Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Une évaluation récente de la date d'achèvement du 1^er étage du SLS la place désormais à la fin du mois de mai 2019. Cette date indique donc que les calendriers de production et d'assemblage sont encore en train de glisser et réduit la confiance dans la date de juin 2020 (prévision de la NASA) pour le lancement de la Mission d’Exploration-1 (EM-1).

L'examen d'acceptation de l’élément (Element Acceptance Review - EAR) pour le 1^er étage (Core Stage 1 - CS-1) est maintenant fixé au 29 mai 2019, dans environ un an. L'EAR est un examen effectué après l'achèvement des travaux du CS-1 afin d'approuver sa préparation pour son expédition, c’est-à-dire être officiellement autorisé à être placée sur la péniche Pegasus et transporté au centre spatial Stennis voisin, dans le Mississippi, pour une campagne d'essais de près de six mois appelée «Green Run».

Le «Green Run» est en lui-même un tir statique de huit minutes (durée de la mission du Core Stage) sur le banc d'essai B-2 au centre Stennis. L’essai servira de test d'acceptation pour le Core Stage tout intégré, démontrant que la plupart de ses systèmes peuvent exécuter leur partie du lancement, en maintenant des centaines de paramètres de fonctionnement dans leurs plages requises par des séquences critiques de ravitaillement, de compte à rebours, d’allumage et des huit minutes de fonctionnement du moteur principal.

CS-1 est actuellement en construction au Michoud Assembly Facility (MAF) à la Nouvelle-Orléans. Il est en deçà de l'assemblage final, le traitement individuel des cinq principaux éléments étant toujours en cours. La date d'achèvement du CS-1 en mai 2019 semble donc être retardée de quelques mois (août 2019) d’où une énième réévaluation de la date de lancement d’EM-1.

On ne sait pas si le temps additionnel pour l'achèvement de l'assemblage final du CS-1 est lié à la section moteurs, aux quatre autres éléments, ou à l’affinage continu du travail à réaliser. La plupart du matériel et des systèmes qui voleront sur EM-1 sont construits pour la première fois et les procédures pour les connecter ensemble sont également tentées pour la première fois.

Parmi les cinq éléments, les dernières nouvelles font état d’une fin des travaux sur la jupe d'ici la fin du mois. Ceux pour couvrir le réservoir d'oxygène liquide avec sa mousse de protection thermique sont en phase finale, le réservoir d'hydrogène liquide étant terminé. La section du moteur et les éléments intertanks continuent d'être équipés de leurs lignes propulsives, de réservoirs sous pression, de boîtes d’avioniques, de câblage et autres équipements.

La première analyse de vol détaillée (Flight Readiness Analysis Cycle -  FRAC-0) devait débuter bientôt (19 mois avant le lancement prévu au départ pour le 16 décembre 2020). Mais les ingénieurs se préparant à travailler sur cette phase d'analyse ont été invités à attendre plus de conseils avant de commencer…

Jusqu'à récemment, l'ESM et le Core Stage fonctionnaient au «coude à coude» dans le calendrier global. Le transport du modèle de vol 1 (Flight Model 1 - FM-1) de l'ESM d'Airbus Space à Brème, en Allemagne, jusqu’au Centre spatial Kennedy est actuellement prévue pour juillet. Il y a encore beaucoup de tests intégrés à venir pour Orion et le Core Stage : le calendrier de travail sera long après l'arrivée de l'ESM en Floride. Une fois que le module d'équipage Orion et l’ESM seront assemblés, il y aura encore une quantité importante de tests intégrés réaliser pour la première fois. Il faut environ six mois pour faire tout l'empilement suivi des contrôles intégrés au KSC avant l'expédition à Plum Brook Station pour des essais acoustiques, de chambre à vide et d'interférence électromagnétique.

Le Crawler-transporteur 2 (CT-2) est  arrivé au Launch Pad 39B pour un contrôle d'aptitude, le 22 mai 2018, au Kennedy Space Center en Floride. 

Le test de la plate-forme a confirmé que toutes les modifications récentes du CT-2 et du Pad 39B sont opérationnelles pour soutenir le lancement du Space Launch System et du vaisseau spatial Orion pour la mission Exploration Mission-1. 

A droite, on aperçoit l'une des trois tours de protection contre la foudre, positionnées autour du Pad 39B.

Plus tard, le 6 juin, un technicien surveille la progression du crawler-transporter 2 (CT-2) alors qu'il soulève le lanceur mobile ( ML - Mobile Launcher) de quelques centimètres.

