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Artemis 1 est complet !
Après avoir terminé avec succès les tests de vibration de la maquette de test structurel de l'adaptateur d'étage d’Orion surmonté du simulateur de masse de ce dernier, cette fois, le 9 octobre, c’est le matériel de vol de l'adaptateur d'étage d’Orion qui a été installé et connecté au sommet de l'étage de propulsion cryogénique intérimaire (ICPS) qui fournira la puissance nécessaire pour envoyer Orion vers la Lune.
Cet adaptateur, construit au Marshall Space Flight Center à Huntsville, Alabama, relie Orion à l'étage de propulsion cryogénique intérimaire (ICPS) doté d’un moteur RL10, construit par Boeing et ULA à Decatur, Alabama, et qui permettra l’insertion trans-lunaire d’Orion.
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Ensuite, le 19 octobre, le vaisseau Orion, surmonté de son système d’abandon au lancement, a été transféré du « Launch Abort System Facility » dans la High Bay 4 du VAB.
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Le lendemain 20 octobre, les ingénieurs et techniciens d' « Exploration Ground Systems » (EGS) de la NASA et de l'entrepreneur Jacobs (le plus grand fournisseur de services professionnels et techniques de la NASA) ont attaché le vaisseau spatial à l'un des cinq ponts roulants à l'intérieur du VAB et ont commencé à le soulever peu après 04h00 UTC. Enfin, une fois correctement aligné avec son adaptateur, les techniciens l’ont lentement abaissé et fixé.
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L’ensemble fait maintenant plus de 98 mètres de haut alors qu'il entre dans la phase finale de ses tests avant le lancement prévu pour février 2022.
Ces prochains essais se focaliseront sur l’ensemble Orion-SLS ainsi qu’avec les systèmes-sol avant de faire rouler la fusée et son vaisseau spatial vers la rampe de lancement pour un test final, connu sous le nom de WDR (Wet Dress Rehearsal) qui permettra à la fusée et à l'équipe de lancement d'effectuer des opérations de chargement de propergol dans les réservoirs de carburant et de procéder à un compte à rebours complet du lancement.
Une fois ces opérations terminées, la NASA réintègrera l’ensemble dans le VAB pour les vérifications finales et fixera une date cible pour le lancement.
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Chacune de ces campagnes d'essais à venir évaluera pour la première fois la fusée et Orion en tant que système intégré.
Elles se décomposent en 5 parties distinctes.
Test de vérification d'interface : Vérifier la fonctionnalité et l'interopérabilité des interfaces entre les éléments et les systèmes.
Les équipes effectueront ce test depuis la salle de tir du centre de contrôle de lancement et commenceront par mettre Orion sous tension pour charger ses batteries et effectuer des vérifications sur la santé et l'état de divers systèmes. Ensuite, les équipes feront de même pour vérifier les interfaces entre l'étage central, les boosters et les systèmes-sol, et assurer la fonctionnalité des différents systèmes, y compris les moteurs de l'étage central et le contrôle de la poussée des boosters, ainsi que l’étage de propulsion cryogénique intérimaire (ICPS). Un dernier test intégré, avec tous les faisceaux de câbles installés dans la fusée et le vaisseau spatial, vérifiera leur capacité à communiquer entre eux et avec les systèmes-sol.
Tests d'ingénierie spécifiques au programme : Assurer la fonctionnalité d'une variété de systèmes différents.
Après le test de vérification de l'interface pour l'étage central et les boosters, des tests supplémentaires effectueront plusieurs contrôles sur l'étage central et les systèmes de suralimentation, tels qu'un test de contrôle de poussée des boosters. Plus tard, les ingénieurs effectueront un test d'ingénierie supplémentaire lors du transfert sur le pad 39B lors de la WDR.
Test de communication de bout en bout : Tester les fréquences radio du contrôle de mission vers le SLS, l'ICPS et Orion afin de démontrer leurs capacités à communiquer avec le sol.
Ce test utilise une antenne radiofréquence dans le VAB, une autre près du pad qui couvrira les premières secondes du lancement, ainsi qu'une antenne plus puissante qui utilise le Tracking Data Relay Satellite et le Deep Space Network.
