Des astronautes de l’ISS reviennent sur Terre : comment se passe le voyage retour ?

La moitié de l'équipage de la station spatiale internationale devrait atterrir dans la nuit, en plein milieu des steppes du Kazakhstan. Explications.

Après avoir effectué 2 688 fois le tour de la Terre, le Russe Alexander Misurkin et les Américains Joe Acaba et Mark Vande Hei vont quitter la Station spatiale internationale (ISS) dans la soirée du 27 février. Ils devraient se poser au Kazakhstan peu après trois heures du matin, heure de Paris.

Les astronautes présents dans la station spatiale. De gauche à droite, le commandant Alexander Misurkin, Mark Vande Hei, Norishige Kanai, Scott Tingle et Anton Shkaplerov.

Avant de se dire au revoir, l’équipage de six astronautes (trois Américains, deux Russes et un Japonais) a procédé à une passation de pouvoir. Dans la nuit du 26 au 27, Misurkin a cédé le commandement de la station à son compatriote Anton Shkaplerov. Ce vétéran de l’espace cumule déjà plus d’une année passée en orbite, au cours de trois missions.

C’était également l’occasion pour les partants de faire leur adieu à la station et remercier leurs collègues. “J’ai l’impression de n’être arrivé qu’hier, j’ai vécu un très bon moment ici grâce aux collègues avec qui j’ai partagé les mois passés, explique Alexander Misurkin, et je tiens à remercier tous ceux qui nous ont permis d’utiliser cette station. Promis nous n’avons presque rien cassé !”.

Tous les membres œuvrent maintenant à la préparation du retour au sol des trois astronautes, prévu pour cette nuit. “À ce moment, ils sont en bonne forme physique mais forcément un peu fatigués, explique Brigitte Godard, médecin d’astronaute qui a notamment suivi Thomas Pesquet pendant sa mission. Les préparatifs pour le retour leur demandent beaucoup de temps et d’énergie”.

Ils auront pour taxi la capsule russe Soyouz, avec laquelle ils sont arrivés le 13 septembre 2017. Les participants au trajet retour, avant de s’installer, vont revêtir des combinaisons de secours. Appelées Sokol, elles servent de protection en cas de dépressurisation du vaisseau. Misurkin, Acaba et Vande Hei vont ensuite prendre place dans le module de descente du Soyuz, situé entre le module orbital et celui de service.

Joe Acaba, Alexander Misurkin et Mark Vande Hei, dans leur combinaison Sokol, devant le Soyuz MS‐06 avec lequel ils s’apprêtent à rentrer.
Photo NASA

Un retour en classe économique

À 20h15, heure de Paris, l’équipage verrouillera le sas qui sépare le véhicule et la station spatiale internationale. Puis à 0h08, les deux vaisseaux se sépareront. Serrés dans 3,5 m3 – à peine plus qu’un coffre de Renault Kangoo – les astronautes entameront alors un voyage de 3h30, durant lequel il faudra s’accommoder d’un inconfort croissant.

Le dernier équipage à avoir quitté l’ISS, en décembre 2017, lors d’un exercice quelques jours avant leur retour.

Ils vont d’abord dériver quelques minutes avant d’allumer le propulseur de la capsule pendant une quinzaine de secondes. Ils pourront ainsi s’éloigner de l’ISS sans la noyer dans un nuage de résidus nocifs de carburant.

Les 2h30 qui suivront, le Soyuz voguera inerte dans l’espace, tandis que ses occupants se prépareront à la procédure de rentrée atmosphérique. À 2h38 du matin, le propulseur principal s’allumera pendant plus de quatre minutes, pour freiner la course du vaisseau. Ralentir a pour effet d’abaisser l’orbite, qui doit finir par atteindre l’atmosphère terrestre. Une demi‐heure après la propulsion, vers 3 heures du matin, les modules orbital et de service, qui contiennent notamment les déchets de l’ISS, seront largués. Les frottement de l’air les consumeront entièrement.

De 20 000 à 0 km/h

À partir de 120 kilomètres d’altitude, le Soyuz commencera à rencontrer un air de plus en plus dense, qui le freinera de manière croissante. “C’est un trajet assez brutal pour les astronautes, dont le corps s’était habitué à la vie en micro‐gravité dans la station”, précise Brigitte Godard. Le vaisseau présentera en premier sa base, équipée d’un bouclier thermique, pour le protéger des 1 800° C créés par les frottements. À l’intérieur de la capsule, les passagers verront des flammes à travers le hublot pendant plusieurs minutes. Surtout, ils subiront une décélération atteignant jusqu’à 4g. Cela s’apparente à la force que subit un pilote de Formule 1, lancé à pleine vitesse, qui pilerait subitement.

