vol de la nacelle carmen
CARMEN est une nacelle d’emport d’instruments scientifiques sous ballon stratosphérique à capacité de pointage, dont la particularité, grâce à sa modularité, est de pouvoir être adaptée à l’accueil de multiples hôtes candidats au vol.
Pour ce vol, CARMEN embarque, outre les instruments de pointage du CNES, plusieurs expériences scientifiques canadiennes regroupées au sein de la charge-utile nommée PARABLE (PAyload for Remote sounding of the Atmosphere using Balloon Limb Experiments), dont les objectifs sont de :
- Créer une base de données pluriannuelle des traces de gaz et d'aérosols aux latitudes moyennes en effectuant des vols réguliers de l'instrument PARABLE
- Développer une capacité d'intercomparaison pour valider les prototypes instrumentaux et les nouveaux instruments satellitaires en leur faisant effectuer des vols avec les instruments de PARABLE
- Former de nouveaux chercheurs aux techniques de développement d’instruments et d'analyse des données dans le domaine de la thématique « atmosphère »
Eléments du vol
Après un lâcher sans anicroche samedi 12 septembre en milieu de nuit, la montée a été nominale jusqu'au plafond où les vents d’Ouest ont porté l'aérostat une grande partie du vol. En fin d’après-midi, le coucher de soleil et les masses nuageuses rencontrés ont orienté la trajectoire un peu plus au Nord que prévu.
Suivi depuis le lâcher par la station sol de Timmins (lieu du lâcher - Ontario), l’aérostat a été pris en relais par la seconde station de Chibougamau (Québec) vers 12h30 locales, sans aucune difficulté. A partir de cette prise en main par la station Québécoise, toutes les opérations commandées par le sol vers les équipements de l’aérostat (notamment la commande de fin de vol), ont été opérées depuis cette station.
L'enveloppe et les éléments de la chaîne de vol sont tous retombés bien au sec (en forêt pour cette dernière).
CARMEN en attente d'embarquement ... Crédits : CNES.
instruments et partenaires
Quatre instruments constituent la charge-utile PARABLE ; tous sont des spectromètres avec leur spécificité :- PARIS-IR est un spectromètre à transformée de Fourier interférométrique pour le domaine de l'infrarouge
- DA-2 est également un spectromètre à transformée de Fourier
- MAESTRO comporte deux spectromètres à diode indépendants, supportant respectivement les mesures de CO2 et de CH4
- SPS-B est, quant à lui, un spectromètre holographique concave travaillant dans le domaine UV-visible
Les instruments ont tous été opérationnels durant le vol. Ils ont pu faire de nombreuses mesures au lever de soleil, en journée et au coucher de soleil comme prévu dans le profil de mission.
Les responsables de la nacelle CARMEN :
- au plan scientifique : Kaley Walker (Université de Toronto)
- au plan technique (maîtrise d’œuvre) : Nicolas Bray (CNES)
Les caractéristiques de la nacelle CARMEN
Les deux grands axes qui ont présidé au développement de CARMEN sont sa forte modularité et son volume d’emport (maximisé pour permettre l’accueil du plus grand nombre d’instruments) ; en effet, il est avéré que les instruments « clients » présentent une plus grande contrainte en encombrement qu’en masse.
Sur la base de l’expérience acquise par la sous-direction Ballons, CARMEN a été développée à partir de la technique d’assemblage en « barres/boules » (cf. photo jointe).
D’une masse à vide de 275 kg, son volume est composé de 4 plateaux en Nida amovibles, permettant l’accueil des plus grosses charges-utiles (elles-mêmes de taille variable) ; chaque plateau pouvant supporter une masse de 100 kg, le volume occupé par une seule charge-utile pourra atteindre une masse de 400 kg.
De plus, les alvéoles qui composent les murs extérieurs de la nacelle peuvent elles-mêmes accueillir au total 400 kg d’instruments scientifiques ou de servitude. On entend ici par servitude les équipements permettant la distribution électrique offerte à tous les passagers, le pointage fin de la nacelle, la TM/TC (Télémesure/Télécommande), voire, les équipements de maîtrise thermique globale de la nacelle.
Enfin, de nombreux points d’ancrage rendront aisé l’assemblage des charges-utiles dans leur logement de destination.
Détail d'un assemblage barres/boules. Crédits : CNES.
De multiples avantages
Nul doute que de nombreux « clients » scientifiques apprécieront d’être déchargés d’une partie des contraintes de sauvegarde liées à :
- la certification mécanique de la nacelle d’emport (*) qui sera de responsabilité CNES ; un autre avantage significatif de la généricité de CARMEN étant que la démonstration d’intégrité de la nacelle d’emport (simulations, essais, etc.) ne sera effectuée qu’une fois ;
- la démonstration de non-propagation de panne électrique vers les organes de pilotage du ballon (fonction critique) ;
- l’évitement d’incendie à bord, risquant de conduire à la rupture des sangles de la chaîne de vol ; en effet, les protections électriques seront gérées par les servitudes de la nacelle d’emport.
Reste un inconvénient, inhérent à la généricité de la nacelle : les instruments embarqués devront requérir un profil de vol similaire ou, pour le moins, non contradictoire : l’altitude du plafond de vol, notamment sera le même pour tous les passagers, de même que la durée de la mission, des objets visés dans le cas d’un pointage, les horaires de vol (jour, nuit ou en transition jour/nuit)…
Et ... pourquoi CARMEN ?
Ses concepteurs ont voulu donner à cette nacelle du caractère, voire une certaine grâce … dotée par conception de multiples atouts pour séduire et d’une versatilité de fait, un nom faisait pour eux, une synthèse de toutes ces qualités : CARMEN
Carmen l'élégante. Crédits CNES.