Trois levages ont été effectués pour tester et valider les procédures, vérifier les positions du crawler, confirmer le poids du lanceur mobile et développer une base de référence pour l'analyse modale.

(L'analyse modale est le domaine de la mesure et de l'analyse de la réponse dynamique de structures, fluides ou autres systèmes pendant leur utilisation.)
 

Pendant ce temps, le nouveau déflecteur de flamme principal, essentiel pour dévier en toute sécurité l'échappement du panache du massif SLS vient d'être mis en place.

Mesurant environ 17 mètres de large, 13 de haut et 21 de long, le côté nord du déflecteur est incliné d'environ 58° et détournera les gaz d'échappement, la pression et la chaleur intense de la fusée vers le nord, lors du décollage.

Deux déflecteurs latéraux seront bientôt installés. Ils aideront à protéger le véhicule et les structures environnantes du bruit des boosters à propergol solide pendant le décollage.

La construction a débuté sur le déflecteur de flamme principal en juillet 2017. Il incorpore plusieurs approches nouvelles de conception, telles des plaques de revêtement en acier, une structure ouverte sur le côté sud et une configuration qui maximise la fonctionnalité avec les lanceurs commerciaux. Le côté sud ouvert permet un accès facile pour l'inspection, l'entretien et la réparation.

Les épaisses plaques d'acier sont conçues pour résister au gaz d'échappement et à la chaleur de plusieurs lancements. Celles les plus proches qui commencent à s'éroder en premier pourront être remplacées plus facilement.

De nouvelles conduites d'eau utilisées pour l'insonorisation ont aussi été installées sur la crête du déflecteur afin de refroidir la tranchée principale et absorber et rediriger les ondes de choc tout en réduisant les niveaux sonores.

La tranchée sous la dalle a été entièrement rénovée en 2017. Toutes les briques de l'époque Apollo ont été enlevées et de nouvelles plus résistantes à la chaleur ont été installées depuis le déflecteur de flamme jusqu'à l'extrémité nord des murs.

Environ 100 000 briques de trois tailles différentes, ont été fixées aux murs à l'aide de mortier de collage. Dans les zones où la température et la pression sont importantes, des ancrages en tôle d'acier ont été fixés aux murs à intervalles réguliers pour renforcer le système de brique.

Un aspect clé de l'approche de ce programme en matière de viabilité et d'abordabilité à long terme est de rendre cette infrastructure de traitement et de lancement disponible pour des clients commerciaux et gouvernementaux, répartissant ainsi le coût entre plusieurs utilisateurs et réduisant le coût d'accès à l'espace.

Enfin quelques photo des ingénieurs de chez Lockheed Martin qui assemblent le module d'équipage Orion au Kennedy Space Center Operations and Checkout building.

Un moteur déjà utilisé du système de manœuvre orbitale de la navette spatiale américaine (OMS-E) s'est uni avec le module de service européen de l'ESA actuellement en cours d'assemblage à Brême.

Ce moteur fournira la poussée principale pendant le voyage d'Orion vers la lune. C'est l'un des 33 moteurs déjà installés. Outre l'OMS-E, il y a 8 propulseurs auxiliaires et 24 propulseurs de contrôle d'attitude. Ce moteur a déjà effectué 19 missions pour la navette et est maintenant prêt pour sa dernière mission. 

Avec cet assemblage tous les moteurs sont maintenant intégrés dans l'ESM d'Orion. Les photos montrent les équipes réunies d'Airbus, d'ArianeGroup et de la NASA lors de l'intégration du moteur.

Au Johnson Space Center (JSC) à Houston, au Texas, un simulateur de module d'équipage est en cours d'équipement afin de le transformer en un laboratoire de vol à grande vitesse d'ici la fin de l'année, qui sera ensuite connecté au reste du véhicule d'essai pour un lancement prévu en avril 2019.

Le LAS (Launch Abort System) d'Orion est conçu pour extraire instantanément le module d'équipage de son lanceur dans des situations d'urgence extrêmes pouvant survenir avant ou pendant le lancement. Pour ce 2^ème test, le simulateur de module d'équipage hautement instrumenté sera connecté à une version de vol du LAS d'Orion et un missile « Peacekeeper » sera modifié pour servir de booster au « test Ascent Abort-2 » (AA-2).

Le booster amènera le véhicule dans une condition d'abandon soigneusement choisie où le LAS éjectera Orion et lui donnera une bonne attitude de descente. Ce simulateur n'est pas équipé de parachutes, mais il continuera de recueillir et de transmettre des données jusqu'à l'impact dans l'océan, moins de trois minutes après le décollage.

