Les satellites Proton

Les satellites scientifiques lourds N-4 ont été développé par l'OKB-52 de Vladimir TCHELOMEÏ au début des années 1960. Baptisés« Proton », ils donneront ce nom au lanceur UR-500 qui les mettra sur orbite.

Ils sont conçus pour étudier les particules à très haute énergie (1013eV) présentes en orbite basse, d'évaluer le danger qu'elles représentent et de déterminer l'intensité et le spectre énergétique des électrons et des rayons gammas (jusqu'à des énergies de 50MeV). Ces études ne sont pas possibles sur Terre, car les particules chargées sont majoritairement absorbées par l'atmosphère.

Ils évoluent sur des orbites basses avec un périgée de 190km et un apogée de 600km, inclinées à environ 63,5°. Ils sont dimensionnés pour fonctionner en orbite pendant quarante-cinq jours, et sont munis de quatre panneaux solaires, de plusieurs batteries et d'un système de thermorégulation. Les batteries sont situées dans des petites capsules placées entre le corps central et l'enveloppe externe du satellite (visibles sur la figure 2c).

Fig. 1 : Vue d'artiste d'un satellite N-4 en orbite.

L'orientation dans l'Espace est possible au moyen de stabilisateurs électropneumatiques, qui fonctionne avec du gaz sous pression. Les appareils de mesure, qui pèsent au total près de 3,5 tonnes, sont embarqués dans un compartiment pressurisé.

Les N-4 sont des satellites très lourds (plus de 8 tonnes) conçus spécifiquement pour le nouveau lanceur UR-500 dans sa version de base à deux étages. Ainsi, leur structure a été développée sur la base du futur troisième étage qui équipera l'UR-500 dans un avenir proche.

L'instrument principal du N-4 est le calorimètre de ionisation, qui permet de différencier les particules en fonction de leur charge. En effet, en orbite le satellite rencontre une multitude de particules, et le calorimètre permet de mesurer l'énergie de chacune d'entre elles. Il est constitué de plaques d'acier séparées par un scintillateur, c'est à dire un matériau qui émet de la lumière suite à l'absorption d'une particule chargée.

Fig. 2 : Réplique du N-4.
Musée National d'Histoire de la Cosmonautique. Crédit : Nicolas PILLET.

Quand les particules chargées heurtent un atome de fer contenu dans l'acier, elles génèrent un certain nombre de nouvelles particules qui, en traversant le scintillateur, vont produire une lumière dont l'intensité est proportionnelle à l'énergie contenue dans la première particule. Des capteurs permettent de mesurer cette lumière, et donc de déterminer l'énergie de la particule chargée.

Deux compteurs sont placés de chaque côté du calorimètre, l'un étant constitué de graphite, l'autre de polyéthylène. Le graphite n'est composé que d'atomes de carbone, et le polyéthylène d'atomes de carbone et d'hydrogène. En comparant les résultats des deux compteurs, on peut donc quantifier avec une grande précision les réactions des particules chargées avec les atomes d'hydrogène.

Le N-4 n°1 a été lancé le 16 juillet 1965 par le premier UR-500. Trois autres exemplaires ont suivi, mais l'avant-dernier n'a pas pu être mis sur orbite à cause d'une défaillance du lanceur. Les satellites Proton sont présentés au public comme des laboratoires orbitaux révolutionnaires, et la presse officielle exagère leur masse en annonçant qu'elle est de 12,2t.

Plus tard, l'OKB-52 développe une version améliorée du N-4 : le N-6. Considérablement plus lourd (16 tonnes), il est capable de détecter des particules à des niveaux d'énergie encore supérieurs (1015eV).

Fig. 3 : Schéma du satellite N-6.
Crédit : Encyclopedia Astronautica.

Le N-6 est lancé par la version à trois étages de l'UR-500 : l'UR-500K, appelée également Proton-K. Deux exemplaires sont construits, mais un seul est mis en orbite, le 16 novembre 1968, sous le nom de Proton-4.

Fig. 4 : Différentes maquettes du N-6.
Crédit : RIA Novosti, Spacephotos.ru, Космонавтика СССР.

Il s'agit à l'époque du plus gros satellite mis en orbite par l'Union soviétique. Il emporte plus de 12 tonnes d'instruments scientifiques, et peut fonctionner en orbite pendant une centaine de jours. Contrairement au N-4, il ne dispose que de deux cartouches de gaz comprimé (figure 4).

Fig. 5 : La une du journal lyonnais « Le Progrès » du 17 novembre 1968.
Crédit : Collection personnelle de Nicolas PILLET; remerciements à Gérard PILLET et Jeanne TROUILLOT.

Comme on peut s'en rendre compte dans l'article de la figure 5, la propagande soviétique a encore une fois largement exagéré les capacités de Proton-4.

N-4 N-6
Masse 8300kg 16000kg
Masse de la charge utile scientifique 3500kg 12500kg
Durée de fonctionnement 45 jours 100 jours
Orbite 190kmx x600km x 63,5° 250km x 500km x 65,0°
Tableau 1 : Comparatif des principales caractéristiques des satellites N-4 et N-6.

Fig. 6 : Dessin des charges utiles scientifiques des N-4 (à droite) et des N-6 (à gauche).
Crédit : Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР.

1. Panneaux solaires
2. Capteur magnétique
3. Systèmes de contrôle
4. Container des instruments
5. Antennes

6. Batteries
7. Appareils scientifiques
8. Carter
9. Radiateur

Fig. 7 : Schéma du satellite Proton-1.
Crédit : Космонавтика. Энциклопедия.

1. Panneaux solaires
2. Capteur magnétique
3.
4. Batteries
5. Systèmes de contrôle

6. Radiateur
7. Capteur solaire
8. Container des instruments
9. Appareils scientifiques

Fig. 8 : Schéma du satellite Proton-4.
Crédit : Космонавтика. Энциклопедия.

Date Lanceur Satellite Nom officiel Commentaire
1 16 juillet 1965 Proton N-4 n°1 Proton-1
2 2 novembre 1965 Proton N-4 n°2 Proton-2
3 24 mars 1966 Proton N-4 n°3 - Echec
4 6 juillet 1966 Proton N-4 n°4 Proton-3
5 16 novembre 1968 Proton-K N-6 n°1 Proton-4
Tableau 2 : Liste des lancements des satellites N-4 et N-6.

Bibliographie

Novosti Kosmonavtiki n°168
SIDDIQI, Asif, Sputnik and the Soviet Space Challenge, University Press of Florida, p. 439-440
PETRAKOV, V., AFANASSIEV, I., Страсти по «Протону»
AJOUX, Germain, Proton-3, Spatial Super-lab, octobre 1966
GLOUCHKO, Valentin, Космонавтика. Энциклопедия, p.306


Dernière mise à jour : 23 juillet 2012