La capsule Orion traversant l'atmosphère terrestre à plus de 40 000 km/h lors d'Artemis 2. (NASA)

Ces derniers jours, si vous avez suivi l'actualité spatiale, vous avez sans doute vu l'équipage de la mission Artemis 2 s'amerrir dans l'océan Pacifique. Sur les réseaux sociaux, l'une des questions qui ont le plus intrigué ( et servi d'argument même aux complotistes autour de moi) est celle qui nous intéresse aujourd'hui : quand une capsule traverse l'atmosphère et brûle littéralement, comment les astronautes survivent-ils ?

Structure d'une fusée

Pour mettre les choses en contexte, une fusée ( en l'occurrence la fusée SLS de la mission Artemis 2 ) est composée à environ 92 % de carburant en masse (poudre explosive et hydrogène/oxygène liquides). Toute cette puissance n'a qu'un seul but qui est de propulser une minuscule capsule contenant les astronautes, située tout au sommet, et qui ne représente que 1,3 % de la masse totale de la fusée.

Une fois que la fusée sort de l'atmosphère, les étages et les boosters sont largués. La capsule continue le voyage seule et doit ensuite trouver le moyen de revenir sur Terre sans moteur géant. Elle va simplement se laisser tomber. C'est là que les choses se compliquent sérieusement.

La capsule Orion en grandeur réelle, aux côtés de deux techniciens en combinaison. Ce petit cône conique à peine 5 mètres de diamètre est tout ce qui revient sur Terre après avoir largué les 98 mètres de fusée en chemin. (NASA)

Le freinage dans l'atmosphère 

Quand elle entame son retour depuis la Lune, la capsule frappe l'atmosphère terrestre à une vitesse d'environ 40 000 km/h (Mach 32, c’est-à-dire 32 fois la vitesse du son). Laissez tomber vous ne pouvez pas imaginer. À une telle vitesse, le vaisseau s'enflamme littéralement et sa température extérieure peut dépasser les 2 700 °C.

Mais pourquoi ça brûle ?

La véritable raison, c'est la compression de l'air. La capsule arrive tellement vite que l'air n'a tout simplement pas le temps de s'écarter de son chemin. Résultat : l'air est écrasé avec une violence inimaginable juste devant le vaisseau.

Pour comprendre, pensez à une pompe de pneus de vélo : quand vous pompez très vite, le bout de la pompe devient chaud. Ce n'est pas le frottement qui crée cette chaleur, c'est l'air que vous écrasez à l'intérieur. Pour la capsule, c'est exactement le même phénomène.

Pourquoi les astronautes ne finissent-ils pas cuits ?

La capsule prend feu à plus de 2 700 °C. Pourtant, à l'intérieur, la température reste tout à fait normale. Comment ? Grâce à trois protections qui travaillent ensemble.

1. Le fond de la capsule brûle volontairement

Sous la capsule, il y a un épais revêtement spécial qui est conçu pour brûler lentement de l'extérieur vers l'intérieur pendant la descente. En brûlant, il emporte la chaleur avec lui comme la cire d'une bougie qui fond et tombe sans que la flamme ne touche votre main. Son rôle c’est de ralentir la chaleur en quelque sorte.

Le dessous de la capsule Orion avant le vol, recouvert de son revêtement protecteur noir. C'est cette surface qui brûle en premier pour protéger l'équipage. (NASA/KSC)

La capsule après rentrée dans l’atmosphère : le revêtement est brûlé et fondu. (NASA)

2. Les parois bloquent ce qui reste

La chaleur qui passerait malgré tout est arrêtée par les parois de la capsule, construites comme les parois d'une bouteille thermos : plusieurs couches de matériaux qui ne laissent tout simplement pas passer la température. L'extérieur peut être à des milliers de degrés, à l'intérieur on ne ressent rien.

3. Les astronautes portent une climatisation sur eux

Pour finir, les astronautes portent sous leur combinaison un sous-vêtement parcouru de petits tuyaux d'eau froide. Comme un climatiseur, ça absorbe en permanence la chaleur de leur corps. Sans ça, même dans un espace bien isolé, ils transpirerait énormément en quelques minutes.

En bref

Dehors, c'est littéralement l'enfer pendant que dedans, ils sont comme dans leur chambre. Et c’est le résultat de décennies de recherche de matériaux, de gestion thermique et de milliards de dollars investis dans le développement de ces technologies magiques.