Zond (en russe : Зонд, « sonde ») est un programme spatial soviétique qui s'est déroulé entre 1964 et 1970. Son objectif était d'envoyer deux cosmonautes faire le tour de la Lune, pour réaliser une nouvelle première avant les États-Unis, qui étaient en train de préparer l'atterrissage de deux hommes à la surface de la Lune dans le cadre du programme Apollo. Pour y parvenir, une version allégée du vaisseau spatial Soyouz, destinée à transporter deux hommes et baptisée , est mise au point. Il est placé en orbite par le lanceur lourd Proton, qui vient tout juste d'effectuer ses premiers vols. L'ensemble est testé à quinze reprises sans équipage. La plupart de ces vols sont des échecs ou des demi-échecs dus à des problèmes affectant soit la fusée, soit le vaisseau Soyouz. Les responsables soviétiques renonceront finalement à envoyer des hommes autour de la Lune et mettront fin au programme, les Américains ayant réussi à atterrir entre-temps sur notre satellite.
vignette|droite|Vaisseau L1 (Zond). vignette|droite|Vision d'artiste de Zond se dirigeant vers la Lune.
Contexte
Développement du vaisseau Soyouz
Fin 1962, le principal responsable du programme spatial soviétique, Serguei Korolev, travaille sur le successeur de la capsule spatiale Vostok, qui ne peut transporter qu'un seul cosmonaute et a des capacités de manœuvre limitées. Le nouveau véhicule spatial, baptisé Soyouz, doit pouvoir changer d'orbite, transporter plusieurs cosmonautes, effectuer des vols de longue durée, s'amarrer à un autre vaisseau et permettre des sorties extravéhiculaires. Il doit enfin pouvoir effectuer une rentrée atmosphérique après une mission lunaire, c'est-à-dire à la deuxième vitesse cosmique (), beaucoup plus élevée que la vitesse de rentrée d'un vaisseau ayant effectué une mission en orbite basse (environ ).
Fusée lunaire N-1
Korolev et ses ingénieurs de l'OKB-1 commencent dès 1956, c'est-à-dire avant même le lancement du premier satellite artificiel, à dresser les plans d'une lanceur lourd, baptisé du nom passe-partout N-1N est l'abréviation du russe Nositel qui signifie lanceur.. La N-1 doit pouvoir placer une masse de en orbite basse, c'est-à-dire plus de la capacité du lanceur soviétique en cours de mise au point à l'époque. Contrairement à la fusée de l'agence spatiale américaine, la NASA, conçue pour déposer des hommes sur la Lune, la N-1 se veut un lanceur universel aux applications délibérément vagues. Pour gagner l'appui des militaires, Korolev suggère que la N-1 permettra le lancement de satellites de reconnaissance militaires. Le projet est proposé le au Conseil des constructeurs animé par Korolev, mais reçoit peu d'appui..
En , les autorités militaires réunissent les trois constructeurs généraux, Korolev, son rival Vladimir Tchelomeï de l'OKB-52 et Mikhaïl Yanguel de l'OKB-586, afin de faire un bilan de l'avancement de leurs études. Korolev propose la famille de lanceurs N ainsi que des versions améliorées de la Semiorka, Tchelomeï une famille évolutive URDu russe Universalskaya Raketa pour « fusée universelle ». basée sur un commun (qui donnera naissance aux projets UR-500 Proton. et UR-700) et Yanguel les missiles balistiques R-26 et R-36, plus le lanceur SK-100. Finalement, Tchelomeï et Yanguel sont autorisés à développer des missiles balistiques, respectivement le léger UR-100 et le lourd R-36. Korolev reçoit des fonds pour développer le lanceur Molniya (8K78), une adaptation de la Semiorka, mais rien pour la N-1, dont les militaires ne perçoivent pas l'utilité...
