Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

Le 26 mars, lors du conseil consultatif de la NASA, les responsables pour l’Exploration Humaine de la NASA ont fourni des informations sur le développement, les tests et les préparatifs du premier vol du vaisseau spatial Orion et du SLS qui devraient être lancés en 2020. 

Mais la construction du core central du SLS et de l’ESM européen a d’ores et déjà pris 3 mois de retard.

En effet, le premier ESM de vol (FM-1 pour Flight Model-1) est en cours de montage chez d'Airbus Defence & Space à Brême, en Allemagne. Il devait être expédié KSC en avril pour commencer son intégration avec les autres éléments d’Orion, à savoir le Crew Module (CM) et le Crew Module Adapter (CMA) mais des problèmes de fabrication, de production et de montage ont ralenti les travaux d'assemblage et de test du FM-1 avant son expédition sur le site de lancement. On estime actuellement que le module n’arrivera au KSC qu’en juin. Mais ce retard aurait tendance à diminuer, maintenant que tout le matériel est disponible et prêt au montage.

Les deux photos ci-dessus et ci-contre montrent d’ailleurs que l’installation des réservoirs de propergols et du moteur du système de manœuvre orbital (OMS-E) a commencé.

Une fois les 3 éléments principaux assemblés (CM, CMA et ESM), le vaisseau partira à Plum Brook Station, le Centre de recherche Glenn de la NASA à Cleveland, Ohio, pour y subir une série de tests avant de retourner au KSC pour les préparations du lancement final. L’arrivée de l’ESM en avril devait coïncider avec le départ à Plum Brook Station en fin d’année pour un retour au KSC en mai 2019.

En conséquence, l’assemblage ESM - CMA est maintenant prévu pour juillet, l'accouplement du CM au module de service entièrement assemblé (ESM – CMA) pour décembre et l’expédition vers Plum Brook Station pour février prochain.

Le premier étage central du SLS, Core Stage-1 (CS-1), est en construction au Michoud Assembly Facility (MAF) à la Nouvelle-Orléans en Louisiane. Son assemblage devrait être terminé pour la fin d’année - début 2019 puis il sera expédié au Centre Stennis pour y être soumis à un test appelé “Green Run” : Fixé sur le banc d'essai B-2, ce 1er étage subira toutes sortes de tests qui consisteront en une première mise en froid, un premier remplissage en ergols et un premier allumage des 4 moteurs RS 25 durant 8 minutes.

Les moteurs sont l'un des seuls éléments éprouvés en vol et les tests seront axés sur la validation des performances de l’étage et de ses éléments, tels que le compte à rebours et le séquencement, les opérations du système de propulsion, le contrôle vectoriel…

Le calendrier prévoyait l'achèvement de l'assemblage et de l'intégration de tout le matériel dans la section moteur en mai de cette année, mais le travail a pris du retard suite à des problèmes de contamination, résolus depuis et le mois d’août parait le plus probable pour la fin de cet assemblage.

Après une période de remise en état suite aux tests sur le banc d'essai, le CS-1 sera rechargé sur la péniche Pegasus pour un voyage vers le KSC, où il devrait arriver en juin 2019 afin de débuter les préparatifs de lancement. La NASA estime qu'il y a donc un risque de trois à quatre mois de retard pour que le core central atteigne ses jalons «prêts à être livrés à Stennis» et «à quai au KSC». Le lancement d’EM-1 ne peut donc être envisagé qu’au minimum en juin 2020.

Autre problème, et pas des moindres, le risque d'impact sur les tuyères des moteurs RS-25 pendant le décollage des pièces de l’« obturateur de buse » (nozzle plugs) des propulseurs d’appoint SRB qui se brisent et sortent de la tuyère lors de l'allumage du booster. Ces obturateurs protègent l'intérieur des boosters contre les différences de pression des quatre RS-25 situés à proximité, dès lors qu’ils s’allument, six secondes environ avant les SRB.

Les moteurs RS-25 et les tuyères des SRB étant beaucoup plus rapprochés sur le SLS que sur la navette spatiale, ces débris risquent de frapper le mur d’eau anti-bruit et vibrations et donc rebondir sur les tuyères des RS25… Sale journée !

Les études qui débutent à peine, se portent donc sur la modification de l’angle des buses qui envoient l’eau afin d’éloigner les débris loin des moteurs et aussi sur un nouveau design des obturateurs.

Pendant ce temps, un jumeau de tout l’ensemble Orion appelé STA pour Structural Test Article  a été construit pour être testé avant le premier lancement.

