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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Test de mise à feu statique d'un RS-25

31 Mai 2015 , Rédigé par De Martino Alain

Le Space Launch System (SLS) de la NASA, qui lancera Orion pour ses missions à destination de l'espace lointain a franchi une étape importante cette semaine.

Les ingénieurs du centre spatial Stennis situé près de Bay Saint-Louis, dans le Mississippi, ont mené avec succès, ce 28 mai un test de 450-secondes d’un moteur RS-25 qui alimentera le 1 er étage du nouveau lanceur SLS.

Le test de mise à feu statique a été mené sur l'historique banc d'essai A-1 où les étages des fusées du programme Apollo et les moteurs principaux du programme de la Navette Spatiale étaient également testés.

L'un des objectifs est d’évaluer le nouveau contrôleur de moteur, ou « brain » (cerveau).

Le RS-25 est le seul parmi les nombreux moteurs existants à exécuter automatiquement ses cycles et programmes. Le contrôleur surveille l’état du moteur et lui communique ses besoins en performance.

Les spécifications, comme le moment et le pourcentage de poussée nécessaires sont programmées dans le contrôleur avant que les moteurs ne soient allumés. Par exemple, si le moteur doit fournir jusqu'à 90 % de poussée, le contrôleur surveille le rapport de mélange en carburant et régule la poussée en conséquence. Il est essentiel que le dispositif de commande communique clairement avec le moteur.

Le fabricant de moteur Aerojet Rocketdyne a également terminé le montage du moteur RS-25 2063 après environ trois mois de travail.

Le nouveau moteur devient le 16 ème assemblé pour les futurs vols du SLS. Ce moteur sera l'un des quatre RS-25 utilisés pour EM-2, le deuxième lancement du SLS avec Orion, ciblée pour l'année 2021. Le test de ces quatre moteurs débutera plus tard cette année.

Quatre autres RS-25 seront installés sur le 1er étage du SLS et testés ensemble avant le 1er lancement prévu pour 2018, EM-1.

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Inspections des hublots d'Orion au KSC.

28 Mai 2015 , Rédigé par De Martino Alain

À l'intérieur du « Neil Armstrong Operations and Checkout Building » du Centre Spatial Kennedy les techniciens inspectent une fenêtre d'un des panneaux de tuiles thermiques d'Orion.

Ces panneaux, avec leurs hublots ont été préalablement enlevés d'Orion dans le « Launch Abort System Facility » après que le vaisseau spatial soit revenu de son vol d’essai fin décembre.

Toutes les fenêtres ont été enlevées et désassemblées pour une inspection post-vol concernant tout signe d’impact de micrométéorites, de débris orbitaux ou tout autre dommage potentiel du verre.

Inspections des hublots d'Orion au KSC.
Inspections des hublots d'Orion au KSC.
Inspections des hublots d'Orion au KSC.
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La maquette test pour le prochain vol d'Orion terminée...

22 Mai 2015 , Rédigé par De Martino Alain

La construction de la maquette d'un module d'équipage et de son module adaptateur à l'échelle 1 a été achevée chez Lockheed Martin à Littleton dans le Colorado.

Cette maquette a ensuite été transférée au laboratoire de test Orion (Orion Test Lab - OTL) le 13 mai où les ingénieurs vont la configurer exactement comme pour le prochain vol EM-1: même l'énergie électrique, même capteurs, avionique et logiciels de vol.

L'équipe d'ingénieurs va utiliser cette maquette pour vérifier la configuration des composants, ce qui permettra de gagner du temps lors de l'assemblage du vaisseau définitif et réduira les risques.

La maquette sera fictivement connectée a son module de service européen, au deuxième étage du lanceur et au SLS ainsi qu'aux équipements de soutien sol.

Une fois connectée, l'équipe simulera et testera tous les aspects de la mission EM-1 du lancement à l'amerrissage.

La maquette test pour le prochain vol d'Orion terminée...
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Le soudage débute sur le nouveau prototype d’Orion.

10 Mai 2015 , Rédigé par De Martino Alain

Le 7 mai, les ingénieurs du Michoud Assembly Facility ont commencé à souder ensemble les premières pièces de la structure du nouveau prototype d’Orion. Ce vaisseau est une version à grande échelle de la conception de l'engin spatial actuel. Il est utilisé pour démontrer les procédures de fabrication et d'assemblage qui seront utilisées pour produire le matériel de vol réel. L’utilisation d'un prototype permet aux ingénieurs de s'assurer que leurs procédures fonctionnent correctement ou de les améliorer avant de produire la version finale du vaisseau.

La structure primaire du module d'équipage se compose de sept pièces en aluminium qui doivent être habilement soudés ensemble dans un ordre précis. Les premières pièces du proto à être assemblées sont le tunnel et la cloison avant qui se trouvent au sommet du vaisseau. Le tunnel, une fois connecté à une trappe d'accueil, permet le rendez-vous et l'amarrage avec d'autres engins spatiaux et fournit une sortie pour les astronautes.

Le "tunnel" qui mène au sas de sortie.

Le "tunnel" qui mène au sas de sortie.

«Positionner correctement la structure principale est une opération délicate pour nous mais cela nous permet de nous assurer que nous avons tout en bon ordre avant le soudage» a déclaré Scott Wilson, directeur de la production et des opérations pour le Programme Orion. «Quelques améliorations de la structure ont d’ailleurs été réalisées depuis le vol d'essai d'Orion il y a plusieurs mois, prouvant ainsi que nos nouvelles méthodes de fabrication sont les bonnes».

