Le satellite "Spoutnik" 2.

"" Les chiens préparaient la voie à l'homme ""

Historique : Condensé (l'article étant trop long) de la revue Aviation Magazine n°239 de novembre 1957.
Texte et photos de Jacques MARMAIN.

Texte intégral du rapport présenté par A. Pokrovski, directeur de l'Institut de médecine aéronautique, au Congrès international des fusées et engins guidés qui se tint à Paris en décembre 1956. Ce rapport traite de lancement de fusées à 100 km d'altitude. Depuis que ce texte a été écrit, les Russes ont renouvelé, avec le même succès, des tirs de fusées, habitées par des chiens, qui ont montées à plus de 200 km.


Le vol en fusée dans les couches supérieures de l'atmosphère pose une série de problèmes spéciaux d'ordre technique et médico-biologique. La sécurité d'un vol de ce genre ne peut être garantie qu'à la condition d'avoir résolu préalablement un ensemble complexe de questions concernant le maintien de l'activité vitale de l'organisme à de hautes altitudes et la mise au point d'un système nécessaire à la survie de l'homme à ces altitudes. 
Des études sur les animaux ont été incluses par un groupe de scientifiques dans le plan de solution des tâches posées. Ce sont des chiens qui ont servi de cobayes.
Les recherches se sont effectuées en deux étapes.
Dans la première étape, les animaux et les appareillages nécessaires ont été disposés dans un compartiment hermétique, en tête de la fusée.
Deux chiens ont été attachés, chacun séparément, par un système approprié de courroies à des bâtis spéciaux.
Un système de régénération de l'air assurait les conditions nécessaire à la vie des animaux dans cette cabine hermétique.
L'appareillage utilisé permettait l'enregistrement automatique, pendant le vol, de la température et de la pression de l'air dans la cabine, de la fréquence de la respiration et du pouls. On a étudié le comportement des animaux avant et après le vol; on a procédé à un examen du cœur et fait des radiographies des animaux; on a étudié la présence des réflexes conditionnés alimentaires les plus simples. On a filmé les animaux pendant le vol.
Il avait été pris pour règle de faire précéder les études en vol par une expérimentation en chambre barométrique en avion et sur la fusée elle-même au banc d'essai. Au cours de ces expérimentations préalables on mettait à l'épreuve le fonctionnement de l'installation du renouvellement de l'air, de l'appareillage d'enregistrement et de prise de vues cinématographiques et l'on procédait à l'entraînement des animaux au vol.
Au cours de la première étape, les études ont été effectuées sur 9 chiens, dont 3 furent utilisés deux fois en vol. L'altitude maximum atteinte par la fusée fut de 100 kilomètres. La vitesse fut de 1.170 m/seconde (4.212 km/heure); les accélérations ne dépassèrent pas 5,5 g.

"" Pas de troubles substantiels ""

Le comportement des animaux pendant le vol et l'état de leurs fonctions physiologiques ne se modifièrent pas d'une façon substantielle. Les quelques troubles de la fréquence du pouls, du caractère et de la fréquence de la respiration n'ont été constatés que durant la période de vibrations qui est intervenue lors de la chute libre de la cabine hermétique de la fusée. La température des animaux est restée pratiquement constante. Après le vol, les réflexes alimentaires conditionnés se sont maintenus dans leur totalité.

Pendant les jours qui ont suivi le vol, les animaux sont restés normaux. Après les vols répétés en fusée, il n'a pas non plus été décelé de modification quelconque chez les animaux.

Les documents des études effectuées ont permis de considérer que lors des vols des fusées à une altitude ne dépassant pas 100 kilomètres, la cabine hermétique de faible volume (0,28 mètre cube) avec utilisation d'un système de régénération de l'air, assure les conditions nécessaires à la vie de deux chiens pendant trois heures; le complexe des facteurs extérieurs, qui interviennent au cours de ce vol, ne provoque pratiquement pas de modifications importantes dans le comportement et l'état des différentes fonctions physiologiques de l'animal et est pour cette raison parfaitement supportable. Des parachutes assurent une descente sûre et un atterrissage sans danger pour les animaux dans le compartiment étanche de la fusée.      