Puis un décret de autorise les études sur la N-1Décret du ., et Korolev exprime dans la Pravda Georgui Vetrov, Tvorcheskoe Nasledie S. P. Koroleva, Nauka, Moscou, 1980.. Dans une lettre du , Korolev demande la création d’une filière de production d’hydrogène liquide comme le font les États-Unis, puis en le développement d’une famille de lanceurs lourds. Seule la dernière demande sera acceptée par un décret de Décret du concernant « la production de divers lanceurs, satellites, vaisseaux spatiaux pour les Forces militaires spatiales de 1960 à 1967 » par Korolev, Tchelomeï et Yanguel.. De 1960 à 1963 serait réalisé le lanceur lourd N1 d’une capacité de 40 à en orbite basse terrestre (LEO) et de 12 à en orbite d’évasion pour un en 1965. Cette date est fixée en par un décret qui ordonne à Tchelomeï d'abandonner ses recherches sur les sondes interplanétaires Kosmoplan et de se concentrer sur une version de son vaisseau lunaire LK-1.
Projet circum-lunaire de Tchelomei
Contrairement aux États-Unis où le programme spatial civil est géré directement par un organisme unique, la NASA, le programme spatial soviétique est entre les mains de plusieurs responsables de bureaux d'étude qui utilisent leurs appuis politiques pour faire passer leurs projets. Le principal concurrent de Korolev est Vladimir Tchelomeï, qui bénéficie de la protection du dirigeant de l'Union soviétique de l'époque Nikita Khrouchtchev. Tchelomeï propose d'utiliser sa fusée UR-500 (capacité de en orbite basse) en cours de développement, le futur Proton, pour lancer un vaisseau LK-1 à deux places capable d'effectuer un survol de la Lune et ainsi de réaliser une nouvelle première spatiale avant les États-Unis.
Projet circum-lunaire de Korolev
À l'époque, Korolev propose de réaliser le même objectif en lançant trois fusées R-7 ( en orbite basse) pour créer un train de trois vaisseaux Soyouz. Le premier vaisseau (7K) doit emporter un équipage de deux personnes, tandis que les deux autres vaisseaux sont chargés, après avoir été lancés indépendamment, de s'amarrer au premier vaisseau en formant un ensemble spatial baptisé Soyouz (Union). Le deuxième vaisseau 9K (ou Soyouz B) est chargé d'accélérer le train spatial, tandis que le 11K emporte du carburant permettant de revenir sur Terre. Mais cette proposition est abandonnée car elle nécessite de réaliser des rendez-vous orbitaux entre les trois vaisseaux, une manœuvre non maitrisée à cette époque..
Fusion des deux projets
Les premières études sur le vaisseau LK-1 débute en 1962 sans l'aval des responsables soviétiques. En , ceux-ci donnent leur accord pour le développement du lanceur UR-500 et son vaisseau circumlunaire, tandis que Korolev est chargé de développer le lanceur géant N-1, qui doit placer sur une orbite de transfert lunaire le et un module lunaire LK, qui doit déposer un cosmonaute sur la Lune. La chute de Khrouchtchev en remet les projets du protégé de l'ex dirigeant en question. Une commission est constituée pour examiner tous les projets de Tchelomeï. Le développement du lanceur lourd n'est finalement pas remis en question, mais le vaisseau LK, qui n'existe que sur la papier, est annulé. Pour réaliser le vol circumlunaire en battant les américains, Korolev propose de combiner le lanceur Proton surmonté d'un étage supérieur de type avec une version allégée de son vaisseau Soyouz, baptisée 7K-L1. Cette proposition est acceptée le . L'objectif est de réaliser le premier vol autour de la Lune pour le cinquantenaire de la Révolution fin 1967.