Afin de réduire la masse et d'améliorer le calendrier de fabrication, les ingénieurs ont cherché à diminuer le nombre total de soudures nécessaires pour construire la structure. La première comptait 33 opérations de soudage. Grâce à la collaboration des équipes de conception d'Orion et de fabrication, le nombre de soudures nécessaires au vaisseau Orion qui a volé lors d’EFT-1 a été réduit à 19. D'autres innovations ont réduit la quantité de soudure à 15 pour le vaisseau EM-1.

La cloison avant.
La cloison avant.

La cloison avant.

« Nous allons également revêtir et apprêter le module d'équipage afin de le protéger de la corrosion, l'équiper d’une instrumentation qui nous permette de recueillir des données sur la façon dont il se comporte au cours du processus de soudage puis notre équipe débutera l'assemblage mécanique de la structure du squelette, du système support-vie et des nombreux autres composants d'Orion » a déclaré Mark McCloskey, responsable de la fabrication du module chez Lockheed Martin.

Les pièces du squelette sont soudées à l'aide d'une méthode appelée soudage par friction-malaxage. Ces soudures sont incroyablement résistantes en transformant les métaux d’un état solide à un état « comme du plastique », puis en utilisant un outil rotatif pour assouplir, malaxer et tisser un lien entre les deux composants métalliques afin de réaliser une soudure uniforme.

L'Orion qui a volé dans l'espace en Décembre 2014 a été le premier vaisseau spatial entièrement soudé par friction malaxage. Cette technique est également utilisée à Michoud pour souder les réservoirs du premier étage du SLS.

Le Prototype devrait être achevé d'ici la fin de l'été et sera équipé pour des démonstrations d'ingénierie. Les pièces constituant EM-1 ont déjà commencé à arriver à Michoud et les soudures devraient commencer fin juillet.

Après le soudage, le vaisseau sera expédié au Centre spatial Kennedy en Floride pour l'assemblage final avant le lancement.

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EFT-1 fourni des données vitales sur les impacts de micrométéorites

5 Mai 2015 , Rédigé par De Martino Alain

Une enquête a évalué le niveau de micrométéorites et de débris orbitaux (MicroMeteoroid and Orbital Debris - MMOD) dans laquelle le système de protection thermique (Thermal Protection System - TPS) a évolué durant EFT-1 ainsi que les dommages subis. Cette étude a montré que le véhicule a subi plus de dommages « MMOD » que les modèles l’avaient prévu.

Les MMOD sont une menace invisible contre laquelle tout engin spatial doit être protégé justement parce qu’ils sont impossibles à détecter et donc à éviter. Des impacts ont été observés sur une grande quantité de missions de Navette, surtout en fin de mission quand l’orbiteur était désarrimé de l'ISS et préparait sa rentrée atmosphérique.

Des études ont montré que le risque d'une perte de l'équipage et du véhicule du à l'impact de MMOD sur le système de protection thermique était de 1 sur 185, avec un facteur d'erreur de 1,35 basé sur le nombre de MMOD, leurs vitesses et leurs densités.

EFT-1 fourni des données vitales sur les impacts de micrométéorites

Orion est monté bien au dessus de l’orbite de l’ISS à une apogée de 5800 km et après son retour, semblait en grande forme, sans dommage évident du système de protection thermique…

Les matériaux qui ont été examinés pendant la campagne d'inspection sont les tuiles du système de protection thermique arrière ainsi que celles des propulseurs du système de contrôle d’attitude, de la base du bouclier thermique, du sas d’entré et des hublots.

Les inspections ont consisté à pister les défauts et anomalies, examiner les différents types d’impact « hyper-véloces », leurs endroits et leurs sources. Ces travaux de terrain sont maintenant terminés et vont être suivis par les travaux de laboratoire, c’est à dire l’étude des impacts non destructifs en utilisant la tomographie par rayon-X et des microscopes optiques.

EFT-1 fourni des données vitales sur les impacts de micrométéorites

Après ces travaux, un microscope électronique d’analyse dispersive en énergie sera utilisé pour caractériser la composition élémentaire des résidus des impacts non destructifs.

Pour EFT-1, 25 régions intéressantes ont, en premier lieu, été découvertes. Une imagerie plus fine et des inspections plus pointues ont permis d’en retenir 6 comme possible impacts de MMOD. 5 des 6 tuiles ont été envoyées au HVIT (Hypervelocity Impact Testing) du Johnson Space Center pour des analyses plus poussées.

Quatre hublots du module d'équipage et celui du sas mobile ont aussi été examinés. Un total de 42 impacts a été trouvé : 27 sur les hublots du module d'équipage et 15 sur celui du sas. Il est très probable que ces impacts ne proviennent pas de MMOD et l'enquête sur la cause de ces dommages est en cours.

Ces résultats préliminaires montrent donc une augmentation des impacts prévus lors des simulations mais les enquêtes continuent pendant que le bouclier thermique, lui, subit actuellement l'extraction de son Avcoat au Marshall Space Flight Center (MSFC) afin de l’étudier en profondeur.

EFT-1 fourni des données vitales sur les impacts de micrométéorites
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