La «pile combinée» du Module d’équipage CM, de l'ESM, du CMA, du LAS, du cône de l'adaptateur du module de service et de l’adaptateur d’étage d’Orion OSA sont actuellement testés pour couvrir les aspects d'EM-1 et la mission EM-2, qui sera le premier vol Orion avec équipage. Les éléments sont testés dans différentes configurations de vol pour vérifier et valider les modèles de charges analytiques.

Enfin, les « STA » de l’étage central du SLS sont en cours de test au MSFC. Les essais de la section moteur ont été achevés plus tôt cette année et celui de l’intertank est en cours de chargement dans son banc d'essai pour des tests qui débuteront à la fin de l'été. 

Les deux STA restantes pour les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène liquides devraient être livrées au MSFC en septembre et en octobre prochain pour des essais qui débuteront début 2019.

Les panneaux arrière de l'ensemble du bouclier thermique sont maintenant préfixés sur le vaisseau spatial Orion au Centre spatial Kennedy. Comme chacun le sait, ils servent de protection contre les températures extrêmes lors de la rentrée atmosphérique. 

Les 4 moteurs RS-25 qui lanceront le SLS attendent patiemment leur installation sur l'étage central au Michoud Assembly Facility à la Nouvelle-Orléans.

A eux quatre, ils cumulent 21 missions de navettes spatiales. Ils ont reçu plusieurs améliorations pour les rendre compatible avec le SLS et subi différents essais de couple, de fuite et de vérifications de leur avionique.

Et pour terminer cette courte mise à jour de l'avancée de EM-1, sachez que le 16 mars, un nouveau test des parachutes d'Orion a été réalisé dans le désert d'Arizona, près de Yuma.

La NASA n'est plus qu'à 2 essais avant la validation de ces parachutes pour le vol habité.

L’administration Trump propose de lancer officiellement le programme de l’ « ancienne future » station spatiale DSG renommée LOP-G pour Lunar Orbital Platform – Gateway et de commencer l'assemblage dès le début de la prochaine décennie avec le lancement du premier élément, le PPE (élément de puissance et de propulsion), suivi du module central de la station.

Le PPE devait initialement être lancé en tant que charge utile secondaire sur EM-2 mais son lancement doit être réalisé au plus vite, c’est-à-dire dès 2022 et cela grâce à nouvelle ligne de financement établie dans le budget de l'exercice 2019 présentée par le Président au Congrès en février.

L'administration demande un financement pour le LOP-G de :

-504,2 millions $ pour l'exercice 2019

- 662,2 millions $ pour 2020

- 540 millions $ pour 2021

- 558,9 millions $ pour 2022

- 459,1 millions $ pour 2023, mais les négociations sur le financement et surtout les montants de financement sont généralement lents et controversés.

A la différence de  l'ISS, le LOP-G n'est pas conçu pour soutenir une présence humaine permanente. Il est prévu que cette passerelle permette à Orion d'étendre sa propre autonomie spatiale au-delà de la capacité autonome de 21 jours avec un équipage de quatre personnes.

La NASA finance actuellement des études de 4 mois menées simultanément par cinq sociétés américaines sur les concepts détaillés du PPE. Un montant total d'environ 2,4 millions $ a été réparti entre Boeing, Lockheed Martin, ATK Orbital, Sierra Nevada Corporation et Space Systems / Loral. Les études devraient se conclure au début du printemps et la demande de budget propose une date de préparation au lancement pour le PPE en août 2022.

Le PPE sera tout d’abord entièrement détenu et exploité par son développeur pour une durée pouvant aller jusqu'à 1 an. A la fin de cette mission de démonstration, et si la NASA estime que le PPE répond à ses besoins futurs, elle l’acquerra officiellement comme premier élément du concept de passerelle cis-lunaire.

Dans le budget 2019, il est aussi demandé que le PPE soit lancé commercialement, au plus offrant. Une réponse est attendue pour le milieu de l’été.

Le PPE retiré de EM-2 prévu pour 2023, la NASA évalue maintenant comment cela affecte les objectifs et le profil de la mission. Et noté dans un coin du tableau d'aperçu du budget de l'exercice 2019, cette mission est maintenant montrée comme «EM-2 (EUS, LOP-G Hab)». C’est-à-dire que le module d’habitation serait lancé lors d’EM-2 avec le tout nouvel étage de transfert EUS (Exploration Upper Stage), au lieu d’EM-3.

Souvenons-nous que la mission EM-3 devait envoyer Orion et le module d’habitation en TLI grâce à l’EUS puis le couple Orion-module rejoignait le PPE en orbite lunaire, Orion amarrait le module hab. au PPE et le vaisseau spatial et son équipage revenaient sur Terre quelques temps plus tard.

