Vols paraboliques

Le Programme des sciences physiques dans l'espace de sciences spatiales a le mandat de promouvoir la recherche dans un environnement de microgravité. Différentes plates-formes offrent un tel environnement. Il y a entre autres les vols paraboliques qui sont relativement peu coûteux et très accessibles.

Qu'est-ce qu'un vol parabolique?

Agrandissement de la trajectoire typique d'un vol en microgravité

Trajectoire typique d'un vol en microgravité

Les vols paraboliques permettent de simuler la microgravité. Ces manoeuvres paraboliques, réalisées par des jets commerciaux spécialement modifiés, permettent d'obtenir un état de chute libre de courte durée recréant ainsi des conditions d'apesanteur. Durant l'arc ascendant de la parabole décrite par l'avion, la poussée des moteurs est contrôlée de sorte à annuler la portance. L'avion entre donc en chute libre lorsqu'il atteint le sommet de la parabole et pendant une partie de l'arc descendant. On peut ainsi obtenir des conditions de microgravité pendant 15 à 20 secondes au cours desquelles des expériences peuvent être exécutées. En laissant flotter les expériences, on peut atteindre des conditions de microgravité quasi parfaites pendant 5 à 8 secondes.

Avion de type Falcon-20

L'actuel programme de vols paraboliques accessible à tous les chercheurs canadiens fait appel, entre autres, au Falcon 20 du Conseil national de recherches Canada (CNRC).

L'actuel programme de vols paraboliques accessible à tous les chercheurs canadiens fait appel, entre autres, au Falcon 20 du Conseil national de recherches Canada (CNRC).

C'est en 1991 que le Laboratoire de recherche en vol du CNRC a mis le programme de vols paraboliques du Falcon 20 en oeuvre. Le premier vol transportant une expérience en conditions de microgravité a été effectué en décembre 1993. L'ASC a utilisé le Falcon 20 jusqu'en 1995, puis, à la suite d'une entente avec la NASA, l'ASC s'est servi de l'avion parabolique DC-9.

Le Falcon 20 est un avion commercial dont les systèmes hydraulique et de carburant ont été modifiés afin de permettre la réalisation de manoeuvres paraboliques. Les paraboles sont exécutées entre 4 000 et 8 000 m d'altitude au-dessus d'une zone contrôlée (restricted zone). Actuellement, un vol typique consiste en 4 paraboles pour une durée totale d'environ 45 minutes. Chaque manoeuvre dure environ 75 secondes, dont 15 à 20 secondes offrent des conditions de 0,02 g suivies d'une accélération de 1,8 g à la remise des gaz. En plus de simuler la microgravité, le Falcon 20 offre certains services complémentaires aux utilisateurs tels que la puissance électrique et un système d'acquisition de données. L'espace disponible à bord permet d'accommoder jusqu'à trois expériences de dimension réduite.

D'autres avions sont également mis à la disposition des scientifiques canadiens intéressés aux conditions de microgravités : le KC-135 de la NASA et l'Airbus A300 de Novespace.

Avion de type KC-135

Le quadriréacteur Boeing <abbr>KC</abbr>-135, similaire à l'avion commercial Boeing 707, a été modifié par la NASA dans le but de supporter les vols paraboliques. Les paraboles sont exécutées entre 8 000 et 12 000 m d'altitude au-dessus d'une zone contrôlée.

Le quadriréacteur Boeing KC-135, similaire à l'avion commercial Boeing 707, a été modifié par la NASA dans le but de supporter les vols paraboliques. Les paraboles sont exécutées entre 8 000 et 12 000 m d'altitude au-dessus d'une zone contrôlée.

L'Agence spatiale canadienne louait de 1987 à 1995 le quadriréacteur Boeing 707 modifié de la NASA pour y effectuer deux campagnes d'expériences par année.  De 1995 à 1997, l'ASC a décidé de délaisser le KC-135 et d'instaurer un programme de vols paraboliques à bord du DC-9 qu'elle louait également à la NASA.

Avion de type Airbus A300

Un peu plus grand que le KC-135, l'Airbus A300 de Novespace offre, à peu de différence près, les mêmes services que l'avion de recherche de la NASA.

Successeur à l'avion de recherche la Caravelle, l'Airbus A300 est un prototype qui a servi de plate-forme de test pour Airbus Industrie. La première expérience canadienne menée à bord du Caravelle a eu lieu en 1992.

Un peu plus grand que le <abbr>KC</abbr>-135, l'Airbus A300 de Novespace offre, à peu de différence près, les mêmes services que l'avion de recherche de la NASA.
Tableau comparatif des avions KC-135 et Airbus A300
Avions Années d'utilisation par l'ASC Paraboles exécutées par vol Durée de chaque parabole Durée du vol Expériences par vol
KC-135 1987 à aujourd'hui ~ 50 15 - 20 sec 2 - 3 hres ~ 12
Airbus A300 1992 à aujourd'hui ~ 30 15 - 20 sec ~ 3 hres ~ 15

Deux autres avions ont déjà fait partie d'un programme de vols paraboliques de l'ASC, dont le DC-9 et le T-33.

Avion de type DC-9

Between 1995 and 1997, the CSA parabolic flight program used NASA's <abbr>DC</abbr>-9 aircraft.

De 1995 à 1997, le DC-9 a fait partie d'un programme de vols paraboliques de l'ASC. Le premier vol a eu lieu en mai 1995 au cours duquel 35 paraboles ont été effectuées. Et ce n'est que quelques mois plus tard, après quelques modifications, que le DC-9 pouvait exécuter de 40 à 60 paraboles par vol tout comme le KC-135. Au total, 33 expériences ont été testées, et ce, sur 17 semaines de vol. Près de 16 groupes de chercheurs ont été impliqués dans ces vols.

Avion de type T-33

Pouvant décrire jusqu'à 16 paraboles par vol, cet appareil d'entraînement à réaction adapté ne permettait cependant pas au CNRC de conduire plus d'une expérience pendant une courte période de microgravité par vol. Le T-33 fut éventuellement remplacé par d'autres appareils capables d'emporter un plus grand nombre d'expériences.

Le T-33 a été utilisé par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) de 1988 à 1992.

Le T-33 a été utilisé par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) de 1988 à 1992.

Tableau comparatif du KC-135 et du Airbus A300
Avions Années d'utilisation par l'ASC Paraboles exécutées par vol Durée de chaque parabole Durée du vol Expériences par vol
DC-9 1995-1997 40 - 60 20 - 30 sec 2 - 3 hres 4 - 6
T-33 1988-1992 12 - 16 20 sec ~ 2 hres 1