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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Simulation du Vol EFT-1 a Houston.

30 Mai 2014

Dans quelques mois, la NASA enverra un nouvel engin spatial dans l'espace pour la première fois. Et ici sur terre, le Centre de Commande de Houston sera « à la barre ».

C'est une étape à laquelle l'équipe de contrôle de vol de Mike Sarafin (directeur du vol EFT-1) d'environ deux douzaines de personnes se prépare depuis deux ans et cette semaine ils ont participé à une simulation conjointe avec l'Équipe d'Administration de Mission (Mission Management Team), le Centre de Contrôle de Lancement et d'Essai (Test and Launch Control Center) et l'Équipe de Soutien d’Ingénierie (Engineering Support Team), situés au Centre spatial Kennedy en Floride. En couvrant le pré-lancement et les phases orbitales de la mission, les équipes ont dû gérer des problèmes qui pourraient exiger des décisions en temps réel avant et pendant la mission réelle.

Sans équipage à bord d'Orion pour les deux premières missions, les contrôleurs de vol seront les yeux et les oreilles qui contrôleront la santé et le statut de l'engin spatial. Si quelque chose tourne mal, ce sera à eux de le gérer et d'y remédier. Ce n'est pas vraiment un nouveau concept pour ces contrôleurs qui, tous, ont acquis de l'expérience aux consoles de contrôle de vol des navettes spatiales.

Mais cela ne ressemblera pas tout à fait aux précédentes missions qu’ils ont effectuées.

“Les mathématiques sont toujours des mathématiques, l'ingénierie, toujours de l'ingénierie et la physique, toujours de la physique,” a dit Sarafin. “Mais les sous-systèmes de l’engin spatial, son design et ses capacités sont tous différents. Nous avons donc dû repartir de zéro et construire nos propres procédures.”

Ils l'ont fait avec l'aide du Centre de Commande d’Ingénierie qui vient tout juste de terminer la modernisation des trois des salles de commande de vol principales.

Les essais et tests ont quand même révélé quelques problèmes de logiciel de vol que l'équipe a été en mesure de solutionner. Ils ont fait des simulations, testé de nouveaux instruments et vérifié que les données d’Orion pourraient, avec succès, être transmises aux contrôleurs de mission. Tout n’est pas encore prêt mais, Jimmy Spivey (directeur du Mission Operations Exploration Office) et Sarafin assurent que l'équipe sera prête à temps pour le lancement.

Simulation du Vol EFT-1 a Houston.
Simulation du Vol EFT-1 a Houston.
Simulation du Vol EFT-1 a Houston.
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Installation du module Orion sur son bouclier thermique.

29 Mai 2014

Au Kennedy Space Center, dans la bâtiment appelé "Operations & Checkout Building" (auparavant connu sous le nom de "Manned Spacecraft Operations Building", là où les capsules Gemini et Apollo furent testées et intégrées et où se trouvent aussi le quartier des astronautes avant leur vol), le bouclier thermique est positionné de manière a recevoir Orion.

Poids du bouclier: aux alentours de 850 Kg.

Diamètre: 5 mètres.

Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.

Puis Orion y est accouplé.

Le bouclier est constitué d'un squelette en titane recouvert d'une "peau" en fibre de carbone appelée Avcoat qui se consume pendant la rentrée atmosphérique afin de prévenir le transfert de chaleur au module d'équipage. L'Avcoat est lui-même recouvert d'une protection réfléchissante argentée qui le protège de la température extrêmement basse de l'espace et qui se consumera aussi durant la rentrée atmosphérique.

Il s'avère qu'un nouveau bouclier thermique sera nécessaire pour les retours de Mars.En effet, l' actuel n'est validé uniquement que pour des rentrées atmosphériques à basse énergie comme le retour de la Mission d'Exploration-2 (EM-2) autour de la Lune.

Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
Installation du module Orion sur son bouclier thermique.

Le bâtiment appelé "Operations & Checkout Building", situé sur Merritt Island.

Installation du module Orion sur son bouclier thermique.
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Tests des procédures de transport d'Orion de San Diego vers le KSC.

25 Mai 2014

Entre le 12 et le 16 mai, le NASA's Ground Systems Development and Operations (GSDO) vient de passer cinq jours à préparer et évaluer le matériel ainsi que répéter les processus du transport d'Orion par voie terrestre de la base navale de San Diego en Californie vers le Centre spatial Kennedy en Floride.

