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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Articles récents

Nouveau test d’amerrissage pour Orion

26 Août 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Nouveau test d’amerrissage pour Orion

Hier jeudi, au Langley's Landing and Impact Research Facility un 9 ème test a été réalisé simulant un des plus stressants scénarios d'amerrissage, celui où l'un des trois parachutes principaux de la capsule ne parvient pas à se déployer. Cela aurait pour cause une approche bien plus rapide à un angle indésirable.

En temps normal, avec ses 3 parachutes principaux, la capsule frappe la mer à une vitesse d’environ 27 km/h. Ici, elle l’a touchée à 32 km/h et dans une orientation latérale, ce qui fait qu’au lieu d'être poussés vers le bas dans leurs sièges, les astronautes auraient amerri de côté avec les risques de blessures ou d’endommagement du vaisseau que cela peut induire.

Après le succès de jeudi et un dernier test prévu mi-Septembre, les chercheurs ont accumulé beaucoup d'informations importantes.

Pour chaque test, ils ont enregistré des données provenant d’environ 535 canaux. Chaque canal représente un capteur étalonné pour mesurer le comportement et l'état du vaisseau ainsi que des 2 mannequins bardés d’instruments installés à bord.

Depuis le début des essais en Avril, 99% des données cibles sont maintenant stockées, et la plupart des scénarios d'amerrissage initialement prévus sont réalisés.

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Début d'assemblage de l'ESM de vol

24 Août 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Pendant qu'en Suède le ​modèle d’essai de qualification de propulsion d'Orion poursuit ses essais et ne devrait pas tarder à être livré à la NASA, le module de service (ESM) pour le vol EM-1 prend forme chez Airbus D&S à Brème en Allemagne.

On voit ici la structure primaire qui fournit la rigidité au module de service européen tel le châssis d'une voiture. Il absorbe les vibrations et l'énergie au lancement tandis qu'une structure secondaire le protégera contre les micrométéorites et les débris spatiaux.

Cet assemblage de milliers de composants nécessaires pour construire le vaisseau spatial a débuté le 19 mai avec l'arrivée de la structure primaire expédiée de Turin, en Italie, par Thales Alenia Space.

En 2018 cette structure sera un élément du module de service européen qui sera lancé dans l'espace lors de la première mission à plus de 64 000 km au-delà de la Lune.

En l'arrière-plan, on devine une affiche de l’ATV qui a également été assemblé dans cette salle, à Brême. Cinq ATV ont volé vers l’ISS pour livrer des fournitures et élever son orbite. Son développement a fourni l'expérience nécessaire pour construire le module de service européen en Europe.

Début d'assemblage de l'ESM de vol
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Assemblage de la structure du bouclier thermique pour la mission EM-1 terminé

17 Août 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Assemblage de la structure du bouclier thermique pour la mission EM-1 terminé

Mi-Juillet, l'équipe en charge du vaisseau spatial Orion chez Lockheed Martin’s Space Systems Company près de Denver a terminé la construction de la structure du bouclier thermique pour la mission EM-1.

La structure achevée a alors subi des tests de charges statiques afin de prouver qu'elle sera en mesure de supporter les 16 tonnes de contrainte que le vaisseau spatial connaîtra au cours son prochain vol au-delà de la lune et lors du retour sur Terre.

Avec ses 5 mètres de diamètre, le bouclier thermique du 1er vol d’Orion lors d’EFT-1 (Exploration Flight Test-1) a été le plus grand bouclier en composite jamais construit. Le deuxième est maintenant achevé : sa structure se compose d’une sous-structure en titane liée à des fibres de résine et de graphite laminées à haute température puis recouvert d’un système de protection thermique ablatif.

L'équipe a amélioré la production et les performances du bouclier sur la base des données recueillies à partir du premier vol spatial EFT-1: gain de masse de près de 600 Kg et de 30% du coût de fabrication et de gain en temps sur le calendrier, avec une réduction supplémentaire de 15% de ces coûts et du calendrier prévu pour la mission EM-2 grâce à la simplification de l'outillage et des procédures de fabrication.

