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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Articles récents

Nouveau test d'ouverture des parachutes le 13 septembre dans le ciel d'Arizona.

18 Septembre 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Cette fois, les ingénieurs ont reproduit une situation dans laquelle Orion abandonne le SLS lors du lancement et contourne une partie de la séquence normale de déploiement des parachutes pendant la descente après une mission spatiale.

La capsule a été larguée d'un C-17 à plus de 7,5 km d'altitude. Cela a permis de réaliser une chute libre de 20 secondes - la plus longue jamais réalisée - afin de produire une pression aérodynamique élevée avant que les parachutes pilotes et principaux ne soient ouverts, permettant de vérifier leurs déploiements corrects sous des charges extrêmes.

Le système complet comprend 11 parachutes : trois avant et deux stabilisateurs, ainsi que trois parachutes pilotes qui aident à extraire les trois parachutes principaux. 

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Pulvérisation de mousse isolante sur le LVSA

16 Septembre 2017 , Rédigé par De Martino Alain

La NASA se prépare à appliquer un isolant en mousse appelé SOFI - Spray-On Foam Insulation -  à l'extérieur Launch Vehicle Stage Adapter (LVSA) de la mission EM-1.

 

Le LVSA est une structure en forme d'entretoise conique d'environ 9 X 9 mètres qui relie le sommet du corps central du SLS au système de propulsion cryogénique de l’étage supérieur (ICPS).

 

Construit par la NASA et l'entrepreneur principal Teledyne Brown Engineering, le LVSA se trouve actuellement au bâtiment 4707 du Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama, et devrait y rester quelques mois pour l’application de cette mousse isolante. Le LVSA sera ensuite expédié au Kennedy Space Center (KSC) en Floride l'année prochaine. 

 

C’est le deuxième LVSA construit, le premier, un article de test structurel, ayant été utilisé pour des essais structurels intégré à d’autres éléments qui relient Orion avec l'ICPS et le SLS

.

La structure est principalement composée de seize panneaux en alliage d'aluminium 2195. Alliage d’aluminium et de cuivre, le 2195 peut être soudé et résiste aux fractures à des températures cryogéniques. Il est 30% plus fort et 5% moins dense que l'alliage Al 2219 utilisé à l’origine pour les réservoirs externes des navettes spatiales.

A cause de ses dimensions, le LVSA doit tout d’abord être soudé en 2 cônes distincts, un avant (haut) et un arrière (bas). Le cône avant est le 1er à être réalisé avec ses 8 panneaux et 8 soudures verticales. Cette opération prend environ cinq semaines : 7 soudures sont tout d’abord réalisées puis lorsque les mesures des arcs en haut et en bas sont  correctement définies, la 8 ème soudure est opérée après découpe du dernier panneau. Ensuite, les 2 cônes sont reliés.

 

Les panneaux sont accouplés à l'aide d'un soudage par frottement conventionnel, tandis que les soudures circonférentielles des anneaux du sommet et du bas sont réalisées par un soudage dit en friction auto-réactive. Les anneaux en haut et en bas de l'adaptateur, également appelés brides, sont des points de fixation structurels vers d'autres parties du lanceur.

La bride inférieure sera boulonnée à la bride supérieure de l’étage central du lanceur tandis que la bride supérieure de l'adaptateur s'attachera avec un assemblage en joint frangible à l'ICPS. 

 

Une couche d’apprêt a tout d’abord été déposée en préparation de l'application de l’isolant de mousse qui protègera le LVSA de la chaleur due au frottement de l’air lors de l’ascension.

 

La mousse sera pulvérisée manuellement par 2 techniciens d’une part parce que l'équipement nécessaire pour faire de la pulvérisation automatique sur le LVSA au Marshall Space Flight Center est trop petit et d’autre part parce que  la mousse utilisée ici supporte mieux l’humidité et la température ambiantes ce qui ne nécessite pas l’utilisation d’une cabine climatisée.

 

Une fois ce travail accompli, le LVSA sera déplacé dans un autre bâtiment afin d’installer le joint frangible du cône supérieur, y réaliser quelques finitions intérieures puis l’ensemble sera chargé sur la barge Pégasus à destination de Cap Canaveral. (Voyage prévu l'été prochain).

