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Mise à jour de la mission EM-2 par la NASA

19 Décembre 2018 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 2

Exploration Mission-2 est toujours un vol d'essai pour vérifier Orion avec les mises à niveau du système d'équipage et faire le tour de la Lune, mais la première partie de la mission a été retravaillée pour prendre en compte le changement de configuration du SLS.

 

Les Boosters et l’étage central du SLS largueront l’étage supérieur avec Orion sur une orbite d’insertion supérieure pour EM-2. Après une séquence de vérifications post-insertion, l'étage supérieur amènera Orion et son équipe sur une orbite encore plus haute et plus elliptique que les plans précédents. Puis, après s'être séparé de l'étage supérieur, Orion passera près d'un jour de plus que prévu en orbite terrestre au début de la mission, avant de quitter la Terre pour un survol lunaire.

 

En termes de lancement et d’insertion, les premières minutes d’EM-2 ressembleront au premier lancement du SLS lors d’EM-1. Cependant, avec le lancement d’un SLS Bloc1 utilisant un second étage ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) au lieu d’un EUS (Exploration Upper Stage) plus performant, la nouvelle base de référence EM-2 modifie également certains paramètres de mission importants par rapport à EM-1. Le premier changement consiste à faire passer le haut de l’orbite d’insertion de 1800 km à 2200 km grâce à l’étage central qui poussera pendant un peu plus de huit minutes et plus haut que lors d’EM-1.

 

De plus, l'augmentation de l'apogée du véhicule lors de la séparation de l’étage principal fournit également une amélioration à la période globale de jours de chaque mois où Orion est capable d’atteindre la Lune car l'orbite de stationnement elliptique limite les possibilités de lancement dans le mois, ne permettant d’y aller que lorsque la Lune est dans la direction de l'apogée. Pousser la performance sur l'ICPS augmente donc le nombre de jours (8 à 10 dans notre cas).

EM-2 révisé

EM-2 révisé

Le deuxième changement réorganise la séquence des événements post-insertion après qu'Orion et ICPS se soient séparés de l’étage central après le MECO (Main Engin Cut-Off). En effet, à ce moment, le duo Orion / ICPS et étage central sont toujours sur une orbite avec un périgée d’environ 37 km que l’ICPS doit élever à une altitude supérieure pour rester en orbite.

 

Pour EM-1, la manœuvre de remontée du périgée est effectuée par l’ICPS lorsque le véhicule atteint l’apogée de l’orbite d’insertion, environ 40 minutes après le décollage et plus de trente minutes après le MECO, afin de porter le périgée à 185 km. Pour EM-2, l’allumage de l’ICPS a été déplacé avant le déploiement des panneaux solaires d’Orion (qui se fait normalement après le largage de l’étage central) avec un allumage dix minutes seulement après le MECO, en partie pour fournir un intervalle de temps plus important entre les différentes mises à feu de l’ICPS pour les vérifications initiales du vaisseau Orion et le déploiement des panneaux solaires.

 

EM-2 aura donc un périgée et un apogée d’environ 185 X  2685 km. Dans la ligne de base précédente, lorsque Orion volait avec EUS, ils devaient rester sur une orbite de «stationnement» à basse altitude pendant deux orbites. Dans ce cas, Orion et l’EUS volaient sur une orbite circulaire d’environ 185 km, ce qui est largement inférieur aux altitudes présentant un risque élevé de MMOD (Micrometeoroid Orbital Debris) qui commence vers 900 km.

 

Cependant, avec ICPS et l'orbite elliptique, des problèmes de MMOD vont apparaitre dès que l'apogée dépassera les 900 km

L’avantage de la mise à feu d’ICPS plus tôt est donc de renforcer l’apogée, pour obtenir une orbite légèrement plus longue, terminer toutes les tests sur Orion, et disposer encore de suffisamment de temps pour effectuer les vérifications de passage en TLI (Trans-Lunar Injection).

Configuration SLS Block 1 pour EM-2

Configuration SLS Block 1 pour EM-2

Le troisième changement sera l’ARB (Apogee Raise Burn) qui permettra d’atteindre un apogée encore plus élevé que prévu (HEO - High Earth Orbit - 380 X 110 000 km), augmentant la durée de l'orbite terrestre haute de 24 à 42 heures, juste après la première orbite effectuée après le MECO.

L’orbite longue permet une évaluation approfondie des performances des nouveaux systèmes dont le système de contrôle de l’environnement et de maintien-vie (ECLSS), les écrans pour l’équipage et autres systèmes, et cela tout proche de la Terre (à 1 ou 2 jours). 

Ensuite seulement viendra la TLI, et l’augmentation de l’apogée réalisée par l’ARB demandera à ce moment-là moins de performance en delta-V pour l’ICPS ce qui laisse de la marge en cas d’abandon de mission.

Cette mise à niveau tient compte bien-sûr des périodes de repos nécessaire à l’équipage. L’HEO aurait pu être fixée à 27 heures mais cela aurait entrainé une TLI pendant la période de sommeil des astronautes, ce qui n’est évidemment pas envisageable.

L'ICPS s'allume pour la TLI

L'ICPS s'allume pour la TLI

La suite du voyage reste inchangée, avec trajet vers la Lune en quatre jours et retour aussi en quatre jours. La seule différence en tant que durée est le temps passé plus important en HEO qui fait passer la mission de 9 à10 jours.

Bien que les grandes lignes de la mission soient maintenant établies, elle continuera d’être affinée régulièrement avec sans doute des modifications ultérieures mais généralement de moindre ampleur. Et l’une des questions à examiner à présent est de savoir s’il existe une capacité de charge utile secondaire…

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