D’ailleurs, l'équipe coordonne déjà la logistique pour la construction du modèle de test du prochain bouclier thermique de la mission EM-2.

Le procédé d'assemblage de l'ossature du bouclier implique le forage de 205 pièces individuelles et l'insertion d'éléments de fixation dans plus de 1200 trous. Il est suivi de la mise en place de la « peau du squelette » nécessitant 3000 trous et fixations supplémentaires à travers toute la structure.

Elle sera expédiée au NASA Kennedy Space Center fin août pour son assemblage final (installation des blocs d'Avcoat, des instruments de vol et de l'isolation multi-couche) et son intégration sur le vaisseau Orion.

Assemblage de la structure du bouclier thermique pour la mission EM-1 terminé
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Des astronautes testent le sas d’amarrage d’Orion

4 Août 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Les ingénieurs et les astronautes ont mené des tests sur un modèle représentatif du vaisseau spatial Orion au Johnson Space Center de la NASA à Houston afin de recueillir les commentaires d’un équipage sur la conception du sas d'amarrage et le fonctionnement des équipements post-atterrissage.

Ces tests, exécutés ici avec les astronautes Stéphanie Wilson, Karen Nyberg et Rick Mastracchio (de G à D) ont été effectués pour évaluer le matériel utilisé lors d’une sortie afin de veiller à ce qu'un membre d'équipage entièrement équipé de son matériel de survie puisse sortir du vaisseau spatial par le sas d'amarrage situé au-dessus du vaisseau.

En temps normal, l’équipage utilisera principalement la trappe latérale pour l'entrée et la sortie sur Terre ou en mer et le sas d'amarrage pour se déplacer entre le vaisseau Orion et un module d'habitation de longue durée pour les missions spatiales lointaines. Mais l'équipage devra être en mesure de sortir par ce sas si la hauteur des vagues dans l'océan Pacifique lors de l'amerrissage est trop élevée.

Des astronautes testent le sas d’amarrage d’Orion
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Garder la forme en apesanteur…

19 Juillet 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Garder la forme en apesanteur…

Lorsque les astronautes voyageront bien au-delà de la Terre, vers Mars, les garder en bonne santé sera d'une importance cruciale. Ils auront besoin d'être en pleine forme physique quand ils arriveront à destination afin d’être efficace sur place et récupérer assez rapidement avant leur retour sur Terre.

Tandis que la construction d’Orion et du SLS avance petit à petit, un groupe d'ingénieurs et de scientifiques de la NASA a pour objectif de trouver les réponses à ce problème important en se servant de l’acquis (ISS), rendant le matériel exponentiellement plus petit, plus léger et plus robuste tout en conservant les mêmes avantages.

Lors de la mission EM-2 avec équipage, les astronautes utiliseront ROCKY, le « Resistive Overload Combined with Kinetic Yo-Yo » développé par Zin Technologies of Middleburg Heights dans l’ Ohio.

« ROCKY est un dispositif d'exercice ultra-compact, léger qui répond aux exigences médicales des missions Orion » a déclaré Gail Perusek, chef de projet adjoint des équipements d’exercice du programme de recherche humaine de la NASA. « Les appareils d'exercice de la Station spatiale internationale sont efficaces, mais trop gros pour Orion. »

Dans l’ISS, les astronautes ont à leur disposition un tapis roulant, un dispositif d’exercice résistif et un ergomètre dont la masse totale est de plus de 1800 kg pour un volume de 24 m³, bien sûr complètement inadaptés au vaisseau Orion. ROCKY a la taille d'une grande boîte à chaussures, pèse 9 kg pour un volume d’environ 0.03 m³.

Les astronautes seront en mesure d'utiliser l'appareil comme une machine à ramer ou de musculation avec des charges allant jusqu’à 180 kg. Le dispositif pourra être personnalisé pour des séances d'entraînement spécifiques à chaque astronaute.

Le tapis roulant d'ISS

Le tapis roulant d'ISS

Advanced Resistive Exercise Device (ARED)

Advanced Resistive Exercise Device (ARED)

Position de ROCKY dans le module spatial
Position de ROCKY dans le module spatial

Une fois le lancement effectué, les sièges des astronautes seront rétractés afin de libérer de la place. ROCKY sera situé près de la trappe latérale utilisée par les astronautes pour entrer et sortir du vaisseau.