 

Dans le VAB, le LVSA sera soulevé dans la High Bay 3 et fixé au corps central du SLS où les techniciens sur la plate-forme du niveau E fixeront les 360 boulons en circonférence sur lesquels le même principe de mousse isolante sera apposé. Puis viendra le temps de positionner l’ICPS sur la partie supérieure du LVSA et de le fixer au joint frangible.

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Le KSC pendant l’ouragan Irma

12 Septembre 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Au Centre spatial Kennedy, à Cap Canaveral, 120 personnes se sont installées pour attendre l'ouragan Irma et superviser certaines des plus importantes technologies spatiales du pays. Et cela inclut bien sûr le vaisseau spatial Orion en cours de construction.

 

« La capsule d'Orion, est ici », explique Brady Helms, analyste en gestion d'urgence de la NASA. « Nous avons aussi des parties du Space Launch System ... Quelques pièces de SpaceX ainsi que du matériel prêt à être acheminé vers la Station spatiale internationale ». 

Chaque fois qu'une tempête majeure frappe cette côte, les membres de l'équipe emmènent leurs brosses à dents et de la nourriture non périssable puis s'installent pour passer toute la durée de la tempête dans le centre de contrôle de lancement. Brady Helms sort de son deuxième ouragan au centre, avec des pompiers, des agents de sécurité, des experts en construction et des entrepreneurs responsables du matériel.

 

L'équipement le plus sensible est sécurisé dans des espaces climatisés. Le défi consiste à s'assurer que quel que soit ce qui se passe à l'extérieur, rien ne change à l'intérieur. 



« Humidité et température, c’est ce qui affecte le plus le vaisseau spatial » ajoute B. Helms.  « Pour la plupart des gens, si vous survivez à un ouragan et que vous perdez l'air conditionné pendant quelques jours, c’est une victoire. Pour le Centre spatial, c'est la pire des situations ».

 

Donc, avant l'arrivée de la tempête, une intense préparation s’engage pour reviser les générateurs et les systèmes de sauvegarde. Une fois la tempête terminée, une équipe prend le contrôle et évalue les dégâts. 

Ce travail de préparation commence bien avant l'arrivée de l'ouragan. Dans le cas d'Irma, certaines projections montraient l'ouragan remonter directement sur la côte spatiale, ce qui signifiait que le Kennedy Space Center était en alerte haute. Mais lorsque la trajectoire s’est déplacée vers l'ouest, le danger pour le centre est devenu moins grave, l'œil passant à plus de 160 km de distance. Mais Irma est une tempête massive, et le dimanche soir, Cape Canaveral connaissait encore des rafales de 60 km/h, avec des alertes aux tornades.

 

Le Centre de contrôle de lancement est entièrement sécurisé : Il est construit pour résister à une tempête de catégorie 5. (Le célèbre bâtiment d'assemblage des véhicules, VAB, cependant, a été endommagé par des ouragans auparavant, tout comme d'autres bâtiments au centre.) Il y a aussi beaucoup de nourriture et le personnel peut se doucher. 

Mais y passer quelques jours n'est pas vraiment confortable. « Par exemple », dit Helms, « le défi, c’est de trouver quelque endroit assez sombre pour dormir car le bâtiment est équipé de lumières de secours ». « Il n'y a pas beaucoup de choses à faire pendant la tempête » ajoute-t-il, « Certains membres de l'équipe regardent des films ou jouent à des jeux. La plupart garde un œil sur les rapports météorologiques ou passe leur temps à saisir des données ».

Brady Helms, Wayne Kee et John Cosat surveillent l'ouragan Irma du Centre des opérations d'urgence au Centre de contrôle de lancement du KSC

Brady Helms, Wayne Kee et John Cosat surveillent l'ouragan Irma du Centre des opérations d'urgence au Centre de contrôle de lancement du KSC

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Première mise à feu du module de service européen ESM

24 Août 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Le module de qualification de propulsion (PQM - Propulsion Qualification Module) est un module de test pour le système de propulsion d'Orion.