Mais si tout cela se retrouve sur la mission EM-2, qu’en sera-t-il des tests prévus auparavant de rendez-vous, d’amarrage et d’opérations de proximité ? On se demande aussi si ce n’est pas prendre un trop gros risque que d’envoyer le module hab. lors du tout premier vol de l’EUS. A la différence du PPE, les autres éléments du LOP-G n'ont pas de capacités de navigation ou de manœuvre intégrées et sont donc entièrement dépendant de l'EUS. Sera-t-il capable de "faire le boulot" pour son premier vol?

Mais pour l’heure, rien n’est encore décidé. EM-2 reste un vol test avec équipage, 24 heures en orbite terrestre avant une injection trans-lunaire et un retour libre…

Source NSF 

Malgré le fait que la tour mobile (Mobil Launcher) ait tendance à pencher vers le lanceur, fin février, une étape importante a été franchie par la NASA avec la mise en place du bras d’accès à l’équipage (CAA – Crew Accès Arm).

L'installation du bras d'accès marque l'achèvement de 17 des 20 principaux accessoires de lancement et d’ombilicaux qui fournissent l'accès, l’énergie, les communications, le liquide de refroidissement, le carburant et d'autres services au lanceur et au vaisseau spatial sur le pas de tir. Pour le reste, l’ombilical pour le deuxième étage, l’ICSP, ainsi que 2 mats de service sont prévus d’être installés au printemps voire cet été.

Ce bras d'accès est constitué de deux composants principaux – la passerelle en treillis et l'enceinte environnementale, appelée «salle blanche». Ce nom lui est donné non seulement parce qu'elle est peinte en blanc, mais aussi parce qu'elle est propre pour éviter que des contaminants ne pénètrent dans l'engin spatial avant le vol. Le bras est conçu pour pivoter à partir de sa position rétractée et s'aligner avec la trappe d'entrée du vaisseau Orion. Le bras fourni donc l'entrée pour les astronautes mais aussi la sortie et l’évacuation d'urgence pour eux et les techniciens à l’intérieur et hors de l'engin spatial Orion.

Bien qu'il n'y ait pas d'équipage sur le premier vol, le bras fournira un pont d’accès à Orion pour le personnel et l'équipement et permettra à l'équipe-sol d'effectuer des tests intégrés et de pré-lancement sur le pas de tir 39B. 

La tour en acier massif du ML est conçue pour résister aux charges des ombilicaux qui vont se connecter au SLS, ainsi que pour supporter les forces naturelles telles que le vent, les différences de température et les vibrations. Au fur et à mesure de l'installation de chaque matériel, les équipes mesurent avec précision la structure pour s'assurer que l'alignement requis des bras oscillants et des ombilicaux avec l'interface du véhicule respecte les tolérances de conception.

L'arrivée si tôt au Johnson Space Center de Houston d’une maquette du module d'équipage Orion pour le 2^ème test d’abandon au lancement - Ascent Abort Test 2 (AA-2) prévu pour avril 2019, va permettre à l'équipe de travailler sur une approche de développement allégée et itérative pour minimiser les coûts et s'assurer que le test en vol se déroule comme prévu. 

Cela implique de réfléchir à la manière de faire les choses différemment, de trouver des moyens d'exécutions plus efficaces et de pousser les normes de travail pour voir s'il y a des domaines où la productivité peut être améliorée.

Les ingénieurs et les techniciens du centre de recherche de Langley à Hampton en Virginie, ont modifié le véhicule d'essai Orion construit pour le Pad Abort-1 de test effectué en mai 2010. Le matériel pour son développement ainsi que des composants tels que les émetteurs de radiofréquences ont été réutilisés. De même, du matériel issu des navettes spatiales, comme les cartes de contrôles pyrotechniques non utilisées, sont reprises ce qui permet à l'équipe d'éviter de les construire. Les architectures logicielles de vol et au sol ont été élaborées à partir d'autres projets de développement.

Plusieurs jalons sont à venir pour l'équipe maintenant que le module est arrivé à JSC. Au printemps, divers éléments du sous-système seront incorporés dans le véhicule. En juin, il sera mis sous tension pour la première fois afin de s'assurer que toutes les connexions sont correctes et que le véhicule est apte à son profil de vol. Après ces tests et vérifications, le module sera fixé à un banc d'essai et pivoté latéralement afin que les ingénieurs puissent à nouveau mesurer sa masse et son centre de gravité. Ces attributs doivent correspondre à ceux projetés du premier Orion avec l'équipage afin de s'assurer que le module AA-2 fournira des données représentatives.

