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Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Dernier test du moteur de contrôle d’attitude du LAS d’Orion

26 Février 2020 , Rédigé par De Martino Alain

Le 25 février, la NASA a testé avec succès le moteur de contrôle d'attitude (ACM - Attitude Control Motor), construit par Northrop Grumman et qui permet de diriger le LAS  (Launch Abort System) d'Orion pendant un abandon au lancement, dans les installations de la société à Elkton, dans l’état du Maryland. La mise à feu de 30 secondes était le troisième et dernier test pour qualifier le moteur pour les missions habitées qui débuteront avec Artemis II.

Pendant le test, huit soupapes à haute pression ont dirigé plus de 3 tonnes de poussée générées par le moteur à combustible solide dans plusieurs directions, dans des conditions de gel, fournissant suffisamment de force pour orienter Orion et son équipage vers un atterrissage en toute sécurité.

Le LAS se compose de trois moteurs à propergol solide : le moteur d'abandon éloigne le module d'équipage du lanceur, l'ACM dirige et oriente la capsule puis le moteur de largage qui sépare le LAS d'Orion avant le déploiement des parachutes pour un atterrissage en toute sécurité.

En 2010, la NASA a testé la fonctionnalité du LAS lors du « Pad Abort-1 », un test qui a démontré que les moteurs peuvent fonctionner s'il y a un problème sur le pas de tir avant le lancement du SLS. L'année dernière, la NASA a encore démontré, lors du test « Ascent Abort-2 », que le LAS fonctionnait aussi comme prévu pendant le lancement lorsque le vaisseau spatial subit ses plus grandes forces aérodynamiques.

La NASA a donc qualifié le moteur de largage, le moteur d'attitude et a terminé deux des trois tests qui doivent qualifier le moteur d'abandon. Les trois moteurs du LAS seront donc qualifiés pour les vols en équipage après le dernier test du moteur d'abandon qui sera réalisé avant Artemis II, une autre étape qui rapproche la NASA et Orion de l'envoi de la première femme et du prochain homme sur la Lune d'ici 2024.

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Les équipes du KSC s’entraînent au compte à rebours et au début des opérations de lancement

22 Février 2020 , Rédigé par De Martino Alain

La simulation a eu lieu le 3 février à l'intérieur de la salle de tir 1 récemment rénovée du centre de contrôle des lancements, situé à côté du bâtiment d'assemblage des véhicules. En tout, le compte à rebours du SLS dure 45 heures et 40 minutes, environ un jour de moins que celui de la navette spatiale.

Charlie Blackwell-Thompson, à gauche.

Pour cette simulation,  sous la direction de Charlie Blackwell-Thompson, directrice de lancement pour Artemis 1, le test s'est concentré sur le « Critical Terminal Count » c’est-à-dire la dernière partie du compte à rebours qui débute lorsque les horloges et les systèmes reprennent le décompte stoppé à T-10 minutes. À partir de ce moment, le décompte engage la rétraction des bras oscillants, la pressurisation des réservoirs de carburant, l'allumage des quatre moteurs RS-25 à T0, l'allumage des boosters et le décollage. 

 Ce décompte critique de T-10 à T0 est une période complexe et limitée dans le temps et ces simulations permettent non seulement à l'équipe la possibilité de pratiquer les procédures réelles qu'ils utiliseront le jour du lancement, mais est également l'occasion de tester leurs capacités à gérer diverses anomalies au sol ou sur le véhicule, leurs réactivités, et capacités à apprendre et connaître tous les systèmes.

La salle de tir 1, le 3 février dernier

Ces problèmes sont élaborés par une équipe de simulation indépendante - un petit groupe qui planifie les anomalies et les situations et les «introduit» dans le décompte à l'équipe de lancement. Celle-ci doit ensuite résoudre les problèmes en temps réel et chronométré pour répondre à la fenêtre de lancement simulée. Mais cela permet aussi à l'équipe de découvrir des problèmes réels avec les systèmes au sol et les logiciels. D’ailleurs, selon la NASA, de temps en temps, une anomalie apparaît qui n'est pas conçue par l'équipe de simulation. Alors, les gestionnaires et les contrôleurs la documentent et collectent toutes les données utiles pour aider à comprendre et résoudre le problème, après la simulation. 

Tout cela doit aider l'équipe à être en pleine possession de ses moyens pour le premier lancement du SLS et d'Orion - ce que la NASA confirme maintenant publiquement qu’il ne se produira pas cette année.

En effet, le communiqué de presse de la NASA du 20 février 2020 concernant les performances du simulation de lancement effectué au KSC a été la première publication de la NASA à confirmer publiquement que le SLS ne volera pas cette année, notant que la NASA se prépare pour le premier test en vol sans équipage l'année prochaine.

La précédente date de lancement d'Artemis 1, fournie par la NASA pour novembre 2020, a d’ailleurs toujours été considérée comme étant de nature politique et ne reflétant pas exactement l'état de préparation de la fusée.