En effet, après son premier voyage dans l'espace, Orion sera récupéré par un navire de la Marine des États-Unis dans l'océan Pacifique, ramené à la base navale de San Diego puis préparé pour son retour vers le Kennedy Space Center.

C’est une équipe d'environ 20 techniciens et ingénieurs du KSC, de Lockheed Martin, de l'US Navy et de l'US Air Force qui a pratiqué ces essais de pré-transport et d'aménagement de l'équipement de soutien d’Orion.

« Le test a été un succès complet», a déclaré Neil Elton, agent de liaison pour le GSDO. « En grande partie, tout s'est passé comme prévu. »

Dans une installation de stockage de la base navale de San Diégo, la capsule d'essai Orion a été levée par une grue et placée dans son berceau de récupération, construit par Lockheed Martin. Les techniciens l’ont ensuite fixé au berceau, qui à son tour a été fixé par des sangles sur une remorque, les roues lui permettant de se déplacer facilement.

Tests des procédures de transport d'Orion de San Diego vers le KSC.
Tests des procédures de transport d'Orion de San Diego vers le KSC.

Ensuite, le tout a été transporté du bâtiment vers un quai, à environ un 1,5 Km, où des techniciens ont construit une structure de protection. Le véhicule y a été placé afin de simuler l'enlèvement et l'installation du panneau d'écoutille et de s'assurer que les équipements et procédures sont efficaces pour cette manipulation.

Tests des procédures de transport d'Orion de San Diego vers le KSC.

Après la validation de ces procédures, Orion a été déplacé hors de la structure et les techniciens ont réalisé l'assemblage du dispositif de transport qui sera utilisé pour son transfert à travers le pays : Orion, dans son berceau, a été placé sur un camion-plateau. Une grue a été utilisée pour simuler le déplacement du module de l'équipage dans l'embase de fixation du plateau.

L'équipe a ensuite procédé à un test d'ajustement du matériel de transport, du système de contrôle d’environnement et du générateur afin de s'assurer que tout fonctionnera correctement pendant le déplacement. Puis, chaque partie d'équipement de soutien a été retirée du camion et replacée dans le bâtiment de stockage.

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Orion entre dans son assemblage final.

21 Mai 2014

Les ingénieurs de Lockheed Martin et de la NASA ont commencé le processus d'installation du plus grand bouclier thermique jamais construit pour le module d’équipage Orion.

Cette installation marque l'une des dernières étapes de l'assemblage du vaisseau menant à son premier vol d’essai plus tard cette année.

L'équipe est dans les temps pour terminer les étapes suivantes en vue du lancement du 4 décembre 2014:

- Le module d'équipage et le module de service seront accouplés et feront l'objet d'essais fonctionnels.

- Les dalles de protection supérieures (backshell tiles - voir photo) et le Forward Bay Cover seront installés sur le module d'équipage.

- Le module d'équipage et le module de service seront ensuite assemblés à l’adaptateur du second étage de la fusée Delta IV. Le vaisseau spatial sera alimenté et conservé dans le bâtiment d’assemblage des charges utiles dangereuses du KSC.

- Le système d’abandon au lancement (LAS) sera assemblé sur le vaisseau spatial.

- Le vaisseau spatial sera préparé et transporté au pas de tir 37 où Lockheed Martin et United Launch Alliance effectueront l'intégration et les opérations de lancement.

« Cette équipe a fait un excellent travail pour nous garder sur la bonne voie vers le premier vol d'essai d'Orion » a déclaré Cléon Lacefield, vice-président et gestionnaire du programme Orion chez Lockheed Martin. « Ce n'est pas une tâche facile de concevoir et construire un véhicule unique pour l'exploration humaine en l'espace profond. »

Basée à Bethesda dans le Maryland, Lockheed Martin est une entreprise de sécurité et d’aérospatiale qui emploie environ 113 000 personnes dans le monde et est principalement engagée dans la recherche, la conception, le développement, la fabrication, l'intégration et le maintien de systèmes de technologie de pointe et de produits et services. Le chiffre d'affaires net de la Société pour 2013 était 45,4 milliards de Dollars.

Orion entre dans son assemblage final.
Orion entre dans son assemblage final.
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Airbus Defence and Space : définition des systèmes du module de service européen pour Orion approuvée par l’ESA.

20 Mai 2014

On peut le dire avec fierté : C’est la première fois que l’Europe fournit des composants clés au projet spatial américain Orion !