Préparations du simulateur de module d'équipage

La structure du simulateur de module d'équipage a été construite au centre de recherche Langley de la NASA en Virginie avant d'être transportée au JSC en mars.

L'équipe AA-2 du JSC à en charge uniquement l'ajout de l'équipement de test requis à l'intérieur et à l'extérieur du simulateur pour commander les parties dynamiques du test, tout en recueillant simultanément toutes les données souhaitées en les transmettant et en les enregistrant.

« Il n'y a pas grand-chose là-dedans » a déclaré Jennifer Devolites, directrice adjointe du module de l'équipage AA-2 pour la NASA. « Nous n'avons pas de systèmes d'équipage ni de survie, mais nous avons toute l'avionique et l'énergie, tout le câblage et le harnachement ainsi que toute l'instrumentation. Vous pouvez voir du ruban adhésif bleu à l'extérieur : ce sont des protections pour les capteurs de pression .» a-t-elle ajouté. "Seule la moitié de ceux-ci sont installés .»

Tous les systèmes alimentés à l'intérieur sont différents de la ligne de production principale d’Orion. Il a été utilisé beaucoup de systèmes provenant du commerce, prêts à l'emploi, car le module ne volera pas dans l’espace ce qui a permis d’économiser beaucoup d'argent en utilisant en grande partie des composants disponibles sur le marché plutôt que des systèmes qualifiés pour les vols spatiaux.

La seule partie du logiciel validée pour le vol spatial est ce qu’on nomme le GNC (Guidage, Navigation et Contrôle) pour le LAS. Il est fondamental que ce soit celui qualifié pour le lancement, car la réorientation est une partie essentielle du test. 

Une fois l'instrumentation et l'avionique installés et testés, viendra le temps des mesures de masse du simulateur, telles que son poids et son centre de gravité. L’appareil utilisé s’appelle le X-CG. On y positionne le véhicule et on le fait tourner sur 90 degrés pour imiter la masse et le centre de gravité produits par Orion.

Une fois ces tests terminés, le simulateur de vol sera expédié à Plum Brook Station près du Glenn Research Center à Cleveland dans l’Ohio. Là, il y subira des tests acoustiques pendant qu’au JSC l'anneau de séparation (situé entre le module d’équipage et le booster) arrivera de Langley, sera équipé pour le lancement avant que le simulateur de module d'équipage ne revienne à Houston pour s’y accoupler. L’ensemble devrait ensuite être expédié à Cap Canaveral courant décembre de cette année.

AA-2

Le test AA-2 est le deuxième et dernier test d'abandon planifié pour Orion, après celui réalisé en 2010 qui fut un « Pad Abort test – PA-1 », c’est-à-dire un abandon au lancement sur le pas de tir et non en vol, comme AA-2.

A la différence du PA-1, AA-2 mettra l'accent sur la capacité du LAS à maintenir le contrôle du véhicule plus que sur sa capacité à l'éloigner du propulseur car à très haute altitude, il y a moins d'atmosphère, donc moins de force aérodynamique sur le véhicule qui doit donc être contrôlé différemment.

Le lancement se fera à partir du LC-46 du CCAFS. Un moteur de fusée Orbital « ATK SR 118 », 1^er étage d’un missile balistique intercontinental Peacekeeper (ICBM), servira de booster. Le programme Peacekeeper a été désactivé en 2002 et aujourd'hui les boosters restant sont utilisés à des fins commerciales, comme les lancements spatiaux.

L'abandon sera déclenché lorsque le véhicule atteindra Mach 1,3 à une altitude d'environ 10 000 mètres.

Le LAS dispose de trois moteurs qui s’allument à différents intervalles du test : les moteurs d'abandon et de contrôle d'attitude sont construits par Orbital ATK, le moteur de largage utilisé à chaque mission pour séparer le LAS d'Orion, par Aerojet Rocketdyne,

Le module d'équipage Orion et les éléments du LAS constituent le véhicule d'abandon au lancement (launch abort vehicle  - LAV) qui se sépare du booster en vol. Les trois moteurs constituent la tour d'abandon du lancement.