Le 3 novembre 1957, à peine un mois après le lancement du premier satellite artificiel, l'U.R.S.S. réussissait une autre première en satellisant la petite chienne Laïka à bord de "Spoutnik" 2. Le véhicule spatial de LaÏka mesurait 5,80 m de hauteur et 1,20 m diamètre à la base. Il pesait 508 kg.

Source: Histoire mondiale de l'Astronautique aux éditions Larousse 1968.

Photo de mauvaise qualité, mais aussi un document exceptionnel, sur le lancement de la fusée porte-chiens.
Source: La revue Aviation Magazine n°239 de novembre 1957.

Au cours de la deuxième étape des recherches, les animaux ont été placés en tête de la fusée dans un compartiment non hermétique d'un volume de 0,28 mètre cube. Les conditions nécessaires à la vie et au sauvetage des animaux ont été assurées par des scaphandres spéciaux, sans masque à oxygène, par un châssis catapultage doté système d'alimentation en oxygène et d'un système de parachutes. 

"" Entraînement préalable ""

Les recherches de la deuxième étape ont été effectuées avec douze chiens.

Les animaux ont été soumis à un séjour en scaphandre, dans une position déterminée et avec les transformateurs de signaux fixés sur eux. L'entraînement a eu lieu quotidiennement pendant près de deux mois, avec accroissement graduel de la durée de séjour dans le scaphandre.

On n'a utilisé directement pour le vol que les animaux qui avaient supporté le calme, au cours des sept à dix derniers jours, un séjour de trois heures dans le scaphandre. Avant l’épreuve, les animaux étaient au régime, habituel pour eux, de deux repas par jour.

Le jour même de l'épreuve, les animaux ont été amenés sur le lieu de départ trois à quatre heures avant le départ de la fusée; c'est là qu'ont été effectués tous les travaux de préparation des animaux au vol immédiat.

Le départ de la fusée s'effectuait habituellement trois à cinq minutes avant le lever du soleil. L'altitude du vol fut de 100 à 110 kilomètres. C'est au sommet de la trajectoire qu'eut lieu la séparation de la section de la tête de la fusée contenant les animaux.   

Le petit chien "Melichka" semble très satisfait de son scaphandre individuel. 

Le bâti récupérable (on voit le chien à gauche), après une chute de 85.000 mètres !.
Source des deux photos: La revue Aviation Magazine n°239 de novembre 1957.

Nous avons considéré que l'évacuation de la fusée au cours de la partie ascendante de son trajet ne présentait aucune difficulté car, dans ces conditions, le vol de la fusée était stabilisé. De ce fait, il fut reconnu nécessaire d'effectuer une étude sur la possibilité d'évacuation de la section de tête de la fusée par catapultage au cours de la partie descendante de la trajectoire de vol, alors que le mouvement de la section de tête n'est pas stabilisé.
A l'altitude de 80 à 90 kilomètres, dans la période de chute libre non stabilisée, s'est produit le catapultage de l'animal qui se trouvait dans le châssis de droite. La vitesse à laquelle s'est produit l'éjection du châssis hors de la section de tête de la fusée était de l'ordre de 700 m/sec. Le système de parachute de sauvetage de cet animal entra en action 3 secondes après le catapultage; l'animal descendit d'une altitude de 75 à 85 kilomètres en 50 à 65 minutes et fut soumis à l'action directe de tous les facteurs du milieu extérieur dans les hautes couches de l'atmosphère.
La section de tête de la fusée qui était libérée du châssis de droite, continua à descendre librement en tournant et, à l'altitude de 35 à 50 kilomètres, à la vitesse de 1.000 à 1.150 m/sec, eut lieu le catapultage du deuxième animal qui se trouvait dans le châssis de gauche.
Le châssis de gauche catapulté contenant l'animal continua à descendre librement jusqu'à l'altitude de 3,8 à 4 kilomètres et c'est seulement à cette hauteur qu'eut lieu l'ouverture automatique du parachute.
A toutes les étapes du vol, jusqu'au moment du catapultage des châssis hors du compartiment, les animaux furent filmés. A cette fin, l'appareil de prise de vues avait été installé sur la paroi arrière du compartiment, au-dessus et en arrière des châssis catapultés contenant les animaux. Cette disposition contraignit à filmer au moyen de miroirs à revêtement d'aluminium. La méthode de prise de vues directes était exclue car la construction et les dimensions du compartiment ne permettaient pas d'installer l'appareil cinématographique juste en face des casques des scaphandres contenant les animaux. 