 

Actuellement, les ingénieurs d'Airbus, de l'ESA et de la NASA effectuent une campagne de test au NASA test facility de White Sands, Nouveau-Mexique. Bien que le PQM et ses quatre réservoirs de propergol ne verront jamais l'espace, c'est une étape importante dans le développement du programme Orion.

 

Les systèmes complexes doivent d'abord être testés et qualifiés sur Terre avant d'être utilisés comme matériel de vol dans l'espace. Le défi dans la fabrication des réservoirs d'essai est donc de satisfaire les nombreuses spécifications techniques, telles que la propreté, la compatibilité du carburant et l'étanchéité, qui s'appliqueront également au système de propulsion réelle.

 

Le modèle de vol aura 33 moteurs pour fournir la poussée nécessaire et manœuvrer le vaisseau spatial sur tous les axes. Le module d'essai est équipé de moins de moteurs, parmi lesquels un moteur réutilisé dont le dernier vol a eu lieu en 2011 sur la navette Atlantis (OMS-E: Orbital Maneuver System Engine). «Je suis ravi de voir ces premières mise à feu réussies», déclare Bas Theelen, directeur de programme Orion chez Airbus Space Systems, « C’est une étape importante, un énorme succès pour toute l'équipe et cela démontre parfaitement notre compétence en ingénierie. Mes félicitations à toute l'équipe, mais n'oublions pas que nous avons encore beaucoup d’essais à venir. ».

 

La campagne de test devrait être terminée fin 2017 voire début 2018.

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Première mise sous tension pour Orion EM-1

20 Août 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Se ruer au-delà de la Lune à une vitesse de 40 000 km/h pour une mission de trois semaines nécessite un processeur spatial capable de fonctionner avec une fiabilité garantie, dans un environnement aux rayonnements cosmiques élevés, à des dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace profond, avec 480 millions d’instructions par seconde à exécuter pour des milliers de commandes et de séquences contrôlant des centaines de systèmes et de composants qui assurent la sécurité de l'équipage et la réussite de la mission.

 

Pour s'assurer que tout fonctionne comme prévu, le vaisseau spatial Orion destiné à la mission d’exploration 1 (Exploration Mission-1) a été mis sous tension avec succès pour la première fois cette semaine au Neil Armstrong Operations and Checkout Facility de la NASA en Floride.

 

« La procédure de mise sous tension initiale a permis de vérifier la santé et l'état des ordinateurs de base et des unités d'alimentation et d'information d'Orion et marque le début des tests critiques du sous-système de l'engin spatial pour nous préparer pour le vol » a déclaré Mark Kirasich, directeur du programme Orion de la NASA. « Notre équipe de test, l'équipement de soutien-sol et les systèmes de vol ont tous été remarquables pendant le test. C'est un jalon important pour Orion et pour nos plans d'exploration à long terme et à grande échelle. »

 

Au cours de ces essais initiaux, les ingénieurs et techniciens ont connecté les ordinateurs de bord aux unités de puissance et de données d'Orion pour s'assurer que les systèmes communiquent correctement entre eux afin d’acheminer convenablement les commandes de puissance et de fonction dans tout le vaisseau spatial pendant la durée du voyage. Lors du vol, Orion générera de l’énergie grâce à quatre panneaux solaires composés chacun d’environ 15000 cellules solaires capables d’alimenter huit maisons de trois chambres. Les unités d'alimentation et de données répartissent ensuite cette énergie à travers tout l'engin spatial.

 

« Les unités de puissance et de données de l'engin spatial et les ordinateurs de base continueront à subir d’autres tests supplémentaires au cours des 2 ou 3 prochains mois » a déclaré Rafael Garcia, responsable tests et vérifications du programme Orion au KSC.

Première mise sous tension pour Orion EM-1
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Tests acoustiques de l'ogive du LAS.

4 Août 2017 , Rédigé par De Martino Alain

L'ogive de test qui vous voyez sur les images ci-dessous se trouve en ce moment à Plum Brook Station au Glenn Research Center.

En ce mois d'août, Les ingénieurs et techniciens de la NASA analysent le comportement aux sons de l'ogive servant à la protection du vaisseau Orion lors de son lancement avec le Launch Abort System.