« Nous allons intégrer des centaines d'éléments dans le module de l'équipage » a déclaré Jon Olansen, responsable du module AA-2. « Pour préparer le véhicule à cet essai critique pour la sécurité des astronautes, nous y installerons les composants avioniques, électriques et de communication, les instruments de guidage, de navigation et de contrôle, tout le câblage électrique d'interconnexion et chargerons le logiciel pour tout contrôler. Nous y installerons également les systèmes d'instrumentation de vol et de récupération de données et une variété de capteurs qui collecteront des données essentielles pour caractériser les performances du véhicule pendant et après un abandon. »

Une fois terminé, le module d'équipage sera envoyé au Glenn’s Plum Brook Station, dans l'Ohio, où il sera soumis à des essais acoustiques pour caractériser la réaction de sa structure à l'environnement d'abandon au lancement. Pendant ce temps, un anneau de séparation qui reliera la capsule à son booster arrivera au Johnson Space Center et sera équipé de son câblage et d'autres éléments nécessaires.

Le module de l'équipage retournera au JSC en septembre et sera jumelé avec l'anneau de séparation avant que les deux éléments ne soient testés ensemble et expédiés au Centre spatial Kennedy en décembre.

Les ingénieurs de la NASA travaillent actuellement sur un nouveau scaphandre qui inclut un système d'élimination des déchets à long terme - c'est à dire, une toilette intégrée. Une tellle combinaison n'a plus existé depuis l'époque d'Apollo, et ce nouveau système d'élimination des déchets aura probablement beaucoup en commun avec ceux utilisés dans les années 1970.

Ces nouveaux scaphandres, appelés OCSSS (Orion Crew Survival Systems Suits), seront portés par les astronautes à bord d'Orion. Ce véhicule n'étant pas assez grand pour supporter un voyage de neuf mois vers Mars, il pourra par contre transporter des hommes autour de la lune. 

Comme la navette spatiale avant lui, Orion sera équipé de toilettes, mais la NASA prépare l'éventualité d'un plan d'urgence, comme une dépressurisation de la cabine et que les astronautes soit obligés de rester dans leurs combinaisons. En fait, l'agence veut que les astronautes puissent survivre jusqu'à six jours dans leur scaphandre, ce qui signifie que les hommes ou les femmes doivent être capables de manger, uriner et déféquer sans les retirer. 

"C'est vraiment long", a confié Kirstyn Johnson, ingénieure à la NASA qui dirige la conception des systèmes internes des combinaisons spatiales lors du lancement et de l'atterrissage d'Orion. "C'est un petit espace et vivre en combinaison avec tous vos déchets pendant tout ce temps pourrait rapidement rendre irritable."

Il existe deux principaux types de combinaisons portées par les astronautes aujourd'hui: les combinaisons de vol pour le lancement et la rentrée et les combinaisons spatiales blanches (EMU) utilisées pour les activités extra-véhiculaires. Ces deux tenues sont équipées de ce qu'on appelle des vêtements à absorption maximale (MAG - Maximum Absorbency Garments ) qui sont en fait, des couches - parce que les astronautes n'ont aucune raison de rester dans leurs scaphandres plus de 10 heures (souvent beaucoup moins). Une fois terminé leur EVA, les astronautes utilisent les toilettes du bord. "Le grand avantage des couches est qu'elles sont simples à mettre et à enlever", a déclaré Johnson.

Lors des missions Apollo, pour la collecte d'urine, les membres d'équipage, tous masculins, portaient des cathéters qui se fixaient sur le pénis comme un préservatif, muni d'un tube pour recueillir le liquide, qui était aspiré dans un sac attaché à l'extérieur de la combinaison. Les astronautes avaient également un système externe de collecte d'urine qui était essentiellement le même que celui intégré dans la combinaison. Les astronautes d'Apollo déféquaient dans des sacs de collecte fécaux qui faisaient partie de leur combinaison de vol. Ce système était tellement sujet à échec que les membres de l'équipage ont été spécifiquement placés sous un régime riche en protéines afin de réduire la quantité de déchets qu'ils produisaient. Les astronautes étaient également responsables du cachetage et de l'élimination des sacs remplis. La plus longue mission d'Apollo fut de 12 jours...

Malgré le "Space poop challenge" lancé en 2016, tous les nouveaux modèles proposés nécessitaient des developpements supplémentaires trop long pour le programme Orion. "Donc, pour l'instant, nous revenons à ce que les astronautes utilisaient durant Apollo", a déclaré Johnson.

Les combinaisons incluront donc un sac fécal très semblable à ceux utilisés dans celles d'Apollo et les hommes utiliseront des cathéters à préservatif, qui restent l'approche la plus simple et la plus directe.