Les chiens seront les pionniers du vol spatial. Mais le meilleur ami de l'homme sera le premier à "y rester".

Source: Les dossiers "Espace" de Wim Dannau aux éditions Casterman 1966.

Deux chiens participaient à chaque vol et certains animaux furent utilisés deux fois. Aucun des vols des fusées, tant au cours de la première que de la deuxième étape du travail, n'entraîna la mort des animaux par l'absence d'oxygène ou du fait de l'influence des facteurs extérieurs liés au vol dans les couches supérieurs de l'atmosphère.

On sait qu'un ensemble complexe de facteurs agit sur les animaux lors du vol de la fusée dans les couches supérieure de l'atmosphère. Le caractère et la façon dont se fait sentir leur influence aux différentes étapes du vol présentent des différences sensibles, ce qui exige une analyse des documents de l'expérience selon les particularités des différents secteurs du vol. Sous ce rapport, il est rationnel de distinguer : le vol de l'animal lors du mouvement actif de la fusée, le vol au cours de la période du mouvement passif dans la partie ascendante du trajet, le parachutage de l'animal et sa chute libre dans la section de tête séparée de la fusée.

Les résultats des expériences effectuées ont montré qu'au cours du vol en fusée les animaux présentaient des modifications modérées de la pression artérielle, de la fréquence de la respiration et du pouls.

"" Légères modifications de la pression artérielle "" 

A l'état initial, avant l'envol, la pression artérielle maximum des animaux était habituellement égale à 120-135 millimètres de mercure, la pression minimum à 60-70 millimètres. Durant la partie active du vol de la fusée, on a observé chez les animaux une certaine élévation de la pression artérielle. La pression artérielle maximum augmentait parfois de 60 à 70 millimètres de mercure, et la pression minimum de 10 à 30 millimètres.

Les données obtenues montrent un parallélisme déterminé dans la modification de la pression maximum et minimum.

Durant la période du mouvement passif de la fusée dans la partie ascendante du vol, on a observé chez les animaux une certaine diminution de la pression artérielle.

Dans la période de chute libre des animaux avec la section de tête de la fusée jusqu'au moment de leur catapultage, il ne fut pas possible de noter un caractère régulier quelconque dans la modification de la pression artérielle. Chez certains animaux, la pression maximum et minimum s'élevait faiblement et chez d'autres animaux, elle diminuait.

Les données sur la modification de la fréquence des contractions du cœur des animaux présentent un intérêt certain. Durant la période précédant l'envol, la fréquence du pouls chez les animaux était égal à 110-170 pulsations active du vol de la fusée, on a observé chez les animaux aussi bien une accélération qu'un ralentissement de la fréquence du pouls. Dans la majorité des cas, la fréquence du pouls augmentait de 32 à 56 pulsations à la minute; dans un cas, elle est demeurée pratiquement inchangée et, dans trois cas, elle a diminué de 6 à 60 pulsations   

Trois chiens de l'espace en promenade. Celui de gauche ne serait autre, disent les Russes, que Strelka, ramenée saine et sauve du cosmos.

Source: Les dossiers "Espace" de Wim Dannau aux éditions Casterman 1966.