Lorsque l' « abort » est initié, le moteur d'abandon génère instantanément environ 180 tonnes de poussée à l'allumage, faisant subir à la charge utile 12 à 13 G, tandis que le moteur de contrôle d’attitude (ACM) s’allume afin d’éloigner le véhicule et le positionner correctement. Le moteur d'abandon fonctionne pendant environ cinq secondes, la poussée s'essoufflant rapidement pendant que l'ACM réoriente le véhicule en vue de la séparation et de la séquence de déploiement des parachutes du module d'équipage. Le LAS est ensuite séparé du module d'équipage grâce au moteur de largage.

Le LAS peut être utilisé pour des interruptions de lancement à partir du pas de tir jusqu'à une altitude de 100 km. Au cours d'un lancement nominal, le moteur de largage sépare le LAS du CM et du reste du lanceur environ trois minutes et demie après le décollage.

Pendant AA-2, le module d'équipage collectera toutes les données des capteurs à l'intérieur et à l'extérieur. Cela représente beaucoup de capteurs de pression, d'accéléromètres, de thermocouples pour mesurer tout l’environnement aérothermique qui retransmettront leurs données vers quatre stations au sol. Il n’existe aucune capacité de liaison ascendante ou de commande directe, seules quelques stations au sol pourront fournir les données en temps réel et d’autres simplement enregistrer les données qui seront récupérées ultérieurement.

Pour la redondance, le module d'équipage enregistre également toutes les données à bord. De plus, au moment du largage, un panache se forme, susceptible de brouiller la télémétrie et les divers orientations de l’ensemble, loin des stations de suivi, font en sorte que des enregistreurs de données éjectables ont été aussi installés.

En effet, le module de l'équipage impactant l'eau sans être ralenti (il sombrera), l'équipe AA-2 utilisera un autre système disponible sur le marché afin de récupérer ces enregistreurs. Ce système nommé ALE-47, système de contre - mesures aéroportées pour les avions de chasse, permettra d’éjecter les boîtiers et de les récupérer en mer. Il y en a douze, réunis en deux groupes de six pour leur redondance, situés en haut du simulateur du module d'équipage, sur les côtés opposés et sous la « forward bay cover », là où se situent les parachutes

Les enregistreurs commenceront à être éjectés environ vingt secondes après que LAS ait été largué et cela toutes les dix secondes, de sorte que les données seront reçues au fur et à mesure de la descente. Ils sont conçus pour flotter et sont dotés de balises pour accélérer leur localisation. 

Du décollage à l'impact sur l'eau, le test devrait durer moins de trois minutes.

Ce sont par ces mots que la directrice de lancement à la NASA, Charlie Blackwell-Thompson, autorisera le directeur de test de la NASA, NTD - NASA Test Director, à lancer le SLS et le vaisseau spatial Orion lors de la mission Exploration Mission-1 (EM- 1).

SLS et Orion font partie des systèmes d'exploration spatiale de la NASA conçus pour envoyer des humains vers des destinations lointaines, telles que la Lune et Mars. Une étape importante dans la préparation de ce premier vol a eu lieu le 29 mars avec la démonstration d'une partie du compte à rebours axée sur l'alimentation du nouveau lanceur. 

« Cette démonstration est importante parce que nous commençons à nous familiariser avec nos opérations de remplissage, les délais pour ce travail et les types de problèmes qui peuvent survenir » a déclaré M. Blackwell-Thompson. « Nous avons déjà commencé à rédiger nos procédures de compte à rebours et avoir l'opportunité de les exécuter est extrêmement bénéfique. Ce que nous apprendrons de cette démonstration et d'autres simulations à venir seront intégrés dans nos processus et procédures de compte à rebours ». 

Ingénieure chevronnée qui travaille au KSC depuis 1988, Blackwell-Thompson dirigera l'équipe de lancement pour le premier test en vol de ce système de nouvelle génération. En tant que directrice de lancement, elle prendra la décision finale de « Go/NoGo » avant le décollage. Le NTD est le chef de l'équipe d'essais du SLS et est responsable de la direction et de l'intégration de tous les essais de soutien en vol et au sol pendant le compte à rebours.

Pour EM-1, le compte à rebours devrait prendre environ 45 heures et 40 minutes, deux jours donc avant le décollage. Pendant ce temps, l'étage de base du SLS et l'étage supérieur mettront environ six heures pour se remplir des 2700 m3 d'hydrogène liquide cryogénique et d'oxygène liquide qui alimentent les 4 moteurs du 1^er étage et celui de l’étage supérieur.

Le compte à rebours est un ensemble soigneusement planifié de procédures menant à l'allumage du moteur et au décollage d'une fusée. Pour cette démonstration, le compte à rebours a débuté à H-16 heures incluant les préparatifs du chargement en propergol et a ensuite continué pendant environ cinq heures. 

