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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

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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