Mais un problème que les missions Apollo et les suivantes n'ont jamais résolu est la façon de fabriquer un système de collecte d'urine pour les femmes en scaphandre. Au moment où la NASA a accueilli sa première classe de femmes astronautes en 1978, le programme de la navette spatiale n'était plus qu'à quelques années de son premier lancement. Alors les femmes astronautes ont utilisé le système de couches et les toilettes à bord. (En 1981, les ingénieurs de la NASA ont déposé un brevet pour un dispositif de collecte d'urine pour femmes comprenant un insert vaginal pour empêcher l'urine de sortir, mais il n'a jamais été utilisé dans des combinaisons spatiales opérationnelles.)

En microgravité, les liquides ne coulent pas comme ils le font sur Terre : ils ont tendance à se coller ensemble et aux surfaces. Ainsi, par exemple, si quelqu'un pleure dans l'espace, les larmes formeront des bulles qui «colleront» aux yeux ou aux cils de la personne, plutôt que de s'envoler. Les toilettes de la station spatiale utilisent un système d'aspiration pour éloigner les fluides du corps. Chaque astronaute possède sa fixation personnelle.

Pour les femmes, c'est un peu plus compliqué à cause de la géométrie du corps et des poils pubiens. Ils posent un défi parce que le liquide a tendance à s'y glisser en microgravité. La préoccupation principale est la persistance du liquide dans cette zone qui provoque une dégradation de la peau. De plus, le système doit également être sécurisé en place (le cathéter à préservatif comporte son propre mécanisme de fixation) et les poils pubiens rendent également difficile l'utilisation d'un mécanisme de fixation collant. Il faut aussi tenir compte des périodes pendant lesquelles une femme a ses règles.

Bien qu'il soit possible que certains de ces problèmes puissent être évités comme se raser les poils pubiens et prendre des pilules anticonceptionnelles qui permettent de réduire la fréquence des règles, cela dépasse ce que la NASA peut raisonnablement demander à ses astronautes.

Il faut donc concevoir un système qui englobe la plupart de leurs poils, tout en les protégeant des contagions telles que les infections des voies urinaires sans que les matières fécales ne les gênent.

Le système d'élimination des urines chez les femmes n'est pas encore complètement développé, et certains aspects de ce système sont brevetés, si bien qu'on ne peut divulguer tous les détails. Mais la conception générale est similaire au système de tubes utilisé par les femmes pilotes de chasse pour se soulager pendant les longs vols, ou les membres de l'armée qui peuvent ne pas être en mesure d'arrêter une tâche pour se soulager. Le dispositif doit essentiellement avoir la taille d'une serviette hygiénique, pour englober toute une zone.

"Il est surprenant", a ajouté Johnson, "de découvrir le nombre de technologies qui existent sur Terre pour aider les gens à se soulager sans avoir à aller aux toilettes. Il existe beaucoup d'appareils d'urination portables que l'on peut transporter afin de ne pas avoir à s'accroupir ou s'asseoir sur une toilette sale." "Ce fut presque une révélation pour moi en tant que femme de voir tous ces produits. C'est un peu tabou de parler de ça, mais c'est intéressant, parce que ces trouvailles inspirent nos travaux sur les combinaisons spatiales."

L'énorme Lanceur Mobile (ML - Mobile Launcher) qui sera utilisé pour lancer le SLS penche. Cependant, la NASA insiste sur le fait qu'il est structurellement solide et ne nécessite pas de modifications pour contrer ce qui est décrit comme «une certaine déviation».

Sa construction a débuté pour la fusée Ares I il y a presque dix ans, avec l’arrivée de chevalets et de poutres au Kennedy Space Center par barge en février 2009. Conçu pour être plus léger que les plates-formes de lancement mobiles (MLP) des navettes spatiales, sa base est la plate-forme d'une tour fixe qui héberge une série de connexions ombilicales et d'accès pour les ingénieurs et les astronautes. 

Comme pour tous les grands projets, des modifications de conception ont été ajoutées durant la phase de construction initiale, y compris l’Emergency Egress System (EES), un système de « montagnes russes » qui peut conduire les astronautes et /ou les équipes du pad - loin en cas d'un incident majeur avec le lanceur. Les ingénieurs de Disney ont d’ailleurs été cités comme membres de l’équipe de conception.

Lorsque le programme Constellation a été annulé par le président Obama, le lanceur mobile a été remisé près du VAB sans rôle futur. 

Lorsque le programme SLS est né, le ML s’est vu attribué un sursis. Cependant, des changements de conception à grande échelle ont été nécessaires en raison de son rôle précédent qui était dédié à la conception du «bâton» unique d’Ares I. 
 