Il n'y avait évidemment pas de SLS au LC 39B. Alors, pour la simulation, un logiciel appelé « émulateur » a fournit une expérience virtuelle de ce qui se passerait avec la fusée. 

Le compte à rebours simulé a eu lieu dans la salle de tir 1 (Firing Room 1) du centre de contrôle de lancement de Kennedy, où l'équipe sera présente le jour J. Les salles de tir constituent le cœur du système de commandement et de contrôle. Toutes les activités liées à la préparation des fusées, des engins spatiaux et des charges utiles sont contrôlées par la NASA et les gestionnaires et ingénieurs des fournisseurs privés, assis à des terminaux d'ordinateur. De même, toutes les activités sur les plates-formes de lancement peuvent être commandées à partir d'une salle de tir. 
Lors de la récente simulation, l'équipe de lancement s'est familiarisée avec les nouvelles consoles, les logiciels améliorés et les procédures pour le SLS. 

« Il était important d'avoir l'équipe de lancement dans la salle de tir, de pratiquer les protocoles, regarder nos écrans et voir comment nos émulateurs et nos simulateurs fonctionnent » a déclaré Blackwell-Thompson. « Ce que nous apprenons ici nous aidera à déterminer les changements nécessaires au fur et à mesure que nous progresserons et il y aura sans doute des ajustements, mais la salle de tir est maintenant installée, comme elle le sera le jour du lancement d’EM-1 ».

Beaucoup de travail et beaucoup plus de simulations de compte à rebours multiformes restent à faire avant que l'équipe de lancement ne soit prête pour le premier décollage du SLS. Blackwell-Thompson a noté qu'il a fallu beaucoup de travail pour se préparer à la récente simulation et a félicité l'équipe de lancement pour leurs efforts exceptionnels. 

« Quand je pense à cette équipe, je pense à leurs compétences, à l'expertise, à l'amour et à la passion qu'ils apportent à leur travail » a-t-elle déclaré. « Ils sont exceptionnels et je me sens bénie de travailler avec des gens aussi formidables, je suis confiante que cette équipe sera prête pour le travail à venir et pour tous les défis qui viendront le jour du lancement ». 

 

Le module de service européen a franchi une étape importante ces dernières semaines avec l'installation de ses réservoirs de carburant et les tests de ses panneaux solaires. 

Les grands réservoirs qui fourniront le propergol pour le vaisseau spatial sont maintenant bien ajustés à l'intérieur du vaisseau spatial, dans le bâtiment d’assemblage d’Airbus à Brême en Allemagne.

Les quatre réservoirs contiennent chacun environ 2 000 litres de propergol. Dans le vide spatial, il n'y a pas d'air, alors les réservoirs de carburant des engins spatiaux sont remplis d’oxydant et de carburant qui, une fois mélangés, s’enflamment et fournissent la poussée nécessaire. 

Les deux ensembles de réservoirs sont reliés par des conduites complexes vers les 33 moteurs. Des capteurs et des ordinateurs contrôlent le système. 

Le module de service européen est un petit mais complexe engin spatial rempli d'équipements. Les grands réservoirs ont donc été installés en dernier pour permettre aux techniciens de disposer de plus de place pour travailler. Thierry Kachler, responsable de la propulsion à ESA pour Orion, a déclaré : «L'installation des réservoirs fut une réussite et un grand pas vers le début des essais d'acceptation finaux en Europe ».

Pendant ce temps, les panneaux solaires qui fourniront l'électricité à Orion sont testés au « Technical heart » de l’ESA, aux Pays-Bas. Repliés sous la coiffe, ces fragiles panneaux solaires devront survivre au lancement à bord du SLS. Une fois libérés de la fusée, ils se déplieront et se tourneront vers le Soleil pour fournir de l'énergie. 

Pour s'assurer qu’ils fonctionneront après le lancement, les ingénieurs de l'ESA les soumettent à des tests rigoureux qui dépassent de loin ce qu'ils subiront le jour du lancement. Cela consiste à les faire vibrer sur une table tremblante et les placer devant d’énormes enceintes acoustiques qui recréent les conditions de lancement. Une fois ces tests réussis, ils pourront être envoyés à Brême pour rejoindre le module de service ESM. 

Celui-ci doit être livré aux Etats-Unis cet été pour d'autres tests et son intégration avec l'adaptateur du module d'équipage.

