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Les aérostats du CNES

Outil écologique et unique, le ballon est un des véhicules développés par le CNES, à côté des satellites et des lanceurs.

Vue d'artiste de la gamme des ballons du CNES ©CNES

Vue d'artiste de la gamme des ballons du CNES ©CNES

Un "outil" écologique

Le spatial est un monde très large… l’image que nous en avons le plus souvent est, soit le satellite sophistiqué qui gravite sur son orbite, soit le lanceur d’une fantastique puissance qui l’extrait de l’atmosphère pour le mener au plus près de sa destination finale. Le ballon, quant à lui, accède au lieu final de sa mission sans moteur ni combustible.



Un "outil" unique

Décollage d'un ballon ©CNES

Bicentenaire, le ballon occupe encore aujourd’hui une place unique parmi les outils modernes de la recherche scientifique. Lui seul peut évoluer durablement dans les différentes couches de l’atmosphère, régions inaccessibles aux satellites.

La communauté scientifique française, européenne et internationale s'est mobilisée pour soutenir cette activité. Ce soutien constant est une reconnaissance de la qualité des moyens ballons , des équipes qui les développent et les mettent en œuvre au service des grandes questions scientifiques de notre époque.

En effet, l'intérêt des ballons repose sur de multiples avantages :

  • leur coût modique, comparé à celui des satellites :
    maintenir une nacelle de 500 kg à 40 km du sol pendant 24 h revient à environ 100 fois moins cher que de satelliser la même masse,
  • le peu de contraintes que les ballons génèrent sur les expériences embarquées :
    elles peuvent être lourdes, volumineuses mais sans besoin de prendre en compte les conditions d'environnements d'un satellite au lancement.
  • la rapidité des délais de réalisation d'une expérience,
  • la possibilité, dans certains cas, de récupérer et de réutiliser les nacelles, parfois, les mêmes instruments peuvent voler deux ou trois fois, à quelques jours d'intervalle, au cours d'une même campagne,
  • leur grande fiabilité,
  • leur complémentarité vis-à-vis des satellites qui permet de contribuer à l'étallonnage des instruments (par comparaison des mesures faites dans l'espace avec celles recueillies in situ par les ballons),
  • la souplesse et la simplicité des opérations de lâcher qui ne requièrent pas d'infrastructures spécifiques et peuvent donc avoir lieu depuis une grande diversité de sites.

Ces éléments font des ballons des véhicules toujours performants, compétitifs et uniques.



Pourquoi envoyer des instruments scientifiques à 10, 20 ou 40 km d'altitude ?

Pour répondre aux souhaits des chercheurs, notamment :

  • ceux qui étudient l'atmosphère, sa chimie et sa dynamique. Ils apprécient de pouvoir ainsi laisser dériver leurs expériences au cœur même du milieu qui les intéresse, prélever des échantillons d'air ou mesurer les concentrations de certains constituants stratosphériques.


Vue d'artiste d'un ballon sur l'horizon ©CNES

    Par ailleurs, le ballon, poussé par les vents, joue le rôle de traceur : en suivre la trajectoire permet de connaître le mouvement des masses d'air, ce qui intéresse fort les spécialistes de météorologie et d'aéronomie,

  • les astronomes, ravis de placer leurs détecteurs au-dessus des couches denses de l'atmosphère et de capter certains rayonnements non visibles qui parviennent peu (infrarouge, ultraviolet) ou pas du tout (rayons X et gamma) au sol.

D'autres catégories de chercheurs utilisent les ballons : les biologistes (afin de déterminer les effets du rayonnement cosmique sur les organismes vivants), et les géophysiciens (entre autres pour étudier à distance le sous-sol de la Terre).

Enfin, certains vols peuvent avoir une finalité non plus scientifique mais technologique. C'est ainsi qu'a été testé, à haute altitude, du matériel destiné à des satellites : caméras, détecteurs d'étoiles, cellules solaires, etc.



Le programme Ballons du CNES

Pour toutes ces raisons, le CNES entretient depuis une trentaine d'années une « activité ballons », la plus importante au monde après celle des Etats-Unis. Ce sont uniquement des ballons « libres », sans lien avec le sol (à l’exception des Aéroclippers). Ils n’emportent jamais de passager mais uniquement des appareils au fonctionnement automatique. L'activité Ballons en France a débuté sous l'impulsion des scientifiques au début des années 1960 avant même la création du CNES. Reprise et développée par le CNES, elle représente aujourd'hui un effort important de la France :

  • Effort en personnel : environ 60 personnes au total, réparties sur deux sites principaux, Toulouse pour les activités de développement des ballons et des nacelles, Aire-sur-l'Adour pour les moyens opérationnels (et Gap plus exceptionnellement).
  • Effort budgétaire pour les développements techniques et l'entretien des matériaux, pour le développement des expériences scientifiques dans les laboratoires, pour les coûts d'opérations. Au total, ce sont en moyenne ~ 1,2% de la part nationale de son budget spatial que la Nation, au travers du CNES, consacre à l'activité ballons. Ce qui est peu au regard des activités satellite et lanceurs.

    C’est grâce à cet effort soutenu depuis plusieurs décennies que, sous l’impulsion du CNES et en association avec la capacité industrielle d’entreprises comme Zodiac, la France a acquis une compétence mondialement reconnue pour la conception, la fabrication, le lâcher et l’exploitation de ballons.

    Son programme « Ballons » a permis le développement, au profit de la communauté scientifique nationale et internationale, de véhicules divers particulièrement adaptés aux besoins d'exploration de l'atmosphère et de l'espace.

    Son bilan d'activité est éloquent : en trente ans, plus de 3 000 exemplaires ont été lâchés depuis une trentaine de sites !

Une diversité de filières

Gonflage d'un ballon ©CNES

Différents types, ballons stratosphériques ouverts, montgolfières infrarouge, ballons pressurisés de différentes tailles permettent de choisir le moyen le mieux adapté pour un large éventail de missions et de charges utiles.

Les équipes de développement sont toujours à l'écoute des nouveaux besoins de la communauté scientifique pour adapter l'offre à la demande (évolutions dans le domaine des matériaux souples, des télécommunications, etc.) et ainsi servir de plateforme à des usages multiples dans des domaines allant de la basse troposphère à la haute stratosphère.

Il apparaît à l'heure actuelle qu'une recherche spatiale dynamique ne peut être conçue sans utiliser des ballons.

Ce site est une invitation à découvrir le monde du « plus léger que l'air », la diversité des modèles utilisés, leur technique de lâcher et d'exploitation ainsi que leurs applications.

 



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