À cette fin, le Kennedy Space Center prévoit actuellement activement un lancement « pas avant le » le 18 avril 2021, et le Marshall Space Flight Center de Huntsville, en Alabama, a reçu des instructions pour les planificateurs de mission de commencer le développement des données de trajectoire pour une période de lancement qui s'étend du 18 avril au 4 mai 2021.

Ce réalignement de date comprend le décalage des délais d’arrivée des composants constitutifs du lanceur ainsi que les opérations d'empilement dans la High Bay 3 du VAB. 

À l'heure actuelle, seul l’ICPS est stocké au Kennedy Space Center tandis que les 2 boosters à cinq segments, achevés et prêts à être expédiés depuis plus d'un an, sont entreposés à Promontory, dans l'Utah, dans l'attente d'une date de livraison en Floride. Quant à Orion, il se trouve à Plumbrook dans l’Ohio pour ses essais sous vide et le gigantesque étage central est actuellement au Stennis Space Center dans le Mississippi, se préparant à ses essais de mise à feu de longue durée, prévu apparemment pour le mois d’août.

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Orion Artemis 1 est à mi-chemin de ses deux mois de tests de vide thermique à Plum Brook Station

2 Février 2020 , Rédigé par De Martino Alain

Les tests vérifient non seulement que la conception du vaisseau spatial répond aux exigences, mais que les données collectées aident à calibrer les modèles analytiques de la façon dont la structure réagit aux conditions thermiques en vol et comment le système de contrôle thermique du vaisseau spatial réagit et à son impact sur la consommation d'énergie globale. Des tests fonctionnels ont déjà été effectués à deux points d'équilibre thermique froid, les tests actuels sont effectués à un point d'équilibre chaud.

Au début du test, l'intérieur de l'engin spatial a été dépressurisé à des conditions proches du vide pour évaluer les performances du système en condition d'urgence. 

« Le test se déroule de manière fantastique », a déclaré Mark Kirasich, directeur du programme Orion de la NASA. « 27 jours se sont écoulés depuis le début et grâce à quelques étapes franchies plus rapidement que prévu, nous terminerons probablement quelques jours plus tôt que les 63 jours attribués ».

Orion est enfermé dans un carénage cryogénique et un système de flux de chaleur pour refroidir et chauffer différentes parties de l'engin spatial et la chambre est vidée jusqu'à environ 3 × 10 -6  Torr* pour simuler les conditions de vide observées dans l'espace.

*Le Torr ou millimètre de mercure est indexé sur la pression atmosphérique normale : 1 bar correspond à 750 Torr. Ici, 3 × 10 -6  Torr correspond  à 4 × 10 -9 bar soit 0,000004 millibar.

« Nous sommes allés à deux différents points de froid fixés », a déclaré Kirasich. « La première consistait à simuler ce à quoi le véhicule se trouverait le plus souvent exposé, là où l’arrière de l'engin spatial est dirigée vers le Soleil et toutes les autres surfaces orientées à un certain degré vers l'espace lointain.»

Cette descente a duré 9 jours avant que la température sur le véhicule se stabilisent. Il y a environ un millier de transducteurs de température et chacun possède quatre ou cinq ensembles de critères. Au rythme de moins d’un degré de refroidissement par heure, chaque étape collecte des données et les enregistre, permettant de créer un modèle thermique. Et une fois le point froid atteint, il a été procédé à une vérification complète du vaisseau, tant sur les communications que sur les systèmes de propulsion, les pompes de refroidissements de l’avionique, etc.

Les premiers résultats montrent que certaines parties du véhicule réagissent un peu plus lentement que les modèles l'avaient prédit, alors que d'autres parties réagissent plus rapidement. Cela permet de mettre à jour les modèles de consommation d'énergie.

Le deuxième point d’équilibre froid a consisté à éteindre les radiateurs simulant le Soleil. La conséquence fut que la température du vaisseau spatial est encore descendue et la même collecte de données a repris jusqu’au 2ème point froid. Et Mark Kirasich de reprendre « Tout au long du test, c'était incroyable, le véhicule a été superbement performant ».

Un fois ces 2 tests terminés, le système de flux de chaleur a été réactivé pour atteindre un point thermique chaud extrême. Les mêmes données ont été récoltées jusqu’au niveau le plus chaud, c’est-à-dire lorsque les transducteurs ne changent plus d’état. Et à ce moment-là, on recommence les vérifications complètes du vaisseau.

Dans les jours à venir, la dernière étape consistera à refroidir de nouveau Orion au deuxième point froid puis le repressuriser. Dès lors, les conduites deviendront très froides à cause de l’expansion des gaz et cela permettra de s’assurer que toute la plomberie fonctionne, que rien ne gèle, rien ne s'arrête dans cette situation extrême.

Tout au long de ces différents essais, Orion restera sous tension. Il fonctionnera donc durant environ 1500 heures.

Une fois les tests thermiques terminés, la chambre sera reconfigurée pendant quelques semaines pour effectuer des tests d'inférence et de compatibilité électromagnétique (EMI / EMC - ElectroMagnetic Inference / Compatibility).

A la suite de cela, Orion retournera au KSC pour la suite des préparatifs…

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