Photographie de ballon prise à 25 km. Crédit d'image: Paul Verhage. Cliquez pour agrandir.
Paul Verhage a des photos que vous jureriez avoir été prises depuis l'espace. Mais Verhage n'est pas un astronaute, et il ne travaille pas non plus pour la NASA ou toute autre entreprise disposant de satellites en orbite autour de la Terre. Il est enseignant dans le district scolaire de Boise, dans l'Idaho. Son passe-temps, cependant, est hors de ce monde.
Verhage fait partie des quelque 200 personnes à travers les États-Unis qui lancent et récupèrent ce qu'on a appelé un «satellite du pauvre». La montgolfière radio-amateur (ARHAB) permet aux individus de lancer des satellites en état de fonctionnement «près de l'espace», à une fraction du coût des lanceurs de fusées traditionnels.
Habituellement, le coût pour lancer quoi que ce soit dans l'espace sur des fusées ordinaires est assez élevé, atteignant des milliers de dollars par livre. De plus, la période d'attente pour que les charges utiles soient mises sur un manifeste puis lancées peut être de plusieurs années.
Verhage dit que le coût total de construction, de lancement et de récupération de ces engins spatiaux proches est inférieur à 1 000 $. "Nos lanceurs et notre carburant sont des ballons météorologiques en latex et de l'hélium", a-t-il déclaré.
De plus, une fois qu'un individu ou un petit groupe commence à concevoir un vaisseau spatial proche, il pourrait être prêt à être lancé dans un délai de six à douze mois.
Verhage a lancé environ 50 ballons depuis 1996. Les charges utiles de son Near Spacecraft comprennent des mini-stations météorologiques, des compteurs Geiger et des caméras.
L'espace proche se trouve entre 60 000 et 75 000 pieds (~ 18 à 23 km) et continue jusqu'à 62,5 miles (100 km), où l'espace commence.
"A ces altitudes, la pression atmosphérique n'est que de 1% de celle au niveau du sol, et les températures de l'air sont d'environ -60 degrés F", a-t-il déclaré. "Ces conditions sont plus proches de la surface de Mars que de la surface de la Terre."
Verhage a également déclaré qu'en raison de la faible pression atmosphérique, l'air était trop mince pour réfracter ou diffuser la lumière du soleil. Par conséquent, le ciel est noir plutôt que bleu. Ainsi, ce qui est vu à ces altitudes est très proche de ce que les astronautes navettes voient depuis l'orbite.
Verhage a déclaré que son vol le plus élevé avait atteint une altitude de 114 600 pieds (35 km), et que son vol le plus bas n'était qu'à 8 pieds (2,4 mètres) du sol.
Les principales parties d'un vaisseau spatial proche sont des ordinateurs de vol, une cellule et un système de récupération. Tous ces composants sont réutilisables pour plusieurs vols. "Pensez à construire ce vaisseau spatial proche comme à construire votre propre navette spatiale réutilisable", a déclaré Verhage.
L'avionique exploite des expériences, recueille des données et détermine l'état de l'engin spatial, et Verhage fabrique ses propres ordinateurs de vol. La cellule est généralement la partie la moins chère du vaisseau spatial et peut être fabriquée à partir de matériaux tels que le polystyrène et le nylon ripstop, assemblés avec de la colle chaude.
Le système de récupération se compose d'un GPS, d'un récepteur radio tel qu'une radio amateur et d'un ordinateur portable avec logiciel GPS. De plus, et probablement le plus important est le Chase Crew. "C’est comme un rallye sur route", explique Verhage, "mais personne dans l’équipage de Chase ne sait très bien où ils vont finir!"
Le processus de lancement d'un Near Spacecraft consiste à préparer la capsule, à remplir le ballon d'hélium et à le libérer. Les taux de remontée des ballons varient pour chaque vol, mais se situent généralement entre 1000 et 1200 pieds par minute, les vols prenant 2-3 heures pour atteindre l'apogée. Un ballon rempli mesure environ 7 pieds de haut et 6 pieds de large. Ils augmentent de taille au fur et à mesure que le ballon monte et, à l'altitude maximale, ils peuvent avoir plus de 20 pieds de largeur.