Même si les premières missions avec équipage ne dureront que quelques semaines, rester en forme sera également important dans le cas où les astronautes devraient sortir du module d'équipage sans assistance après l'amerrissage.

Au cours des prochaines années, le programme de recherche humaine de la NASA sera d’affiner ce dispositif afin de l'optimiser non seulement pour des missions d'Orion à court terme avec équipage, mais potentiellement pour des utilisations sur les futures missions de longue durée comme par exemple celle avec Orion amarré à un habitat spatial en orbite autour de la lune.

L'équipe comprend des ingénieurs et des scientifiques du Glenn Research Center à Cleveland dans l’Ohio et du Johnson Space Center à Houston. Ils sont responsables de la construction et de la certification du matériel pour Orion et devront intégrer les enseignements tirés de la mise au point de ce matériel pour l’intégrer à la station spatiale. L'équipe prévoit d’envoyer ROCKY dans l’ISS dans les années à venir.

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Revue critique de conception terminée pour l’ESM

28 Juin 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Test acoustique de l'ESM
Test acoustique de l'ESM

L'ESA et la NASA ont terminé la revue critique de conception du module de service européen d’Orion le 16 juin.

La construction et l'assemblage des modèles de qualification et du matériel de vol vont donc pouvoir débuter en fonction de la conception finale validée. L’ESA vise l'expédition du module de service au Centre spatial Kennedy de la NASA en Floride en Avril 2017.

Aucun blocage n’a été identifié ou soulevé lors de l'examen de conception, mais la séance a permis de relever des zones où des analyses supplémentaires seront nécessaires. Les résultats seront présentés plus tard lors d’une commission d'examen.

Test de vibration de l'ESM
Test de vibration de l'ESM

« Nous sommes satisfaits des résultats de l'examen et reconnaissons l'excellent travail accompli au cours des dernières années par le consortium industriel européen dirigé par Airbus sous gestion de l'ESA avec le soutien de la NASA et Lockheed Martin. Le calendrier reste un défi que nous sommes impatients de poursuivre » a expliqué Philippe Deloo de l'ESA, chef de projet pour le module de service européen.

L’ESM est basé sur le véhicule de transfert automatique de l'ESA, qui a volé lors de cinq missions de ravitaillement automatique à la Station Spatiale Internationale entre 2008 et 2015. Il fournira l'électricité, la propulsion, l'eau, l'oxygène et l'azote et le contrôle thermique au vaisseau Orion.

l'ESM de test

l'ESM de test

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Tests de vibrations sur les OMS

22 Juin 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Tests de vibrations sur les OMS

Un moteur d’OMS (Orbital Maneuvering System – Système de Manœuvre Orbitale) est en cours de tests de vibrations au Johnson Space Center de la NASA à Houston avant son expédition au White Sands Test Facility du Nouveau-Mexique où il sera mis à feu pour le qualifier avant son utilisation sur le module de service d'Orion. Les essais de vibrations permettent de s’assurer que le moteur peut supporter les charges induites lors de son lancement par le SLS.

Ce moteur était utilisé sur la navette spatiale pour fournir la poussée pour l'insertion orbitale, la circularisation de l’orbite, le transfert orbital, le rendez-vous puis la désorbitation et a volé 31 fois.

OMS d'une navette spatiale (capcomespace.net)
OMS d'une navette spatiale (capcomespace.net)

Chaque moteur, situé à l'arrière de l'orbiteur, de part et d'autre de la dérive et au-dessus des SSME était qualifié pour 100 missions et devait pouvoir effectuer 1000 allumages pour une durée de combustion cumulée de 15 heures

Cet été, un autre moteur OMS sera testé au même endroit avant qu'il ne soit fourni à l'ESA afin de l’intégrer dans le module de service qui équipera Orion pour son vol de 2018. Ce moteur a été utilisé sur 19 vols de navettes spatiales, en commençant par la mission STS-41G en Octobre 1984 et se terminant avec la mission STS-112 en Octobre 2002.