En effet, l’Agence spatiale européenne (ESA) vient d’approuver la définition des systèmes réalisée par Airbus Defence and Space pour le module de service européen (ESM - European Service Module) de la capsule Orion qui rassemblera la propulsion, l’alimentation électrique et les composants vitaux du vaisseau spatial.

Cette approbation permet d’entrer dans la phase de mise en œuvre: Airbus Defence and Space va maintenant pouvoir réaliser les premiers équipements sous la forme d’un modèle de test structurel qui servira d’abord à des essais statiques et qui devraient débuter dans les prochaines semaines. Ensuite, des tests dynamiques simulant notamment les charges subies lors du lancement seront effectués dans le courant de l’année prochaine.

Ce module européen repose sur l’expérience acquise par Airbus Defence and Space qui a conçu et fabriqué l’ATV (Automated Transfer Vehicle) pour la desserte de l‘ISS.

« La validation, par l’ESA, la NASA et le maître d’œuvre Lockheed Martin Space Systems, de la définition des systèmes marque une étape importante du programme. Nous avons démontré la maturité du projet et nous sommes maintenant capables de passer de la feuille de papier à la mise en production des équipements », a déclaré François Auque, Directeur général de Space Systems.

« La décision prise par la NASA de confier à l’industrie européenne des composants aussi critiques du programme Orion constitue le gage d’une confiance solide à l’égard du partenariat transatlantique qu’elle a noué et des capacités de ses partenaires européens. Avec l’ATV, Airbus Defence and Space et ses partenaires européens ont conçu et fabriqué un véritable modèle de technologie européenne, ouvrant ainsi la voie à cette coopération », a indiqué Thomas Reiter, Directeur des Vols habités et des Opérations à l’ESA, en conclusion de cette revue de définition.

Rendez-vous donc en 2017, lors de la première vraie mission d’Orion « Exploration Mission 1 » qui sera un vol vers les points de Lagrange lunaires, destiné à valider à la fois les performances de la capsule avant un vol habité et celles du nouveau lanceur Space Launch System (SLS) de la NASA. Dans le cadre de la mission « Exploration Mission 2 », la capsule Orion MPCV devrait être lancée en 2021/2022, emportant des astronautes à son bord.

Orion-MPCV-ESM Crédit: ESA

Orion-MPCV-ESM Crédit: ESA

Et cela tombe à pic, car aujourd'hui au ILA Berlin Air & Space Show, l'administrateur de la NASA Charles Bolden et la chancelière allemande Angela Merkel se sont rencontrés et ont discuté "Orion", entre-autres.

"Ma visite en Allemagne est l'occasion de réaffirmer l'alliance forte et croissante entre la NASA, le DLR et nos autres partenaires européens et de mettre en évidence un certain nombre de collaborations importantes qui sont en cours, y compris l'aide du DLR à tracer le chemin ambitieux de la NASA vers Mars." a-t-il déclaré sur le blog de la NASA.

Airbus Defence and Space : définition des systèmes du module de service européen pour Orion approuvée par l’ESA.
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Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .

13 Mai 2014

Le 12 mai, à l'intérieur du Bâtiment d'Intégration Horizontale (HIF) d'United Launch Alliance, début du déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .

Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
Déballage de l'étage de propulsion d'Orion de son container de transport .
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Des Astronautes de la NASA plongent évaluer des instruments pour une mission vers un astéroïde.

12 Mai 2014

Les astronautes Stan Love (STS 122) et Steve Bowen (STS126, 132 et 133) ont passé à eux deux plus de 62 heures dans le vide spatial au cours de 9 sorties extra-véhiculaires lors de missions de navettes et ils partagent cette expérience afin d’aider les ingénieurs à déterminer ce dont les astronautes auront besoin lors de la prochaine étape vers le "Deep Space", l'Espace Profond.

Le 9 mai, les 2 « astros » ont plongé dans l’immense piscine NBL (Neutral Buoyancy Laboratory) du centre spatial Lyndon B. Johnson à Houston au Texas où se trouve une maquette d’Orion qui emportera des astronautes vers un astéroïde au préalable capturé et mis en orbite autour de la Lune.

“Nous travaillons les techniques et les instruments que nous pourrions avoir à utiliser pour explorer un petit astéroïde capturé d’une orbite autour du soleil et rapporté par un engin spatial robotisé pour graviter en orbite autour de la lune” a dit S. Love. “Un fois rapporté en banlieue de la Lune, nous pourrons envoyer des gens là-haut pour récupérer des échantillons et y jeter un coup d'œil de près. Notre tâche principale : tester des instruments que nous aurions à utiliser et comment récupérer ces échantillons.”