Le SLS nécessitait donc une toute nouvelle plate-forme de lancement pour ses quatre moteurs RS -25 et ses deux boosters latéraux. Cela nécessitait également de nombreux changements et ajouts au réseau de connexions ombilicales de la tour.

A ce jour, le bras ombilical de l’étage inter-tank (1), celui de la jupe avant (2), et du module de service (3) ainsi que le portique de stabilisation du véhicule (4) sont maintenant tous installés sur la tour. 

Cependant, un retard important dans la chronologie de l'installation du bras d’accès pour l’équipage (5) est survenu suite à des notes préoccupantes sur le ML.

Cette note évoque une légère inclinaison de la tour du côté du lanceur, s’il était installé. Et cela s’est empiré lors de l’installation du portique de stabilisation du véhicule (4) où les ingénieurs se sont aperçus que la tour non seulement penchait mais aussi se mettait en torsion. Ce fut la raison pour laquelle les installations de bras - celui de l’ICPS (6), du bras d’accès pour l’équipage (5) et les 2 stabilisateurs - sur la tour ont été mises en attente, jusqu'à ce que l'on comprenne ce problème de torsion. 

Sur ces faits, la NASA a expliqué que « le fait de pencher / se plier n'était pas la cause du retard dans l'installation du bras d'accès de l'équipage. Le ML est structurellement solide, construit selon les spécifications, et ne nécessite pas de changement de conception ou de modifications. » « Comme prévu, le lanceur mobile n'est pas parfaitement immobile » a ajouté un porte-parole de la NASA…

Tout au long du processus de modification, l'entrepreneur a régulièrement pris des mesures au laser de la tour afin de s'assurer qu'elle respecte les tolérances du système où la fusée et le vaisseau spatial seront en interface avec le lanceur mobile.

La NASA a ajouté que cette inclinaison est comprise et correspond jusqu'à présent aux prédictions. Ils continueront à la surveiller au fur et à mesure que d'autres ombilicaux seront ajoutés en réalisant des mesures au laser.

Mais si le mouvement nécessite des modifications supplémentaires à l'avenir, un plan a déjà été discuté. Selon les ingénieurs du ML, une « solution » possible serait d'enlever tout le réseau de fibre de verre léger sur la tour et de le remplacer par une grille en acier soudée sur place. Le réseau de fibre de verre fait partie de la conception originale du programme Constellation qui était destiné à économiser du poids sur le ML d’Ares I. 

Cependant, cela ajouteraient du poids au ML, qui est déjà en surpoids par rapport à sa masse «désirée». 340 tonnes en plus mettraient le ML au-delà de 450 tonnes de son objectif de poids désiré. Cela conviendrait pour le lancement du SLS Bloc1 de 2020. Pour le SLS Bloc 1b, les modifications encore nécessaires verraient l’objectif de poids dépassé de plus 1100 tonnes !

Fait intéressant, cela joue dans l'intérêt de la NASA pour la construction d’un nouveau ML spécialement pour le SLS Block 1B.

En effet, en fin d'année dernière, les dirigeants de la NASA ont exprimé leur désir d'avoir deux ML, évitant un retard de plusieurs années entre EM-1 et EM-2 en raison de la grande quantité de modifications nécessaires pour remanier le ML pour le SLS Block 1B et avec la possibilité de continuer à l’utiliser pour des missions du SLS version bloc 1 en dehors du ML actuel. 

Alors que le deuxième ML coûterait environ 300 millions de dollars, il pourrait être considéré comme «économiquement viable», basé sur le montant qu'il en coûterait pour réorganiser le ML SLS du Bloc 1 au Bloc 2, tout en augmentant potentiellement les options de mission du SLS et la cadence des lancements. 

Une décision est attendue cette année.

Lors de son voyage, Orion subira des températures chaudes et froides extrêmes allant jusqu’à 2800° pendant son retour dans l’atmosphère terrestre.

Au « Neil Armstrong Operations and Checkout Building » le vaisseau a donc subi un cycle de tests thermiques à l'intérieur d'une chambre spécialement construite dans la grande baie. Durant cinq jours consécutifs et supervisé par des ingénieurs de la NASA et de Lockheed Martin, le module est rapidement passé d’un cycle de températures chaudes et froides afin de le soumettre à une contrainte thermique et de garantir la qualité du vaisseau et de ses sous-systèmes. Le cycle des températures a varié de -1.6 à +54°C pendant 105 heures.