16 mai 2018

Après le succès des tests de vibration et acoustique, les ailes ont été déplacées dans une salle blanche d'Airbus à Leiden, aux Pays-Bas, pour des tests de déploiement. 

Les ailes solaires sont repliées pour le lancement, mais doivent se déployer une fois le vaisseau dans l'espace pour pouvoir convertir les rayons solaires en électricité.

Les ailes imagées ici se sont déployées en moins de deux minutes, bien en dessous des 5 minutes requises. Grâce à un interrupteur, des couteaux thermiques ont été mis sous tension, coupant les câbles de retenue et libérant les maintiens par paires.

On sait maintenant qu’il y aura 2 plateformes mobiles pour le SLS (ML-1 et ML-2). Cela permettra d'utiliser davantage le lanceur pour des missions habitées ou uniquement de fret. Le premier grand vol avec une cargaison sera la mission Europa Clipper lancée sur une version SLS Block 1, variante qui pourra désormais voler quatre fois au lieu d'une, avant que la version plus puissante dite Block 1B soit prête et lancée par le nouveau ML-2 au milieu des années 2020.

Mais revenons un peu aux plans précédents

À l'origine, Exploration Mission -1 (EM-1) et Exploration Mission -2 (EM-2) étaient proches les unes des autres, avec un Orion inhabité envoyé sur un vol d'essai autour de la Lune avant que la mission ne soit répétée avec des astronautes.

Les améliorations apportées à ce plan ont été nombreuses, y compris une évaluation du lancement d’un équipage dès la première mission EM-1 mais rejetée, les responsables se penchant alors sur la mise en service de la fusée Block 1B, plus puissante, dès EM-2. Mais le changement majeur du lanceur entre Block 1 et Block 1B se situe au niveau de l’étage supérieur, le Block 1 utilisant le DCSS (Delta Cryogenic Second Stage) éprouvé d’United Launch Alliance (ULA) et le Block 1B utilisant la nouveau Exploration Upper Stage (EUS).

Malheureusement, la phase de conception de l'EUS n'est même pas sur le point d'être achevée, des notes récentes indiquant que l’EUS pourrait ne pas être prêt à voler avant au moins le milieu des années 2020. Cela signifie que la NASA devra s'appuyer sur la configuration SLS Block 1 bien plus longtemps que prévu.

C’est donc à cause de ces nombreuses contraintes de calendrier, telles que la disponibilité des équipages d’Orion, les difficultés rencontrés sur le logiciel du SLS et un objectif global à atteindre avec le lanceur, que les responsables réalignent en permanence les perspectives des missions à court terme.

Le ML-1

L'énorme structure est en cours de modification afin de répondre aux exigences du SLS Block 1. Le plan, jusqu'à cette année, était de le modifier ensuite pour le SLB Block 1B après le vol d'essai EM-1 non habité. Mais la reconfiguration du ML prenant jusqu'à deux ans, était l'une des principales raisons pour lesquelles les missions EM-1 et EM-2 originales comportaient un écart pluriannuel entre elles.

Et c’est sans compter sur le problème d’inclinaison et de légères torsions constatées lorsque l'ensemble des bras ombilicaux ont commencé à être installés. Le problème est connu, compris et continuera à être surveillé. Des modifications vont donc y être apportées pour que le ML-1 soit prêt à lancer la mission EM-1 en 2020.

Le ML-2

ML-2 sera conçu dès le départ pour être utilisé uniquement par la variante SLS Block 1B. Trois ans de construction seront nécessaires pour sa structure de base en acier, après quoi il devrait être équipé de tous son matériel de soutien-sol et de ses bras ombilicaux. Son financement est d’ores et déjà acquis.

 Les bras ombilicaux pour ML-2 seront des copies directes de ceux du ML-1, les seules différences seront un nouvel ombilical pour l'EUS, spécifique au block 1B et un second bras stabilisateur situé au niveau de l'interface « étage supérieur / charge utile ». Les constructions et installations des ombilicaux et bras devraient prendre quelques années de plus après la fin de la construction en acier primaire du ML-2.

Les différents programmes d’action du SLS

On a vu que les missions EM-1 et EM-2 seraient lancées avec un SLS Block 1 donc avec un DCSS éprouvé. Cependant, en raison des délais d'Orion, il est peu probable que les deux missions combleront l'écart pluriannuel précédemment cité. Ce qui permet d’envisager, pour combler cet écart,  l’utilisation d’un SLS Block 1 pour lancer la mission Europa Clipper en 2022 qui à l'origine devait utiliser un Block 1B afin de permettre à l'EUS d'être éprouvé en vol avant de lancer une mission habitée. La NASA a alors décidé qu'un équipage pourrait être lancé sur le premier Block 1B avec un EUS non testé en vol.