"" Respiration pratiquement inchangée ""

Dans la partie active du vol de la fusée, le caractère et la fréquence de la respiration sont demeurés pratiquement inchangés chez la majorité des animaux; toutefois, on a observé chez deux chiens une diminution substantielle de la fréquence de la respiration. Chez un chien, la fréquence du mouvement respiratoire est passée de 156 respirations à la minute à 66 respirations et, chez un autre, une diminution de 52 à 28 respirations à la minute a été enregistrée.

Dans la période de mouvement passif de la fusée, on a noté chez tous les animaux une diminution de la fréquence de la respiration, diminution modérée, puisqu'elle n'a pas dépassé 6 à 17 respirations minute.

Dans la période de parachutage des animaux, on n'a pas observé de modifications quelconques de caractère régulier de la fréquence de la respiration. Les données filmées ont montré que, en vol, jusqu'au moment du catapultage des animaux, leur comportement se modifiait très peu, à une exception près.

Les expériences effectuées montrent que l'ensemble des facteurs, agissant pendant le vol en fusée dans les couches supérieures de l'atmosphère, ne provoque pas de modifications substantielles de l'état cardio-vasculaire et de la fonction respiratoire des animaux. Les modifications fonctionnelles observées ont un caractère peu prononcé et se distinguent par leur courte durée.On ne note également aucune modification importante dans le comportement général des animaux.  

Dès leur deuxième satellisation, les spécialistes soviétiques recueillirent de précieux renseignements sur le comportement d'un organisme supérieur, en l'occurrence celui de la petite chienne Laïka, lors du vol spatial, dont on sait qu'il soumet à de pénibles vibrations, bruits et accélérations pendant la phase propulsive, puis aux conditions singulières de l'état d'apesanteur.

Source: Der Flug Mond aux éditions Burda Druck Und Verlag GMBH 1969.

"" Le chien et son équipement ""

L'animal placé à bord de "Spoutnik" 2  est une chienne de race Laïka, race nordique très résistante.

Cette chienne avait déjà été soumise à l'épreuve des vols en fusée, tels que nous les avons décrits plus haut. Elle avait, en outre, subi un entraînement spécial au sol.

L'animal, qui est revêtu d'une combinaison anti-G destinée à l'aider à supporter l'accélération du lancement, vit dans un caisson hermétique conditionné équipé d'un système de régénération d'air ultra-léger d'un type entièrement nouveau. La pression d'air est de 300 mm de mercure et la pression d'oxygène de 150 mm de mercure.

La chienne vit dans un état d'impondérabilité complète, ce qui a compliqué le problème de son alimentation qui est à base de liquides nutritifs. Elle est donc alimentée par des sondes, à heure fixe, par réflexes conditionnés. Des instruments enregistrent sa respiration, son pouls et sa tension artérielle. Ces renseignements sont transmis par un modulateur et les émetteurs placés à bord du satellite. Ils sont captés au sol par un récepteur et un démodulateur qui enregistre les signaux sur bandes.

"" La fusée de lancement ""

Les Russes sont extrêmement discrets sur la forme et la poussée de la fusée de lancement. Leurs seules révélations ressortent plutôt de la devinette et de la métaphore. Qu'on en juge par ces exemples.

Dikouchine, académicien : L'augmentation du volume du deuxième satellite a rendu nécessaire la création et l'emploi d'instruments et de sources d'énergie nouveaux et perfectionnés.

Romadine, docteur des sciences techniques : Une puissance gigantesque, de l'ordre de plusieurs millions de kilowatts, a été développée par le combustible de la fusée à l'aide de laquelle a été lancé le "Grand "Souptnik". Cette puissance est supérieure à celle développée par la centrale hydro-électrique de Kouibychev (2.100.000 kW, NDLR), qui est la plus grande du monde. La vitesse colossale des gaz à leur sortie, ainsi que les températures considérables atteinte au cours de la combustion, nécessitent des combustibles spéciaux et une construction particulière.