Développement
Le premier lancement de l'UR-500/Proton a lieu le . Les développements sur la version 7K-L1 du vaisseau Soyouz mais il apparaît vite que l'échéance de fin 1967 ne sera pas tenue. Mais en fait Korolev a bluffé et le train spatial constitué par le et le vaisseau est trop lourd de . Pour contourner le problème, il remanie le scénario de la mission circumlunaire : l'équipage doit être lancé dans un vaisseau Soyouz 7K classique par une fusée Soyouz tandis que le train L1 est lancé de son côté sans équipage par une fusée UR 500/Proton. Un rendez-vous spatial est réalisé sans amarrageIl n'y a pas de pièce d'amarrage sur le L1. puis l'équipage passe dans le vaisseau du train L1 en effectuant une sortie extravéhiculaire. Huit tests sans équipage sont programmés, puis quatre vols habités. Pour parvenir à respecter le devis de poids, de nombreux équipements présents sur la version 7K-OK (périscope, capteurs) sont supprimés, et la quantité d'ergols embarquée est limitée à contre dans la version normale. Deux tests réalisés en mars- avec une maquette du vaisseau donnent des résultats mitigés. Les ingénieurs ont réussi à faire maigrir le train spatial L1 et la technique du double lancement est abandonnée en désormais, les cosmonautes seront lancés par la seule fusée Proton.
Déroulement d'une mission
Le déroulement d'une mission typique, d'une durée de 7 à , est le suivant. : Le lanceur Proton décolle de la base de lancement de Baïkonour. Après l'extinction et la séparation du troisième étage du lanceur, le utilise une première fois son moteur durant pour placer la charge utile sur une orbite circulaire de et une inclinaison orbitale de 51,5°. Après une phase de vol non propulsée, le moteur-fusée du est rallumé et place le vaisseau Soyouz sur une trajectoire de transit vers la Lune. Le est ensuite éjecté. Si nécessaire, le vaisseau Soyouz effectue une correction de trajectoire avec sa propulsion lorsqu'il se trouve à de la Terre. Le vaisseau Soyouz contourne la Lune à une distance minimale de . Des photos et d'autres mesures sont effectués lors du survol de notre satellite. Après avoir contourné la Lune, le vaisseau revient vers la Terre sans correction immédiate de trajectoire. À de la Terre, la trajectoire est ajustée à l'aide de la propulsion du vaisseau Soyouz. Arrivé à proximité de la Terre, le module de service est largué et le module de descente pénètre dans l'atmosphère avant de se poser au sol non loin de la base de lancement.
Missions Zond
Synthèse
Les missions à étaient des vols d'essai pour préparer un vol lunaire habité. Le vaisseau Soyouz 7K-L1 — ou plus simplement L1 — était utilisé à cette fin, adapté pour pouvoir être lancé depuis la Terre par le lanceur Proton..
De nombreux problèmes, touchant aussi bien la fusée spatiale que le nouveau vaisseau, furent révélés. Néanmoins, les essais se poursuivirent. La mission inhabitée , qui se déroula en et fit le tour de la Lune, est l'une des motivations justifiant le choix de la NASA d'anticiper la mission — habitée — dès .
Les instruments embarqués donnèrent des informations sur le flux de micrométéorites, le vent solaire, la densité de rayons cosmiques, le champ magnétique et les radiations reçues par le vaisseau. Des éléments biologiques étaient embarqués tels des tortues, des plantes, des graines, des insectes, des bactéries et d'autres organismes vivants, ainsi qu'un appareil photographique.
Les charges biologiques survécurent aux radiations spatiales : les tortues ont toutefois perdus 10 % de leur masse, mais ne montraient aucune perte d'appétit et demeuraient actives. Elles n'avaient aucun syndrome d'irradiation aiguë.
Premier vol : Cosmos-146
Les objectifs du premier vol du vaisseau Soyouz 7K-L1, Cosmos-146, sont restés longtemps inconnus et restent encore aujourd'hui en partie mystérieux. À l'époque, il était prévu qu'après quatre vols sans équipage destinés à qualifier les différents systèmes de l'ensemble constitué par la fusée Proton, le et le vaisseau Soyouz 7K-L1, un premier équipage devait effectuer le tour de la Lune fin . Mais la phase de mise au point ne se déroulera pas comme prévu. Selon la plupart des sources, les deux premiers vols sans équipage ne devaient pas contourner la Lune sans doute parce que de nombreux équipements au sol, comme le système de télécommunications à longue portée, n'étaient pas prêts. Par ailleurs, le développement de l'ordinateur embarqué Argon-11, un composant critique de la mission, était également en retard. Les principales sources indiquent que l'objectif principal de la première mission était principalement de tester l'étage placé en orbite pour la première fois.