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Préparatifs des tests sur banc du 2 ème étage du SLS

21 Juin 2016 , Rédigé par De Martino Alain

L'ICPS est débarqué au Marshall Space Flight Center
L'ICPS est débarqué au Marshall Space Flight Center

Le 19 juin, après 5 heures de voyage le long de la rivière Tennessee, une version test de l’ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) - 2 ème étage du SLS - a été transportée de chez United Launch Alliance à Decatur au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville en Alabama.

Cet ICPS à base d'hydrogène et d'oxygène liquide donnera à Orion la poussée nécessaire pour voler au-delà de la Lune lors de la mission EM-1, fin 2018. Il ne sera utilisé qu’une fois car remplacé par un étage plus puissant dénommé UES (Exploration Upper Stage) lors des prochaines missions SLS. Voir "Planification préliminaire et objectifs pour la mission EM-2"

Le simulateur du 1er étage du SLS
Le simulateur du 1er étage du SLS

Au Marshall Space Flight Center la version d'essai ICPS va être accouplée à d'autres articles de test structurels et des simulateurs qui composent la partie supérieure de la fusée. Lorsque toutes les différentes structures seront à disposition, les ingénieurs les « empileront » et déplaceront l’assemblage haut de 17 mètres sur un banc d'essai. Là, le matériel sera soumis aux forces semblables à celles rencontrées lors du lancement et du vol. Cela permettra de s'assurer que l’ensemble sera apte à gérer les forces subies sans compromettre l'intégrité structurelle de chaque pièce.

Les structures de tests additionnelles qui vont être assemblées sont, en plus de l’ICPS :

  • Un simulateur du vaisseau spatial Orion avec bouclier, système d’abandon au lancement et module de service européen.
  • Un adaptateur Orion / ICPS dont la technologie a déjà été éprouvée lors du 1er vol EFT-1.
  • Un simulateur du 1er étage du SLS de 3 mètres de haut pour 8,2 mètres de diamètre.

En plus de ces matériels, un adaptateur inter-étage (Launch vehicle stage adapter - LVSA), reliant le simulateur d'étage principal au 2 ème étage ICPS vient d’être terminé et équipé de centaines de capteurs pour recueillir des données du test.

Concept d'artiste de la façon dont les articles de test structurels seront empilés dans le banc d'essai.

Concept d'artiste de la façon dont les articles de test structurels seront empilés dans le banc d'essai.

Pour l'ICPS, Boeing a modifié la conception du 2 ème étage cryogénique existant du lanceur Delta IV d’ULA. Il sera alimenté par un moteur RL-10B d’ Aerojet Rocketdyne, actuellement utilisé sur la Delta. Des modifications ont été apportées telles l'allongement du réservoir d'hydrogène liquide, l’ajout de bouteilles d'hydrazine pour le contrôle d'attitude et quelques changements mineures de l’avionique pour répondre aux paramètres de conception et aux caractéristiques de performance nécessaires pour atteindre les objectifs de vol.

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Ultime test à froid d'un booster de SLS

13 Juin 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Un technicien vérifie la température du booster
Un technicien vérifie la température du booster

Malgré la prévision d'un été plus chaud que la normale en Utah par le « Old Farmer's Almanac », rien ne peut empêcher les techniciens et ingénieurs d’Orbital ATK à Promontory de préparer un booster du futur SLS pour un essai à froid prévu le 28 juin.

Il sera refroidi à environ 4,5°C pour son second et dernier essai de qualification. Cet essai aux extrêmes limites thermiques qu’il pourrait subir sur la rampe de lancement est important afin de comprendre les effets de la température sur la performance et le fonctionnement des moteurs et de la combustion des propergols. Les données et l'analyse des programmes antérieurs habités ont fixé les limites de température pour un booster entre 4,5 et 32°C. Pour rappel, le test réalisé et réussi en mars 2015 s’est fait à 32°C

La taille massive du booster signifie qu'il faudra plus d'un mois pour atteindre la température désirée à l'intérieur du banc d'essai. Trois grandes unités de climatisation - similaires à celles utilisées pour les patinoires en extérieur - ont été placées autour du bâtiment et y injectent en continue de l'air à -4°C. Des capteurs à l'intérieur et à l'extérieur du booster mesurent la température des propergols, permettant aux modèles analytiques de prédire le temps qu'il faudra pour atteindre les 4,5°C (plus d’un mois).

