'est.... encore pire

[vp]

...
vu que je ne vois pas trop ce qu'il y a à reprocher au principe actuel c'est à dire des parachutes en conséquence et des rétro fusés pour amortir l'impact au sol !
Si dans le milieu aquatique pas besoins de rétro fusés !
Cela fonctionne depuis des lustres et quel est donc le problème actuel qui le ferait remettre en question ?
...

C'est ce que je disais dans mon premier message.
Quand l'on voit l'atterrissage du Shenzhou 16 ou quand on écoute les témoignages des astronautes, ce n'est pas un atterrissage, c'est un crash à 50 km/h !
E le défaut des capsules par rapport aux navettes, c'est leur incapacité à se poser en douceur en un lieu précis.

[Astro-notes]

Quoique l'on pourrait rappeler qu'un vaisseau de type capsule se pose dans une zone de rayon guère plus grand qu'une longueur de piste avion pour récupérer une navette (et on ne parle pas de vent de travers) ! 

[vp]

Quoique l'on pourrait rappeler qu'un vaisseau de type capsule se pose dans une zone de rayon guère plus grand qu'une longueur de piste avion pour récupérer une navette (et on ne parle pas de vent de travers) ! 

Oui, mais au milieu d'un désert (Soyouz et Shenzhou) ou de l'océan (Dragon)

[Montgomery]

C'est ce que je disais dans mon premier message.
Quand l'on voit l'atterrissage du Shenzhou 16 ou quand on écoute les témoignages des astronautes, ce n'est pas un atterrissage, c'est un crash à 50 km/h !
E le défaut des capsules par rapport aux navettes, c'est leur incapacité à se poser en douceur en un lieu précis.

Un crash à 50 km/h ?? cela me parait un peu exagéré.
On ne parle pas ici d’arrêt net mais une réduction rapide mais quand même progressive du taux de chute, cela me paraît quand même bien différent !
Sous parachute on a en gros selon le pépin, 8 m/s. 
A environ 1.5 mètre du sol, les rétrofusées s’activent réduisant le taux à 2 ou 3m/s 
L’impact est également absorbé par les amortisseurs situés sous les sièges.
Si la capsule rebondit ou se met à rouler (pente ou vitesse sol élevée) l’équipage déclenche le dispositif de largage du ou des parachutes.
A moins de finir par envoyer des séniors je ne vois pas trop quel est le problème physique insurmontable pour des bonhommes au physique justement au petit oignons et parfaitement entrainés et avisés de ce qui va se passer à cet instant ?

[vp]

C'est ce que je disais dans mon premier message.
Quand l'on voit l'atterrissage du Shenzhou 16 ou quand on écoute les témoignages des astronautes, ce n'est pas un atterrissage, c'est un crash à 50 km/h !
E le défaut des capsules par rapport aux navettes, c'est leur incapacité à se poser en douceur en un lieu précis.

Un crash à 50 km/h ?? cela me parait un peu exagéré.

Ce n'est pas de moi.
Ce sont les mots d'un cosmonaute de retour de mission.
Faudrait que je retrouve ma référence (des fois la mémoire peut jouer des tours).

[Montgomery]

Un crash à 50 km/h ?? cela me parait un peu exagéré.

Ce n'est pas de moi.
Ce sont les mots d'un cosmonaute de retour de mission.
Faudrait que je retrouve ma référence (des fois la mémoire peut jouer des tours).

Je pense que l’orsque l’on parle de Crash à 50 km/h on fait référence à l'automobile, mais dans ce cas, c’est relatif à obstacle très dur bref un mur, arret net du véhicule.
D’une part les astronautes ne subissent pas les G sur le même axe d'orientation qu’en véhicule, l’un est position assise verticale de face sans protection cervicale, l’autre est allongé de dos dans une coque reprenant tout le volume corporel tète comprise, ce n'est pas du tout la même contrainte.
Les véhicules n’ont pas de réduction de la vitesse avant l’impact, seul protection l’air bag mais à l’impact.
Donc en réalité peu de comparaison possible avec le terme Crash à 50 km/h assimilable aux tests de destruction automobile, je pense !
C’est plus une expression usuelle pour dire que l’atterrissage est assez rude !

[nikolai39]

Sur Soyouz, l'atterrissage se fait à 6,5 m/s, soit 21,6 km/h.

[vp]

Ce n'est pas de moi.
Ce sont les mots d'un cosmonaute de retour de mission.
Faudrait que je retrouve ma référence (des fois la mémoire peut jouer des tours).

Bon ben, je n'ai pas eu besoin de rechercher ma référence.
J'en ai trouvé une autre en début d'après-midi en lisant la biographie de Thomas Pesquet.
Page 281 : "Pour te représenter l'atterrissage, imagine-toi en voiture : tu es arrêté au feu et un type arrive derrière toi à 50 km/h"

[nikolai39]

Ce n'est pas de moi.
Ce sont les mots d'un cosmonaute de retour de mission.
Faudrait que je retrouve ma référence (des fois la mémoire peut jouer des tours).

Bon ben, je n'ai pas eu besoin de rechercher ma référence.
J'en ai trouvé une autre en début d'après-midi en lisant la biographie de Thomas Pesquet.
Page 281 : "Pour te représenter l'atterrissage, imagine-toi en voiture : tu es arrêté au feu et un type arrive derrière toi à 50 km/h"

Et bien il aurait dû écrire : "Pour te représenter l'atterrissage, imagine-toi en voiture : tu es arrêté au feu et un type arrive derrière toi à 21,6 km/h"

[vp]

Et bien il aurait dû écrire : "Pour te représenter l'atterrissage, imagine-toi en voiture : tu es arrêté au feu et un type arrive derrière toi à 21,6 km/h"

Bref, on est d'accord.
Le retour n'est pas agréable.
Il y a des choses à faire.