Test de séquençage du compte à rebours : Effectuer un compte à rebours de lancement simulé à l'intérieur du VAB pour vérifier le logiciel et le séquenceur de lancement au sol, qui vérifient la santé et l'état du véhicule sur le pad.
Les équipes configureront la fusée pour le lancement et exécuteront le séquenceur jusqu'à un point prédéfini du compte à rebours – en testant les réponses de la fusée et du vaisseau spatial et en s'assurant que le séquenceur peut fonctionner sans aucun problème. Le jour du lancement, le séquenceur de lancement au sol passe la main à un séquenceur de lancement automatisé qui prend le relais environ 30 secondes avant le tir.
Wet Dress Rehearsal Testing : Démontrer la capacité à charger les propergols cryogéniques, y compris leur vidage du lanceur, le tout installé sur la plate-forme mobile au pas de tir.
Plusieurs semaines avant le lancement réel, Artemis I parcourra les 8 kilomètres jusqu'au Pad 39B au sommet du transporteur sur chenilles. Là, il subira des vérifications sur le pad, et les équipes s'entraîneront au compte à rebours de lancement, puis reviendront à T-10 minutes pour démontrer leur capacité à annuler un lancement et vider les réservoirs.
L’ICPS 2 au CCSFS
Le 18 aout dernier, l’étage de propulsion cryogénique intérimaire (ICPS) pour Artemis 2 est arrivé à Cap Canaveral depuis l'usine d’ULA (United Launch Alliance) à Decatur, Alabama.
Le seul cargo d'ULA utilisé pour transporter ses fusées de Decatur aux sites de lancement côtiers, connu sous le nom de R/S RocketShip, a livré l’ICPS-2 au CCSFS (Cape Canaveral Space Force Station) pour son déchargement.
L’ICPS est construit par ULA dans le cadre d'un partenariat de collaboration avec Boeing pour servir d'étage supérieur du SLS, fusée la plus puissante du monde. Comme son nom l'indique, il s'agit d’une solution intermédiaire d'étage supérieur (Interim Cryogenic Propulsion Stage) pour les trois premiers lancements jusqu'à ce que l’EUS (Exploration Upper Stage) fabriqué par Boeing soit prêt.
L'ICPS est basé sur la version de cinq mètres de diamètre du deuxième étage cryogénique du lanceur Delta (DCSS - Delta Cryogenic Second Stage) d'ULA qui a volé 24 fois, depuis 2004, sur des fusées Delta IV avec un pourcentage de réussite de 100 %.
L'ICPS comprend un réservoir d'hydrogène liquide légèrement plus grand que celui de la Delta IV, ainsi que des interfaces électriques et mécaniques spécifiques à la fixation et au support du vaisseau spatial Orion, et un deuxième réservoir d'hydrazine pour un propulseur de contrôle d'attitude supplémentaire. Il est également doté d’un système de détection d'urgence (EDS - Emergency Detection System) et d'autres modifications matérielles spécifiques à la sécurité de l’équipage.
L'étage alimente en hydrogène et en oxygène liquides le moteur principal Aerojet Rocketdyne RL10B-2 pour produire 110,1 kilo-Newtons de poussée.
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L'ESM 2 est prêt pour son transfert au KSC
A Brême, en Allemagne, Airbus Space se prépare à expédier le module de service pour Artemis 2, le premier vol habité d'Orion, au Kennedy Space Center où il sera accouplé à son module d'équipage. En arrière-plan se trouve la structure du Module de service 3 pour la mission Artemis 3, prêt pour son début d’'assemblage.
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La dernière étape nécessaire avant l’installation en toute sécurité du module sur son support fut de vérifier sa masse.
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Enfin, de retour au sol, il est maintenant repositionné sur la plaque de son conteneur, presque prêt à être expédié au Kennedy Space Center dans un avion-cargo Antonov.