En effet, un des buts principaux de visiter un astéroïde sera d'obtenir un échantillon de base qui dévoilera ses couches géologiques intactes – un tel échantillon pourrait fournir des informations sur l'âge du système solaire et comment il a été formé. Mais les instruments des géologues pour recueillir ces échantillons ne sont pas une bonne idée à utiliser dans l'espace: le balancement d'un marteau entre le visage et le scaphandre n'est pas sûr... Alors, Love et Bowen ont testé un marteau pneumatique afin de voir si une version alimentée par batterie pourrait être utile.

En même temps, ils ont aussi testé une nouvelle combinaison spatiale qui pourrait être à la fois portée lors de l’EVA mais aussi lors des phases de lancement et de rentrée atmosphérique et ainsi gagner du poids en supprimant l’envoi de 2 types de combinaison.

Mais les modifications sont loin d’être terminées. Bowen s’est plaint, par exemple, de ne pouvoir tendre ses bras entièrement comme lors des sorties sur l’ISS.

Ci-dessous, une vidéo du test de sortie extra-véhiculaire d’Orion et de prises d'échantillons.

Et les essais des nouvelles combinaisons spatiales.

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Poursuite des livraisons au KSC...

8 Mai 2014

Le dernier booster (on se souvient de l'arrivée des 2 premiers en provenance de Decatur en Alabama le 3 mars dernier) vient d'être acheminé au KSC, accompagné du 2 ème étage et de l'adaptateur Orion / Delta IV.

Ils ont été transportés au Bâtiment d’Intégration Horizontal (HIF) du complexe 37 de Cape Canaveral Air Force Station où ils vont être traités et vérifiés avant leur acheminement vers la rampe de lancement. Toutes les composants de la Delta IV Heavy sont maintenant sur place.

L’adaptateur utilisé pour le vol EFT-1 sur Delta IV sera aussi compatible pour le vol avec le SLS en 2017.

Poursuite des livraisons au KSC...
Poursuite des livraisons au KSC...
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Au fait, à quoi sert réellement l'EFT-1 ?... (Exploration Flight Test – 1)

6 Mai 2014

Tout d’abord, il faut savoir qu’Orion et le SLS ne sont que la partie émergée des études en cours pour le « Beyond». Tout le reste, nécessaire pour vraiment faire quelque chose de concret (séjour en espace profond, SEV – Space Exploration Vehicule, lander habitable, propulsion spatiale etc.) n'a pour l’instant aucun budget (juste de l'argent pour les études) dans un effort afin de garder Orion et le SLS la tête hors de l'eau (puisqu'ils ont le soutien du Congrès).

L'objectif principal d’EFT-1 est d'évaluer le bouclier thermique d'Orion à grandes vitesses produites au retour de l'espace profond. La ré-entrée se fera à 32000 Km/h (environ 85% d’une rentrée atmosphérique en provenance de la Lune) et la température au niveau du bouclier devrait atteindre les 2200 °C avant que le système de parachutes ne freine Orion et le fasse amerrire dans l’océan Pacifique.

Ce test aidera à calibrer le modèle TPS (Thermal Protection System). En effet, il pourrait s’avérer que les marges définies soient trop tenues ou au contraire démontrer qu’elles sont excessivement généreuses. Dans ce dernier cas, le prochain Orion pourrait se voir attribuer un bouclier thermique moins massif. Et cela pourrait vraiment l'aider à entrer dans les contraintes de masse imposées par ses parachutes.

Durant ce vol, Orion voyagera 2 fois autour de la Terre à une altitude d'environ 6000 Km (15 fois plus loin que l’ISS). A cette distance, la NASA sera en mesure de voir comment l'engin spatial se comporte et revient de l’espace profond. Le vol fournira aussi aux ingénieurs des données importantes sur la performance de l'adaptateur avant qu'il ne soit monté sur le SLS.

Orion ne possède qu’une propulsion alimentée par des batteries pour le contrôle de sa ré-entrée. Il n'a aucun système de rendez-vous, aucune source d’énergie pour faire fonctionner d'autres systèmes et le SM est factice.

Orion est aussi conçu pour revoler. Grâce à la navette spatiale, beaucoup de leçons ont été apprises et retenues…

Au fait, à quoi sert réellement l'EFT-1 ?... (Exploration Flight Test – 1)
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