Le vol se termine lorsque le ballon éclate sous la pression atmosphérique réduite. Pour assurer un bon atterrissage, un parachute est pré-déployé avant le lancement. Un engin spatial proche tombera librement, avec des vitesses de plus de 6 000 pieds par minute jusqu'à environ 50 000 pieds d'altitude, où l'air est suffisamment dense pour ralentir la capsule.
Le récepteur GPS que Verhage utilise signale sa position toutes les 60 secondes, donc après l'atterrissage du vaisseau spatial, Verhage et son équipe savent généralement où se trouve le vaisseau spatial, mais le récupérer est principalement une question de pouvoir arriver là où il se trouve. Verhage n'a perdu qu'une seule capsule. Les batteries sont mortes pendant le vol, donc le GPS ne fonctionnait pas. Une autre capsule a été récupérée 815 jours après le lancement, trouvée par l'Air National Guard près d'une zone de bombardement.
Certains ballons sont récupérés à seulement 10 miles du site de lancement, tandis que d'autres ont parcouru plus de 150 miles.
"Certaines reprises sont faciles", a expliqué Verhage. «Dans un vol, l'un de mes équipiers de poursuite, Dan Miller, a attrapé le ballon à l'atterrissage. Mais certaines reprises en Idaho sont difficiles. Dans certains cas, nous avons passé des heures à gravir une montagne. "
Parmi les autres expériences menées par Verhage, citons un photomètre à lumière visible, des photomètres à bande passante moyenne, un radiomètre infrarouge, une chute de planeur, la survie des insectes et l'exposition aux bactéries.
L’une des expériences les plus intéressantes de Verhage a consisté à utiliser un compteur Geiger pour mesurer le rayonnement cosmique. Au sol, un compteur Geiger détecte environ 4 rayons cosmiques par minute. À 62 000, le compte passe à 800 coups par minute, mais Verhage a découvert qu'au-dessus de cette altitude, le compte diminue. "J'ai découvert les rayons cosmiques primaires grâce à cette découverte", a-t-il déclaré.
Piloter les expériences est une expérience formidable, a déclaré Verhage, mais lancer une caméra et obtenir des photos de l'espace proche fournit un facteur de «wow» irremplaçable. "Avoir une image de la Terre montrant sa courbure est assez incroyable", a déclaré Verhage.
"Pour les caméras", a-t-il poursuivi, "plus elles sont bêtes, mieux c'est. Trop de nouveaux appareils photo disposent d'une fonction d'économie d'énergie. Ils s'éteignent donc lorsqu'ils ne sont pas utilisés pendant autant de minutes. Quand ils s'éteignent à 50 000 pieds, je ne peux rien faire pour les rallumer. »
Bien que les caméras numériques soient faciles à interfacer avec l'ordinateur de vol, a déclaré Verhage, elles nécessitent un câblage inventif pour empêcher la caméra de s'éteindre. Il a dit que jusqu'à présent, ses meilleures photos provenaient d'appareils photo.
Verhage écrit un e-book qui détaille comment construire, lancer et récupérer un Near Spacecraft, et les 8 premiers chapitres sont disponibles gratuitement en ligne. Le livre électronique comportera 15 chapitres une fois terminé, totalisant environ 800 pages.
Parallax, la société qui fabrique un microcontrôleur, sponsorise la publication du livre électronique.
Verhage enseigne l'électronique au Dehryl A. Dennis Professional Technical Center à Boise. Il écrit une chronique bimensuelle sur ses aventures avec ARHAB pour le magazine Nuts and Volts, et partage également son enthousiasme pour l'exploration spatiale à travers le programme NASA / JPL Solar System Ambassador.
Verhage a déclaré que son passe-temps comprend tout ce qui l'intéresse: le GPS, les microcontrôleurs et l'exploration spatiale, et il encourage tout le monde à ressentir le plaisir d'envoyer un vaisseau spatial à Near Space.
Par Nancy Atkinson