"" La force vive (poussée ? NDLR) du second "Spoutnik" à la vitesse de 8.000 m/s est égale à l'énergie cinétique d'un train de marchandises de 320.000 tonnes marchant à la vitesse de 36 km/h "".

Les mathématiciens distingués qui lisent notre journal sont instamment priés de nous faire parvenir le résultat de leurs calculs.   

Document exceptionnel, voici la chienne Laïka équipé d'une combinaison anti-G et d'appareils de contrôle.

Source: La revue Aviation Magazine n°239 de novembre 1957.

"" Sacrifice ou récupération ? ""

A l'heure où paraîtront ces lignes, vous aurez peut-être la réponse à cette question. De toute façon, cette opération est théoriquement possible : il suffit de faire revenir le container du chien, par éjection en sens inverse de la marche du satellite, à une altitude d'environ 200 km. Nous reviendrons alors, comme le polytechnicien au cas précédent, c'est-à-dire au cas des expériences décrites plus haut pa le professeur Pokrovski.

Disons cependant qu'il reste un problème important que les Russes ont peut-être résolu, celui du frottement et de l'échauffement du container lors de son retour dans les couches atmosphériques à haute densité. Pour réussir cette opération, il faudra alors réduire considérablement la vitesse du container.

Des déclarations apparemment contradictoires ont été faites sur le sort de la chienne, par deux savants soviétiques :

"La chienne atterrira peut-être dans une semaine", a dit Bazkine, directeur du Planetarium de Moscou, le 5 novembre.

"Elle est considérée comme sacrifiée pour la science", a dit Balitski, commentateur scientifique de Radio-Moscou, le même jour.   

La chienne Laïka, premier être vivant satellisé.

Source: La conquête de l'Espace aux éditions Panini France-Images 1989.

"" Fiche technique de "Spoutnik" 2 ""

Aspect : "Spoutnik" 2, aussi appelé le "Grand Spoutnik", se présente sous la forme d'un corps cylindrique long d'environ 10 mètres constitué par le dernier étage de la fusée de lancement.

Caractéristiques : Poids, 508,300 kg. On est aussi étonné de ce poids, six fois supérieur à celui de "Spoutnik" 1. Mais il ne faut pas oublier que "Spoutnik" 2 est composé de la totalité du dernier étage de la fusée. Ce poids représente donc vraisemblablement la masse de cet étage après épuisement de son combustible et de son comburant, ce qui peut laisser supposer que la fusée de lancement de "Spoutnik" 2 n'était pas forcément six fois plus puissante que celle de "Spoutnik" 1.

Equipement : "Spoutnik" 2 contient plusieurs containers renfermant les instruments suivants :

1) Appareils d'enregistrement et de transmission de divers rayonnement solaires : rayons cosmiques, rayons ultra-violets, rayons X.

2) Enregistreurs de température et de pression atmosphérique.

3) Un chien, sa réserve de nourriture, et les instruments surveillant son comportement.

4) Deux postes émetteurs du même type que ceux utilisés sur "Spoutnik" 1 et transmettant toutes les informations enregistrées per les instruments détaillés plus haut.

Orbite : Lancé également à 65° du plan de l'équateur (il n'a pas été précisé dans quel sens), "Spoutnik" 2 suit une orbite elliptique dont l'apogée est égale à plus de 1.500 km et la périgée à 300-400 km (celle de "Spoutnik" 1). Cette orbite est parcourue, à l'origine, en 1 h 43 mn 7/10, à la vitesse d'environ 8.000 m/s. "Spoutnik" 2 tourne autour de son axe longitudinal, le moindre déséquilibre dans la matière même du satellite entraînant cette rotation dans un milieu exempt de frottements.  

La chienne Laïka à bard de "Spoutnik" 2, signe manifeste de l'intérêt soviétique pour les voyages spatiaux habités. Au sommet de l'engin, les instruments de mesure des radiations solaires. La sphère centrale renferme l'équipement radio.

Source: L'Encyclopédie de l'exploration de l'Espace aux éditions Bordas 1981. 

Jean - Marie