Pendant la rentrée atmosphérique, la capsule est entourée de flammes créées par le frottement de l’air sur le bouclier thermique. Ici lors du retour de Thomas Pesquet, on peut voir en haut de l’image le hublot rougeoyant.
Capture écran, vidéo ESA.

Pendant toute cette descente, l’orientation de la capsule sera assurée par des petits propulseurs auxiliaires, gérés par l’ordinateur de bord. En cas de défaillance, le commandant de bord, Misurkin, pourra piloter manuellement le vaisseau. Il sera également possible d’engager une trajectoire « balistique », beaucoup plus rapide et violente, qui fera subir jusqu’à 9g aux passagers. “Ils sont tous entraînés à subir cette situation, mais elle n’en reste pas moins désagréable, reconnaît la médecin. Surtout, ce profil de vol les amènerait à se poser à des centaines de kilomètres des secouristes. Ils se retrouveraient donc seuls pendant des heures, voire des dizaines d’heures, et devraient s’extirper de la capsule, se nourrir et s’abriter seuls, tout en subissant pour la première fois la gravité depuis six mois”.

Arrivée à 10 kilomètres d’altitude, la capsule ne chutera déjà plus qu’à 800 km/h. Un premier petit parachute de freinage se déploiera alors, puis deux kilomètres plus bas, ce sera au tour du parachute principal, d’une surface de près de 1000 m². Après avoir été secoué par la rotation de la capsule et subi plusieurs g de décélération, les astronautes retrouveront alors enfin un peu de calme. Du calme avant le choc final de l’atterrissage. Dernière étape avant d’atteindre le plancher des vaches, le bouclier thermique et les hublots seront éjectés, tandis que les réservoirs de carburant se videront pour réduire les risques d’explosion au posé.

En avril 2017, Soyuz MS‐02 s’apprête à atterrir au Kazakhstan.
Photo : NASA

Suspendu à son parachute, au‐dessus des steppes du Kazakhstan, la capsule aura encore une vitesse de descente proche de 30km/h … Pour permettre un atterrissage « en douceur », des propulseurs se déclencheront une fraction de seconde avant de toucher le sol pour réduire cette vitesse à moins d’une dizaine de kilomètres par heure. Mais bien qu’il soit appelé « atterrissage en douceur », rares sont les astronautes à le trouver très doux … « J’avais plutôt l’impression de subir une collision frontale entre un poids lourd et une petite voiture, explique Paolo Nespoli, astronaute Italien rentré de l’ISS en décembre 2017. Et bien sûr, j’avais plutôt la sensation d’être dans la petite voiture ».

Poor lonesome cobaye

En quelques minutes, les équipes de secours arrivées en hélicoptère ou véhicule tout‐terrain viendront extirper les astronautes de leur capsule carbonisée. “Dés qu’ils sont sortis et posés sur leur siège, ils n’ont pas une seconde de répit : photo des journalistes, appels à la famille ou d’une personnalité politique, etc, détaille la médecin de Thomas Pesquet, qui a vécu ces moments au Kazakhstan en 2017. On vérifie brièvement dès leur sortie qu’il n’y a pas de signe de malaise trop important”. Ils seront ensuite portés à une tente médicale où sera réalisé un bilan médical.

Ils seront ensuite pris en charge pas leur agence spatiale respective – ROSCOSMOS pour Misurkin et NASA pour Acaba et Vande Hei. Ils retrouveront leurs proches une fois rentrés dans leur pays. Il leur faudra deux ou trois jours pour marcher à peu près correctement. “Après cela, une période de réadaptation d’environ trois semaines est nécessaire, pendant laquelle sont réalisés de nombreuses expériences médicales mais aussi scientifiques”, rappelle Brigitte Godard. Les astronautes servent en effet de cobaye lors de leur séjour en orbite et les scientifiques se précipitent à leur retour pour examiner les résultats. Les médecins garderont ensuite un œil sur eux pendant un an. Voire plus, s’ils devaient repartir là‐haut quelques années plus tard…