« La température des propergols ne doit pas être confondue avec la température du booster quand il est mis à feu » a déclaré Mat Bevill, ingénieur en chef adjoint du Bureau SLS Boosters au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, Alabama. « Le booster peut être conditionné à 4,5°C, mais une fois qu'il se déclenche, il devient extrêmement chaud - environ 3300°C - ce qui est assez chaud pour faire bouillir l'acier. » D’ailleurs, une grande partie du sable à l'arrière du booster va se transformer en verre à cause de la chaleur intense des gaz d'échappement et la zone devra refroidir pendant une période prolongée avant qu'elle ne soit considéré comme sûr et puisse être approchée par le personnel.

Le booster sera sorti le matin même du test, en veillant à ce qu’il conserve une température aussi froide que possible. Même dans ces conditions, les ingénieurs auront besoin de le refroidir de quelques degrés au-dessous de la température cible pour tenir compte de l'échauffement de l’air chaud ambiant de l'été.

Les deux minutes de mise à feu seront le dernier test grandeur nature pour qualifier le matériel des deux premiers vols du SLS. Quelques 82 objectifs de conception seront mesurés à travers plus de 530 canaux des données sur le booster. En même temps que la mesure de performance à basse température, le test intègre également des essais de commande et de contrôle d'allumage du moteur et de la buse de direction comme lors d’un vol réel.

Peu de temps après la fin du test, les données seront transmises au Marshall Space Flight Center et intégrées dans le logiciel de simulation de vol, permettant aux ingénieurs d'effectuer des tests supplémentaires, mais dans un environnement virtualisé

Après le 28 juin, la prochaine mise à feu d’un booster se fera sur un pas de tir…

Inspection du booster par un technicien

Inspection du booster par un technicien

Mise à jour du 28 juin 2016: Succès du test de mise à feu.

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Assemblage de l’ESM – Zoom sur l’électronique de propulsion

5 Juin 2016 , Rédigé par De Martino Alain

Propulsion Drive Electronics
Propulsion Drive Electronics

Plus de 20 000 pièces et composants dans le module de service européen doivent être assemblés - de l'équipement électrique pour les moteurs, les panneaux solaires, les réservoirs d'ergols et de soutien-vie, ainsi que des centaines de mètres de câbles. Son assemblage est en cours sur le site d’Airbus Defence and Space (Airbus DS) à Brême, en Allemagne.

Le module dispose d'un système de 33 « thrusters » pour son contrôle d'attitude et de propulsion qui doivent être surveillés avec précision grâce aux données provenant de plus d'une centaine de signaux de pression et de capteur de température. Cela se fera par le « Propulsion Drive Electronic » (PDE) qui a été conçu, développé et construit par le département Avionique, Ingénierie & Design d'Airbus DS à Brême. Chaque module de service sera équipé de deux PDE pour la redondance requise et la tolérance aux pannes.

Le PDE est basé sur la conception de l’ATV et est relié au contrôleur de gestion du véhicule situé dans la capsule Orion par un réseau Ethernet à déclenchement temporel (extension temps-réel du protocole Ethernet Standard). Son logiciel a été développé au plus haut niveau des normes de l'ESA pour assurer la tolérance aux pannes extrêmes.

L'équipe PDE à Brême
L'équipe PDE à Brême

Les trois premiers modèles d'ingénierie ont été livrés chez Airbus DS aux Mureaux en France. Chaque PDE comprend des équipements de tests électriques dédiés à la vérification de son fonctionnement dans l'environnement de tests et de simulations qu’il va subir dans les prochaines semaines et mois aux Mureaux afin d’assurer la performance et la qualification de la conception de l’ESM.

La prochaine étape pour l'équipe Airbus-PDE est de fabriquer, tester et qualifier les unités de vol PDE qui seront utilisées lors du premier vol EM-1, d'ici la fin de cette année.

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