Test de dangerosité effectué sur la charge utile (sphère blanche) du futur aeroclipper Physalia en laboratoire. Crédits : CNES.
L'étude des cyclones
Ce que vous voyez là, c’est le choc entre une nacelle scientifique (boule blanche sur la photo) et la tête d’un enfant sur la plage ! Enfin, une simulation… Dans le cadre du développement d’une nouvelle génération d’aéroclippers lancée par le CNES pour l’étude des cyclones.
une capsule sphérique de 300 g et de 20 cm de diamètre
Jean-Baptiste Béhar est le responsable du développement de Physalia (c’est son petit nom - inspiré de physalie, un organisme marin aussi appelé fausse méduse) : « La charge utile de Physalia est concentrée dans cette nacelle, une capsule sphérique de 300 g et de 20 cm de diamètre. Le seul élément rigide du ballon. Avec ce test, nous nous sommes assurés que cette capsule n’était pas dangereuse, si le ballon venait à atteindre les côtes.
Jean-Baptiste Béhar, responsable du développement de Physalia, au CNES. Crédits : CNES/DE PRADA Thierry, 2021.
La capsule, renfermant des maquettes des instruments a ainsi été projetée à l’aide d’une catapulte sur une fausse tête équipée d’un instrument mesurant les chocs, à la vitesse de 75 km/h. « A cette vitesse, explique Jean-Baptiste, le risque létal de la capsule est en-dessous du seuil fixé par le CNES qui est de 1 « chance » sur 33 000. » Et encore faut-il qu’une personne se trouve sur la trajectoire du ballon, au mauvais moment… Ce qui diminue considérablement les risques. Et au-delà de 75 km/h ? « Les risques de voir le ballon croiser la route d’une personne se réduisent encore . Selon l’échelle maritime de Beaufort, quand le vent atteint une vitesse constante de 75 km/h, il devient difficile voire impossible de marcher contre. »
Plus petit, plus simple, plus avantageux
Les précédents aéroclippers étaient équipés d’un dispositif d’autodestruction, composé d’un fil chauffant et d’une pile. Pas Physalia, dont l’objectif est d’être le plus simple possible, pour un coût le plus léger possible. Jusqu’à 10 fois moins cher que son grand frère qui vaut 15000 € pièce. « On peut ainsi imaginer lâcher non pas un ballon, mais un essaim de ballons. Et donc multiplier les chances d’atteindre l’œil du cyclone et de récolter un maximum de données scientifiques ! »
Tout tient dans l’équivalent d’une petite orange !
Physalia, 4 m3, est ainsi 10 fois moins volumineux que ses prédécesseurs. Et la charge utile a été miniaturisée au maximum. « Tout tient dans l’équivalent d’une petite orange ! »
« Mais nous sous n’en sommes qu’aux prémices, insiste Jean-Baptiste Béhar. Nous devons maintenant terminer les prototypes. Puis les tester au-dessus de l’eau, avec des vents violents. » A suivre…
Physalia, testé ici au CNES de Toulouse, est conçu pour être le plus simple, le plus inoffensif et le moins coûteux possible. Crédits : CNES/DE PRADA Thierry, 2021.
Dans l’œil du cyclone
Un aéroclipper est un type d’aérostat destiné à dériver au gré des vents au-dessus des mers et océans, à une altitude constante. Il est stabilisé verticalement à l’aide d’un câble lesté appelé guiderope. Physalia sera lâché près de zones où se forment les cyclones, dans le but d’être aspiré par les vents et atteindre l’œil du tourbillon. Et y réaliser des mesures à une trentaine de mètres au-dessus des flots : température, humidité et pression de l’air. Un thermomètre infrarouge relèvera aussi la température à la surface de l’océan. Et un système de navigation par satellite précisera la position du ballon (pour en déduire la force des vents). Toutes ces mesures seront effectuées et transmises toutes les 8 minutes pendant 15 jours (durée de vie de la pile au lithium). Des données essentielles pour mieux comprendre le fonctionnement et l’évolution des cyclones.
un élastique et une voile
Nouveauté de Physalia : sa voile tendue sous le ballon pour une meilleure prise au vent. « On associe les principes du ballon et du cerf-volant, explique Jean-Baptiste Béhar, en charge du développement de Physalia au CNES. A savoir, la portance aérostatique grâce à l’hélium, gaz plus léger que l’air, qui « porte » le ballon. Et la portance aérodynamique due à l’écoulement de l’air sur la voile. Ainsi, Physalia sera « accroché » plus vite par le vent. »
Autre innovation : un élastique tendu à l’intérieur du ballon et qui rapproche les 2 pôles, lui donnant cette forme cylindrique, quelles que soient les variations de son volume. « Entre l’extérieur d’un cyclone et son œil, la pression atmosphérique peut baisser de plus de 10 %. Donc pour notre ballon, cela signifie une augmentation de volume de 10%. Grâce à l’élastique, il conserve sa forme, son intégrité structurelle. » Bref, il vole mieux !