Ce dispositif rend le flux d'air plus fluide sur le vaisseau spatial afin de limiter les bruits et vibrations.

Des essais similaires ont déjà été effectué avant le premier lancement EFT-1 en 2014 mais cette fois, la trappe d'accès pour l'équipage a été modifiée (nouveau design de verrouillage) et de nouveaux tests sont donc nécessaires afin de s'assurer qu'elle se comporte correctement et résiste à l'environnement vibro-acoustique.

La planification de ce test a commencé il y a un an. La NASA a reçu trois panneaux d'ogive en juin, et le panneau avec la nouvelle trappe début juillet. Les essais doivent se terminer à la fin de la première semaine d'août puis le tout sera retourné chez Lockheed Martin à Denver, Colorado, pour l'intégrer à un autre article de test pour un autre type d'essai.
 

Tests acoustiques de l'ogive du LAS.
Tests acoustiques de l'ogive du LAS.
Tests acoustiques de l'ogive du LAS.
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Essai de vide pour les combinaisons spatiales d'Orion

18 Juillet 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Le 22 juin dernier, des ingénieurs et techniciens du Johnson Space Center de la NASA à Houston ont effectué un test de mise sous pression et sous vide des combinaisons des futurs astronautes d’Orion. Ces combinaisons sont un hybride des « Advanced Crew Escape Suit – ACES » utilisées lors de lancements et retours des navettes spatiales et des combinaisons spatiales utilisées lors des EVA sur l’ISS.

 

Ce test était le dernier d'une série avant que la combinaison ne soit définitivement qualifiée pour le vol. Les testeurs sont donc entrés dans une chambre à vide, où l'air a été enlevé alors que la combinaison était branchée aux systèmes de survie.

Ici, un participant au test entre dans la chambre qui simule le vide spatial.

« En raison des contraintes de masse et de volume, la NASA a voulu pouvoir utiliser les ACES à la fois pour les périodes d'ascension / retours des missions Orion mais aussi pour les EVA » a déclaré Robert Frost, instructeur et contrôleur de vol à la NASA.  

 

Sur cette photo, deux des participants sont équipés de harnais qui ressemblent un peu aux Jolly Jumpers utilisés pour maintenir les bébés et les divertir. Cependant, dans ce cas, les harnais sont utilisés pour simuler l’apesanteur dans un engin spatial. 

 

La chambre à vide thermique de 3,5 m du Johnson Space Center est couramment utilisée pour des tests de scaphandres spatiaux. Elle peut inclure des composants comme un tapis roulant ou des systèmes de «soulagement de poids» pour simuler la microgravité.

Une vue à travers le hublot de la chambre montre à quel point les participants travaillent dans peu d'espace. Ici, un technicien installe l'un des participants, en veillant à ce que les astronautes soient correctement accrochés avant l’évacuation de l’air. 



Ce n'est qu'une des séries de tests que cette combinaison spatiale a subit. Une expérience  précédente a vu le costume être testé dans des conditions de microgravité dans un avion faisant des paraboles.

Pendant ce temps, les techniciens discutent à leurs consoles. Au premier plan, vous pouvez apercevoir d’anciens commutateurs qui rappellent les jours glorieux du programme Apollo des années 60 et 70 alors que le smartphone sur le bureau est plus puissant que tous les ordinateurs de tous les vaisseaux Apollo combinés. 



La technologie a beaucoup évoluée depuis. Les nouvelles combinaisons spatiales seront plus légères et moins volumineuses que celles d’Apollo et même, probablement, que celles utilisées aujourd'hui sur la station spatiale internationale.

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Tests de récupération des astronautes en haute mer

16 Juillet 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Une fois l’amerrissage effectué dans l’océan pacifique, les astronautes devront sortir du vaisseau spatial et revenir sur la terre ferme. Entre le 10 et 14 juillet, une équipe de la NASA et du ministère de la Défense a testé les procédures de sortie lors de divers scénarios, dans les eaux au large de Galveston, au Texas.

 

Au cours de ces tests, une équipe conjointe des programmes de développement et d'exploitation des systèmes-sol et d’Orion ainsi que les garde-côtes, la marine et l'armée de l'air des États-Unis, ont évalué la façon dont l'équipage sortira de la capsule avec ou sans assistance.