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L'ESM-2 a fait l'objet d'un processus de validation complet avant d'être prêt au départ, y compris des essais de cardan du moteur principal du vaisseau (qui pivote d'un côté à l'autre pour les manœuvres et le contrôle de la direction pendant le vol spatial). Ce moteur est un moteur remis à neuf de la navette spatiale Atlantis, appelé à l’époque OME pour Orbital Maneuvering Engin.
Cylindre d'environ quatre mètres de haut et de large, d’une masse d’un peu plus de 13 tonnes, l'ESM comprend plus de 20 000 pièces et composants, de l'équipement électrique aux moteurs, en passant par les panneaux solaires, les réservoirs de carburant et les équipements de support-vie, ainsi que plusieurs kilomètres de câbles et de tuyaux. Doté de 4 panneaux solaires de 19 mètres de long, il est comparable à l'ATV (European Automated Transfer Vehicle) utilisé entre 2008 et 2015, également construit par Airbus.
Ses 8,6 tonnes de carburant alimentent le moteur principal, huit propulseurs auxiliaires et 24 plus petits propulseurs utilisés pour le contrôle d'attitude.
En plus de sa fonction de système de propulsion, l'ESM sera responsable des manœuvres orbitales et du contrôle de la position. Il fournit également aux astronautes les éléments centraux du système de survie, tels que l'eau et l'oxygène, et régule le contrôle thermique lorsqu'il est amarré au module d'équipage. En outre, le module de service non pressurisé peut être utilisé pour transporter une charge utile supplémentaire.
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13 octobre 2021 :
Après une longue nuit d'opérations de chargement, l'ESM2 est installé dans son Antonov et prêt pour son envol vers le KSC.
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Essais en soufflerie pour le bouclier d’Orion
Après le vol « Exploration Flight Test – 1 » en 2014, les ingénieurs ont apporté quelques ajustements au processus de fabrication du bouclier thermique d’Orion.
Au lieu d’une seule pièce, il est désormais composé de blocs plus petits qui se désagrègent ou brûlent lors de l'entrée dans l'atmosphère terrestre. Cette modification a changé la forme du bouclier thermique.
Une équipe de chercheurs du Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie, espère donc en apprendre un peu plus lors d'une série de tests dans la soufflerie de la National Transonic Facility.
Karen Bibb, ingénieure en aérospatiale, explique que « les changements ne font pas beaucoup de différence sur l'aérodynamisme jusqu'à ce que vous descendiez à des vitesses subsoniques. A ces vitesses, « la nouvelle forme modifie la façon dont les turbulences du flux d'air se créent et se séparent autour de l'épaulement du bouclier thermique, ce qui peut avoir un impact significatif sur la traînée du véhicule ».
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Karen Bibb et Bryce Moran examinent la configuration du test qui aidera à collecter des données sur le comportement du bouclier thermique à des vitesses subsoniques.
Ces tests en soufflerie montrent donc les effets des pressions aérodynamiques sur l'écran thermique ablaté à des vitesses subsoniques. Ils valident à la fois la base de données de modèles aérodynamiques du bouclier thermique pour Artemis I mais aussi alimentent une base de données de validation de mises à jour pour Artemis II, première mission habitée.
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Sur cette photo, Bryce Moran prépare un modèle d'Orion dans le National Transonic Facility, qui utilise de l'azote gazeux super froid à haute pression pour reproduire la véritable aérodynamique de vol.
Seulement 10 cubsats sur Artémis 1
Avec l'accélération de la campagne de lancement d'Artemis 1, quatre des 14 CubeSats (Lunar Flashlight, CU-E 3 et les jumeaux Cislunar Explorers) ont raté leur fenêtre d'intégration après avoir rencontré des difficultés pour respecter le calendrier du lancement d'Artemis 1.
Les satellites avaient déjà manqué leur première fenêtre d'intégration, mais en raison de retards dans les tests d'Artemis 1, ils ont reçu une seconde chance et devaient arriver au MPPF (Multi-Payload Processing Facility) du KSC le 26 septembre 2021 pour leur intégration dans l'adaptateur d'étage d’Orion, à l'origine prévu le 28 aux côtés du satellite BioSentinel. Selon des sources internes, ces quatre satellites ont été retirés du calendrier d'intégration tandis que BioSentinel, le seul autre CubeSat restant à être intégré, a été installé avec succès dans l'adaptateur, dans les délais.