Mais des enquêtes sont en cours sur la perte de performance de la mission Europa Clipper volant sur le Block 1. En effet, cela augmenterait de façon significative le temps de transit de la sonde de plusieurs années et c’est la raison pour laquelle SpaceX avec sa Falcon Heavy pourrait forcer la main de la NASA afin de s’approprier le lancement de cette mission… 100 millions de dollars pour une FH alors que les dernières estimations du SLS situent le coût par mission entre 500 millions $ (de la NASA en 2013) à 1,5 à 2,5 milliards $ (estimations prudentes de l'industrie en décembre 2017) !

Si Europa Clipper reste sur SLS, comme le prévoit actuellement la loi du Congrès, le troisième vol de SLS serait à nouveau une variante du Block 1 pour la 1ère mission habitée. Et un quatrième vol du block 1 sur le manifeste peut encore être nécessaire avant que l'EUS et le ML-2 ne soient prêts.

Une fois que les Blocks 1B et ML-2 seront prêts, le destin de ML-1 devrait probablement se transformer, étant donné que le Block 1 n'est pas considéré comme véhicule à long terme. Il est entendu qu’à ce moment-là, le ML-1 serait reconverti pour fournir au Block 1B des capacités de mission uniquement pour du fret tel le « Lunar Orbital Platform – Gateway » (LOP-G).

Une fenêtre multicouche sur un vaisseau spatial fournit aux astronautes la vue dont ils ont besoin pour naviguer dans l'espace et effectuer leur mission d'exploration à l’aide, aussi, de données visuelles. La NASA s'efforce donc d'améliorer la durabilité de ces hublots et d’en réduire leurs coûts et poids, tout en conservant la netteté dont les astronautes ont besoin pour accomplir leurs tâches, voir la Terre ou d'autres destinations, plus loin dans le système solaire. 

La navette spatiale utilisait uniquement des vitres pour ses fenêtres principales. Alors que celles-ci fournissaient une bonne qualité optique, elles ajoutaient un surpoids coûteux pour l'engin spatial. De nos jours, les fenêtres des vaisseaux spatiaux incorporent de l'acrylique et d'autres plastiques plus légers, plus résistants et moins cassants, mais qui fournissent souvent des propriétés optiques de qualité inférieure. 

Il y a quelques années, la NASA a donc décidé d’entreprendre des études pour assurer une qualité optique des vitres utilisées sur les vaisseaux spatiaux, privés ou de l’agence. Chaque fenêtre doit permettre aux astronautes d'avoir une vue claire et ainsi permettre à leurs appareils de capturer les meilleures photos possibles. 

Récemment, une équipe du programme de recherches et de technologies d'exploration du Centre spatial Kennedy a effectué les premiers tests de qualité optique sur une fenêtre prête à être installée sur l’écoutille du vaisseau spatial Orion. Sur ce vaisseau, trois types de vitres forment la fenêtre de la trappe. Cette combinaison hybride de verre et de plastique est une première pour la NASA et protégera les astronautes dans l'engin spatial, car le rôle d’une des vitres est de protéger de la chaleur de la rentrée atmosphérique, une autre en acrylique du vide spatial, la troisième servant de redondance.

Le problème est que lorsque vous utilisez plusieurs couches de matériau pour une fenêtre, l'image que vous voyez en dehors peut être déformée. Les tests récemment effectués déterminent la quantité de distorsion de l'image - les variations de l'image observées à travers un matériau optique. Ce sont des variations dites de "front d'onde" que l’on pourrait comparer à ce que l’on voit lorsqu’on regarde quelque chose dans l'eau quand la surface bouge. 

Cependant, selon Mark Nurge du KSC, cette fenêtre conçue pour Orion ne devrait pas être un problème. « L'assemblage de la fenêtre s’est révélé environ 10 fois meilleur que les exigences du front d'onde », a-t-il déclaré. 

Les données de ces tests aident à améliorer les exigences de qualité optique sur les fenêtres d'Orion et à vérifier comment elles devraient fonctionner dans l'espace. L'équipe du KSC est responsable des tests de toutes les fenêtres d’Orion, et travaille également avec les fournisseurs du Commercial Crew Program afin de tester les hublots de leurs vaisseaux spatiaux prévus pour la desserte de la Station spatiale internationale. 