« Notre objectif a été d'exposer le véhicule à des changements rapides de température pour voir comment Orion et ses systèmes fonctionnent » a déclaré Rafael Garcia, responsable des tests et vérifications du programme Orion. « Quand le test a été terminé, nous n'avons trouvé aucun problème majeur, tous les systèmes se sont bien comportés. »

En effet, durant EM-1 la structure du module d'équipage d'Orion atteindra des températures allant de -150° à + 120°C en fonction de l'angle du Soleil, lors du trajet vers la Lune. 

Tandis que les essais au KSC permettent de s'assurer qu'Orion est prêt pour EM-1, les installations de Plum Brook Station à Sandusky, Ohio peuvent simuler des conditions plus extrêmes et aider à valider la conception de l'engin spatial pour les futures missions. C’est pour cette raison qu’au début de l’année prochaine un test de cycles thermiques de l’ensemble Orion - ESM, ainsi que des tests d'interférences électromagnétiques et de compatibilités y seront réalisés.

Tirant parti des leçons apprises lors de la construction du vaisseau précédent EM-1, Lockheed Martin, maître d'œuvre d'Orion, a déjà réalisé quatre des sept soudures nécessaires à l’assemblage le module d'équipage pressurisé EM-2.

Le timing actuel prévoit son transfert vers le KSC en septembre prochain où il sera équipé entièrement. EM-2 n’est pas prévu d’être lancé avant 2023, avec le premier équipage d’astronautes.

La soudure entre le tunnel et la cloison avant est terminée ainsi que les 3 du cône principal. La suite verra l’assemblage de la cloison arrière avec le fût du vaisseau.

La capsule est constituée de sept composants principaux soudés entre-eux : un tunnel, trois panneaux coniques, un fût principal et deux cloisons. AMRO Fabricating Corporation à South El Monte, en Californie, fabrique les trois panneaux coniques et Ingersoll Machine Tools à Rockford, Illinois, fabrique les quatre autres composants.

Ce réceptacle sous pression est le noyau structurel du module d'équipage. D'autres éléments tels que les systèmes de protection thermique (bouclier thermique), de propulsion (contrôle d'attitude), d'atterrissage et de récupération (parachutes et flottaison) se fixent à l'extérieur du module, en plus des autres structures primaires et secondaires.

C'est aussi la cabine de l'équipage - la zone de vie et de travail pour les astronautes en mission. La plupart du temps, une atmosphère du niveau de la mer est maintenue pour les hommes à bord. À l'intérieur se trouvent des zones tels que les commandes de vol, les systèmes de communication et d'information, les sièges, le stockage pour la nourriture, les vêtements et l'équipement, une cuisine et une toilette.

Les soudures se font dans un ordre bien précis. Tout d’abord, on soude le tunnel avec la cloison avant. Ensuite, les 3 cônes ensemble. Une fois ces opérations réalisées, les 2 sous-ensembles sont soudés entre-eux (tunnel-cloison avec les 3 cônes réunis). Entre temps, le fond du fût est soudé à la cloison arrière. La soudure finale est appelée "soudure de clôture" lorsque le cône et le fût sont reliés ensemble.

Mais avant cette dernière action, un autre composant structurel majeur doit être ajouté à la cloison arrière, appelé « épine dorsale ». C'est à la fois un renforcement structurel, mais aussi une zone où sont intégrés l'équipement de l'équipage, le stockage, les toilettes et aussi la cuisine.

C'est une structure boulonnée constituée de neuf pièces assemblées avant d'être elle aussi boulonnée à l'ensemble inférieur fût - cloison arrière.

C'est la cinquième structure à être construite au Michoud Assembly Facility. Les 2 premières furent une maquette de test au sol appelée GTA (Ground Test Article) puis EFT-1. De ces leçons tirées, le capsule a vu ses composants passer de 31 à 7 et son poids de 1770 kg à 1225 mais aussi des améliorations dans la fabrication, l'assemblage et la production. Et le tout d'apporter également des économies par des réductions de temps et de coûts.

Le soudage par friction-malaxage à auto-réaction est utilisé pour chacune des soudures.  Les têtes de soudure sont fondamentalement les mêmes, mais il y a des outils différents pour aligner chacune des différentes pièces afin d'obtenir les interfaces de soudure pile dans le bon alignement et de les maintenir en place pendant la séquence de soudage. 

Après soudage, des inspections par ultrasons pour détecter le moindre défaut sont réalisées. 

Un fois entièrement soudé, boulonné et inspecté, la capsule sera nettoyée et préparée pour son expédition du MAF au KSC soit par la route sur un camion soit par avion en utilisant le Super Guppy de la NASA. 