 

«Nos tests dans le golfe du Mexique nous donnent l'occasion de pratiquer et d'évaluer nos plans et nos matériels pour savoir comment faire évacuer les astronautes de manière aussi sûre et efficace que possible» a déclaré Tom Walker, responsable du sauvetage et de la récupération pour Orion au Johnson Space Center de Houston.

De multiples méthodes pour aider l'équipage sont testées afin de permettre au personnel de récupération et aux contrôleurs de mission une souplesse pour tenir compte de la santé de l'équipage, des conditions météorologiques et de l'état du personnel de récupération ainsi que de l'équipement en temps-réel.

 

Orion est conçu pour soutenir un équipage sur l'océan jusqu'à 24 heures. Lorsque la capsule et son équipage reviendront de leurs missions spatiales, du personnel de la marine arrivera peu de temps après à bord de petits bateaux, aidera l'équipage à sortir par la trappe latérale de la capsule et les installera sur les zodiacs, pour les ramener ainsi que la capsule vers un bateau de la Navy en attente.

 

Mais les membres d'équipage doivent également être prêts à sortir de l'engin spatial par eux-mêmes si, par exemple, la capsule, déviée de son parcours, ne permet pas aux équipes de récupération d’arriver rapidement sur zone, ou que de l'eau s'infiltre dans le module d'équipage.

 

Lors des missions habitées, Orion sera donc équipé d’un radeau et de quelques fournitures d'urgence telles que de l'eau, des outils et des miroirs de signalisation afin de faciliter leur sauvetage.

Tous ces tests s’appuient sur le développement et l'exécution des procédures de récupération pratiqués dans le laboratoire de flottabilité neutre au Centre Spatial Johnson, un bassin de 23 500 m³ utilisé pour la formation des astronautes et qui offre un environnement calme pour des essais initiaux. 

Tests de récupération des astronautes en haute mer
Tests de récupération des astronautes en haute mer
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Tests de récupération des astronautes en haute mer
Tests de récupération des astronautes en haute mer
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L’étage supérieur du SLS bientôt installé dans le « Space Station Processing Facility (SSPF) »

12 Juillet 2017 , Rédigé par De Martino Alain

Après ses tests d’ombilicaux réalisés au HIF du Centre Opérationnel Delta d’ULA, l’ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage ) est maintenant dans sa dernière phase de traitement puisqu’il s’apprête à être transféré dans le bâtiment appelé SSPF servant autrefois  aux modules de la station spatiale en attente de leur transfert vers la navette spatiale pour leur envol vers l’ISS.

 

L’ICPS n’aura qu’une courte vie avec le SLS, la NASA ayant prévu de passer dès EM-2 au plus puissant Exploration Upper Stage (EUS) qui d’ailleurs nécessitera une réorganisation des ombilicaux du Mobil Launcher (La tour mobile qui transporte le lanceur au pas de tir comme au temps d’Apollo…).

Ce transfert, officialisant la passation de l’ICPS entre ULA et la NASA, devrait être réalisé avec 10 jours d’avance, soit aux alentours du 21 juillet. Mais l’ICPS ne sera officiellement remis à la NASA que dans quelques semaines, permettant ainsi aux équipes d’ULA de finaliser l’étage et de briffer les nouveaux ingénieurs qui en auront la charge.

 

Le SSPF est une structure à trois étages de 42 455 m² de bureaux, laboratoires et zones de traitement. Il est situé immédiatement à l'est du bâtiment O & C (Operations & Checkout Building) et servait à la réception, la manipulation et l'assemblage du matériel de la station spatiale mais aussi aux essais de bonne configuration des expériences à réaliser à bord d’ISS et la vérification des systèmes et de leurs interfaces. L’endroit parfait donc pour ce deuxième étage du SLS.

La destination finale sera le VAB où il sera intégré au SLS sur le Mobil Launcher qui lui fournira énergie et fluide vers et sur le pas de tir.

 

Mise à jour, 28 juillet :

Situé dans les bâtiments d’United Launch Alliance (ULA) à Cape Canaveral Air Force Station depuis février où il a subi tout un tas de tests et vérifications, l’ICPS a été transféré au Space Station Processing Facility SSPF du KSC. 