L'adaptateur d’Orion devant maintenant arriver au VAB le lundi 4 octobre, avant son intégration le 7 octobre en vue de l'installation d'Orion, les quatre CubeSats doivent désormais trouver un autre trajet vers la Lune.
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L'OSA (Orion Stage Adapter) avec ses 10 cubsats
Lunar Flashlight, le plus en vue des quatre satellites, est un CubeSat 6U conçu et exploité par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en collaboration avec le Marshall Space Flight Center, Georgia Tech et l'UCLA. Sa mission était d'entrer en orbite lunaire afin de découvrir des dépôts de glace d'eau à l'aide d'un spectromètre infrarouge.
Sélectionné par Advanced Exploration Systems de la NASA au début de 2015 pour voler sur Artemis I, Lunar Flashlight a enduré des mois de difficultés pour tenter de respecter son échéance en raison de son nouveau système de propulsion. Ce système, unique en son genre utilisant un nouveau carburant "vert" mis au point par l'Air Force Research Laboratory, dû être remis au centre Marshall pour être ravitaillé avant son lancement, ajoutant un délai supplémentaire au satellite pour son voyage du JPL au KSC.
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Le deuxième CubeSat, Earth Escape Explorer (CU-E 3), est un autre CubeSat 6U développé par l'Université du Colorado de Boulder dans le cadre du défi CubeQuest de la NASA. La mission de CU-E 3 était d'utiliser l’assistance gravitationnelle de la Lune afin d'entrer dans une orbite héliocentrique, en s'éloignant lentement de la Terre, dans le but de tester la technologie de communication de CubeSat à longue distance. À la fin de sa mission d'un an, le satellite était censé s’éloigner à près de 10 millions de kilomètres de la Terre.
La dernière mission à rater son lancement est Cislunar Explorers, une paire de CubeSats 3U développés par l'Université Cornell qui avait déjà été officiellement retirée du manifeste Artemis 1 mais s'était vu offrir une seconde chance en raison des retards d'intégration du SLS. La mission de la paire de satellites était de tester un nouveau système de propulsion basé sur l'électrolyse de l'eau, générant de l'hydrogène et de l'oxygène selon les besoins pour propulser le vaisseau spatial. Les deux satellites devaient utiliser leurs propulseurs pour entrer en orbite lunaire, en utilisant des caméras et des capteurs du commerce et de qualité amateur pour naviguer.
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Comment ces satellites atteindront la Lune après avoir raté Artémis 1 est incertain. Lunar Flashlight sera probablement la première à obtenir un nouveau lancement, en raison de la nature de sa mission de haut niveau construite par le gouvernement. Le sort de CU-E 3 et Cislunar Explorers reste encore inconnu. Cependant, il existe encore des options.
Par exemple, Spaceflight, Inc. a récemment dévoilé son véhicule de transfert cislunaire Sherpa-ES, qui devrait être lancé fin 2022 aux côtés de l'atterrisseur lunaire sans équipage Nova-C d'Intuitive Machines sur une Falcon 9. Sherpa-ES pourrait s’avérer une excellente opportunité pour l'une de ces trois missions CubeSat, avec le véhicule de transfert offrant une optimisation de la trajectoire des derniers kilomètres que le SLS ne serait pas en mesure de fournir. Les satellites pourraient également voler captifs sur le lanceur Vulcan d'ULA lors de missions lunaires à bord du porte-cloison arrière du Centaur V, ou sécuriser une mission dédiée sur un véhicule comme l'Electron de Rocket Lab, telle la mission CAPSTONE.
Bien que malheureux pour les équipes de CubeSat, la fenêtre d'intégration manquée et l'intégration finale de Biosentinel sont un signe qu'Artemis 1 approche rapidement du lancement. Le test modal intégré étant désormais terminé, la date de lancement d'Artemis 1 début 2022 est plus proche que jamais.