Orion EM-2 est prévu d'arriver au KSC en septembre. Une fois là-bas il sera transporté dans une zone de traitement située dans le bâtiment Operations and Checkout (O&C) Building et les travaux pour compléter la structure globale du module de l'équipage pourront débuter pour 5 à 6 mois.

A ce stade, Orion n'aura pas encore sa configuration finale mais l'intégrité finale sera vérifiée.  Plus tard, le vaisseau spatial continuera à suivre les traces du module d'équipage EM-1 : installation de la propulsion, de l'équipement, certains des composants de l'ECLSS (contrôle de l'environnement et système de support de vie) etc...  

La NASA a attribué fin novembre 2017 de multiples contrats à l'industrie américaine pour réaliser une étude détaillée du PPE (Power Propulsion Element) qui serait la première pièce du DSG (Deep Space Gateway) opérant dans l'espace Cislunar. Un montant total d'environ 2,4 millions de dollars a été réparti entre Boeing, Lockheed Martin, ATK Orbital, Sierra Nevada Corporation et Space Systems / Loral.

120 jours d’études sont alloués à chaque participant, ce qui devrait nous amener à début mars 2018 pour les résultats finaux.

Le concept actuel du PPE, en particulier l'utilisation de la propulsion électrique solaire (SEP), est largement dérivé du travail conceptuel et de la R&D de l'ARRM (Asteroid Redirect Robotic Mission), mission annulée depuis mais qui avait été dimensionnée avec un système SEP de grande puissance. 

Le PPE serait donc dirigé grâce à la propulsion électrique solaire -SEP- pour ses manœuvres et un système de propulsion hypergolique pour le contrôle d'attitude. Les réservoirs pour la SEP qui utiliserait du xénon et le système de contrôle d'attitude seraient rechargeables. 

Il comprendrait également deux ports d'ancrage IDSS (International Docking Standard) à chaque extrémité et gérerait aussi l'alimentation et les communications pour le DSG. 

La masse au lancement du PPE sur EM-2 est de 7500 kg, ce qui comprend le matériel de fixation de la charge utile et un minimum de 1200 kg de Xénon dans un réservoir pouvant en contenir 2000 kg.

A ce stade, le DSG n'est qu'un concept à étudier, pas un nouveau programme spatial. La NASA n'a pas officiellement proposé la mission dans un cycle budgétaire annuel du gouvernement fédéral américain et par rapport à d'autres programmes de plusieurs milliards de dollars dans le portefeuille de la NASA, seule une petite somme d'argent est engagée pour des études conceptuelles comme celles-ci. 

La proposition actuelle est donc le lancement du PPE sur EM-2 en 2020, un module d’habitation emporté par Orion sur EM-3 et un module avec sas par EM-5. Tout ce qui est logistique à suivre serait desservi à la fois par le privé et en « co-charge utile » avec le SLS/ Orion.

EM-2 devrait être lancé en utilisant l'un des premiers véhicules SLS Block 1B. Le PPE volera comme « co-charge utile » au-dessus de l'Exploration Upper Stage (EUS), sous Orion. Afin d'atténuer les risquent d’un premier vol, Orion restera en orbite terrestre pendant près de 24 heures avant de contourner la Lune. Pendant ce temps, l'EUS placera le PPE sur une trajectoire trans-lunaire qui lui permettra de s'introduire en orbite lunaire tout en disposant de l'EUS pour sa sécurité.

Cette séquence est appelée Multi Translunar Injection (MTLI).

Après une première orbite, l'EUS se rallumera pour élever l'apogée permettant une période d'environ 24 heures. Orion se séparera alors pour rester dans cette orbite terrestre élevée pour un contrôle étendu des systèmes par son équipage. Après un jour en orbite terrestre, Orion effectuera sa propre mise à feu en TLI pour se placer sur une trajectoire de «retour libre» qui fera une boucle unique autour de la Lune et un retour sur Terre. ​​​​​​​

Peu de temps après qu'Orion se soit séparé, l'EUS se remettra en fonction une dernière fois pour sa TLI avec le PPE pour se placer sur une trajectoire lunaire polaire. Six jours plus tard, le véhicule survolera l'un des pôles lunaires à une altitude d'environ 500 kilomètres sur une trajectoire d'évacuation hyperbolique hors du système Terre-Lune. Mais afin d’éviter que le duo ne s'échappe du système Terre-Lune, une mise à feu des RCS du PPE devra être effectuée environ 12 heures après la TLI.

Ce premier essai de RCS permettra de valider le système car le SEP devra réaliser plusieurs manœuvres afin de s’insérer dans l’orbite NRHO pendant environ 22 jours.