 

L’étage supérieur du SLS bientôt installé dans le « Space Station Processing Facility (SSPF) »
L’étage supérieur du SLS bientôt installé dans le « Space Station Processing Facility (SSPF) »
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EM-2 et au-delà...

9 Juillet 2017 , Rédigé par De Martino Alain

La dernière phase majeure du développement d’Orion est prévue entre EM-1 et EM-2, première mission pilotée par un équipage. La plupart des systèmes de soutien et de contrôle-vie seront développés pour être intégrés au reste des systèmes déjà en place.

 

Ce que l’on nomme l’Environmental Control Life Support System (ECLSS) correspond aux sièges de vol, aux combinaisons spatiales et leurs ombilicaux et tout l’équipement de vol nécessaire à l’équipage (contrôle de l’air, extincteurs, distributeurs d’eau et de nourriture, etc.)

 

Nouveaux aussi sur EM-2, les écrans et commandes et, bien sûr, le système de circulation d'air, de l’élimination du dioxyde de carbone et du système d'eau qui climatise le module pour le confort de l'équipage.

 

Les combinaisons spatiales des premières missions proviennent de celles des lancements et retours utilisées par les équipages de la plupart des programmes de la Navette Spatiale. Mais à la différence de la navette où le renouvellement de l'air se faisait en boucle ouverte (l’oxygène est amené dans la combinaison puis rejeté dans la cabine après respiration), sur Orion, ce fonctionnement est dit en boucle fermée, c'est-à-dire que l’oxygène ne circule qu’entre la combinaison et le support-vie.

Bien que l’ECLSS ait peu de fonctionnalités sur EM-1, certains matériels voleront quand même afin de collecter des données environnementales.Il y aura aussi 2 sièges installés avec des simulateurs de charge pour récolter des données sur les radiations subies, ainsi que des caméras.

 

L'autre objectif principal de la mission EM-2 sera la mise en orbite trans-lunaire du premier élément du Deep Space Gateway (DSG) par le SLS, un élément de fourniture d’énergie et de propulsion (PPE - Power and Propulsion Element).

 

Cette mise en orbite aura un profil de vol appelé MTLI (Multi Translunar Injection) où le SLS effectue des allumages distincts afin de délivrer Orion sur une trajectoire trans-lunaire puis le PPE sur une autre :

 

Après avoir atteint une première orbite de parking autour de la Terre, le SLS augmentera d'abord l'apogée de l'orbite à une altitude élevée (période orbitale d'environ 24 heures), ce qui permettra une vérification prolongée d'Orion en restant proche de Terre. 

Peu de temps après, Orion se séparera à une distance de sécurité du SLS et du PPE. Puis, les moteurs du SLS seront de nouveau allumés pour son injection Trans-Lunaire (TLI) avec le PPE. Après sa séparation du SLS et une fois atteint la Lune, le PPE utilisera ses propres systèmes de propulsion pour s’insérer dans une orbite dite NRHO (Near-Rectilinear Halo Orbit) ressemblant à une boucle géante en forme d'œuf s'étendant de 70 000 km de la Lune à son point le plus éloigné à environ 1 500 km au plus près, où les futures missions d'exploration viendront y assembler les autres éléments du DSG.

 

Pendant ce temps, Orion restera en orbite terrestre hautement elliptique jusqu'au lendemain où il produira sa propre mise à feu pour compléter son TLI, ce qui mettra le vaisseau spatial et l'équipage sur une trajectoire de retour libre.

La prochaine mission EM-3 est provisoirement prévue pour se rendre au PPE et s’y amarrer, une des fonctionnalités supplémentaires ajoutées à Orion après EM-2.

 

Egalement prévu avec EM-3, le SLS effectuerait une TLI avec Orion et un module d'habitation pour le DSG. En route vers la Lune, Orion se séparerait de l'étage supérieur du SLS, se retournerait pour s’amarrer au module d’habitation pour un docking avec le PPE.

 

Un beau ballet spatial à n’en pas douter avec, soyons en sûr, de multiples caméras embarquées !!

 

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