Les premières expérimentations mesurent les variations de la planéité de la vitre avec une précision allant jusqu'au niveau de dizaines de nanomètres. Le dispositif utilisé dans le test permet de montrer des différences minimes entre les nouvelles fenêtres et celles qui ont été soumises aux pressions simulées de l'espace. Le but ultime est de déterminer s'il y a des distorsions en dehors du seuil prescrit, afin que les astronautes à bord du vaisseau spatial puissent prendre des images les plus précises possibles.

Ci-dessous, dans un laboratoire du Neil Armstrong Operations and Checkout Building au Kennedy Space Center de la NASA en Floride, Mark Nurge, à gauche, physicien au Laboratoire de physique appliquée du programme de recherches et de technologies d'exploration du KSC, et Bence Bartha, spécialiste des tests non destructifs, effectuent les premiers essais de qualité optique sur une fenêtre complète prête à être installée dans l'écoutille du vaisseau spatial Orion.

Les données issues de ces essais permettront d'améliorer les exigences de tolérances de fabrication des hublots et vérifieront leurs performances dans l'espace.

Ci-dessous, Mark Nurge examine les données lors du premier test de qualité optique sur une fenêtre prête à être installée sur Orion.

 Les particules de haute énergie et le rayonnement électromagnétique qui remplissent l'espace profond peuvent déchirer notre ADN, parfois de façon irréparable. Cela peut causer des maladies cardiovasculaires et empêcher la génération de nouvelles cellules cérébrales.

À l'heure actuelle, nous n'avons développé aucun moyen de protéger les astronautes contre ce rayonnement mortel. Les solutions proposées vont de l'argile des astéroïdes comme bouclier aux maisons souterraines en régolite sur Mars, mais ces concepts sont loin d'être réalisables.

La compagnie israélo-américaine StemRad qui fabrique et vend des équipements de protection individuelle contre les rayonnements ionisants a donc signé un accord avec la NASA stipulant qu'un gilet de radioprotection nommé AstroRad sera utilisé sur des mannequins lors de la mission EM-1 autour de la Lune et sur l'ISS dès 2019. 

Fondée en 2011 suite à la catastrophe nucléaire de Fukushima, l’idée de cette société est de protéger le personnel contre les rayons gamma mortels lors de leurs interventions. Beaucoup de sapeurs-pompiers et d’ingénieurs ont succombé à ce qu’on appelle la « maladie des rayons » à Tchernobyl.

Ce nouveau modèle s'appuie sur l'ancien bouclier antiradiation appelé « 360 Gamma », qui est actuellement utilisé sur Terre par les premiers intervenants en cas d'incidents nucléaires. Il y a quelques différences dans la façon dont les deux fonctionnent, en raison de la différence de nature entre le rayonnement gamma sur Terre et le rayonnement spatial et StemRad a du collaboré avec Lockheed Martin pour adapter sa technologie à son utilisation dans l'espace.

Par exemple, le 360 Gamma se concentre sur la protection de la moelle osseuse dans la région pelvienne. L'AstroRad élargit cette approche non seulement en protégeant la moelle osseuse, mais aussi en concentrant la protection sur d'autres organes sensibles aux radiations tels que les poumons, l'estomac et le côlon, ainsi que sur le tissu glandulaire mammaire et les ovaires des femmes astronautes. Ce faisant, il empêche non seulement la maladie des rayons, mais minimise aussi le développement du cancer.

Pour renforcer davantage la protection, l'AstroRad met l'accent sur la protection des concentrations de cellules souches au sein de ces organes. Comme les cellules souches donnent naissance à des dizaines de milliers de cellules filles, prévenir leurs mutations est d'une importance primordiale pour réduire la probabilité de cancer. Son efficacité de radioprotection a été démontrée à l'aide de simulations au Johnson Space Center et des tests de qualification de vol sont en cours.

Le projet AstroRad est maintenant dans une phase avancée de prototype et Oren Milstein, co-fondateur de la société avec Daniel Levitt, se dit confiant dans le fait que le bouclier soit prêt l’année prochaine.

 «Du point de vue de la radioprotection, le vol à destination et en provenance de Mars représente le plus grand risque, et la conception actuelle d'AstroRad correspond très bien à l'atténuation de ce risque» a expliqué Milstein. « Fournir une protection radiologique personnelle pour les missions d'atterrissage sur la surface de Mars nécessitera des modifications de la conception actuelle que nous sommes en train d’étudier. »