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Une première mission habitée SLS/Orion en 2021
Lorsque les astronautes effectueront leur premier vol d'essai à bord du vaisseau spatial Orion, leur mission sera de confirmer que tous les systèmes du vaisseau spatial fonctionnent comme conçus pour l'espace profond.
Ce vol sera le premier avec équipage (la NASA prévoit d’envoyer jusqu'à 4 astronautes par vol) qui débutera une série de missions situées dans une zone autour de la lune où l'équipage pourra construire et tester les systèmes nécessaires pour se préparer au défi des missions vers Mars.
Quitter la Terre
Le plan de cette première mission est construit autour d'un profil appelé Injection Multi Trans-Lunaire (Multi-TransLunar Injection - MTLI), ou multiples mises à feu et comprenant une trajectoire de retour libre de la lune. Typiquement, le vaisseau spatial orbitera autour de notre planète à deux reprises tout en allumant périodiquement ses moteurs afin d’accumuler suffisamment de vitesse pour se propulser vers la lune avant de revenir sur Terre.
La première orbite terrienne à 160 km d’altitude permettra de s’assurer que tous les systèmes sont nominaux.
Dès la deuxième orbite, le puissant étage supérieur (Exploration Upper Stage - EUS) et ses quatre moteurs RL-10 effectueront une montée orbitale qui placera Orion sur une orbite hautement elliptique d’environ 1500 X 35000 km autour de notre planète et d’une durée de 24 heures. C'est ce qu'on appelle l'Injection Trans Lunaire Partielle.
Une fois ces 2 orbites complétées, l'EUS se séparera d'Orion et toutes les charges utiles situées à l'intérieur de l'adaptateur d’étage seront libérées.
L’EUS séparé, l'équipage fera un check-up complet des systèmes d'Orion. Alors seulement ils utiliseront le module de service d'Orion (ESM) pour accomplir une deuxième et dernière mise à feu appelée Injection Trans Lunaire (TransLunar Injection - TLI) qui mettra Orion sur le chemin de la lune et qui conclura le MTLI.
Retour « libre » vers la Terre
La TLI enverra l'équipage derrière la lune qui leur fera décrire un huit avant qu’Orion ne revienne sur Terre. Au lieu d'utiliser une nouvelle mise à feu pour le retour, le vaisseau spatial utilisera la force gravitationnelle de la lune. L'équipage volera à des milliers de kilomètres au-delà de la lune qui se trouve en moyenne à 370 000 km de la Terre.
La durée de la mission restera flexible afin de permettre à la NASA de recueillir des données d'imagerie précieuses durant les phases de lancement, d'atterrissage et de récupération. Il faudra au moins huit jours pour terminer la mission et suivant les analyses en temps réel, elle pourrait être prolongée jusqu'à 21 jours pour compléter des tests en vol additionnels.
Deux missions, deux trajectoires différentes
Ce MTLI en orbite rétrograde, c’est à dire dans le sens des aiguilles d’une montre autour de la Lune, mettra Orion sur une trajectoire plus difficile et sera l'occasion de tester le genre de manœuvres et d'environnements que le vaisseau spatial subira lors les missions d'exploration futures.
Elle nécessitera des mouvements de propulsion supplémentaires tout au long du voyage, y compris un survol de la lune et des mises à feu de correction de trajectoire de retour.
La deuxième mission verra, elle, Orion passer trois à six jours de trajet vers la lune, entrer dans une orbite lunaire élevée pendant trois jours avant un voyage de retour d’encore trois à six jours.
Ces 2 missions devront démontrer toutes les capacités de fonctionnement dans l’espace profond du SLS et d’Orion.
Une fois ces deux premiers vols d'essai terminés, la NASA espère commencer à lancer des missions chaque année, selon bien sûr le budget et le rendement du programme.
Des nouvelles de l'adaptateur du module d'équipage
Les activités de traitement au centre spatial Kennedy de la NASA en Floride s’intensifient en prévision du lancement du vaisseau spatial Orion lors de la mission spatiale Exploration Mission 1 (EM-1).
L'adaptateur du module d'équipage d'Orion (Crew Module Adapter - CMA) a été soulevé pour la première fois le 11 novembre, lors de son traitement à l'intérieur du Neil Armstrong Operations and Checkout (O&C). Cet adaptateur a pour fonction de relier le vaisseau Orion au module de service ESM fourni par l’ESA.
Les techniciens de Lockheed Martin ont déposé l'adaptateur sur un banc d'essai pour l'aménagement de ses structures secondaires.
Le CMA sera ensuite transportée à la fin du mois dans une salle blanche pour l'installation et le soudage de ses systèmes de propulsion et de maintien-vie.
Installation de l’ICPS de test sur son banc d’essais
Les ingénieurs de la NASA ont installé une version d'essai de l'étage de propulsion cryogénique (ICPS), pièce cruciale du Space Launch System, sur un banc d'essai de 20 m de haut le 17 novembre au Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama.
L'ICPS sera assemblé avec trois autres matériels d’essai et deux simulateurs qui composent la partie supérieure du SLS avant une série de tests rigoureux prévus début 2017.
Les deux simulateurs sont déjà installés sur le banc. Il s’agit de l'étage de base, duplicata du sommet du 1er étage du SLS d'environ 3 m
de haut et de 8.4 m de diamètre, chargé le 21 septembre, et de l'adaptateur d’étage - launch vehicle stage adapter (LVSA) - installé le 12 octobre.
Le LVSA relie, lui, le 1er étage du SLS à l'ICPS. Il mesure 8 mètres de haut, pour un diamètre inférieur à 8.4 m et un diamètre supérieur de 5.1 m. Il a été conçu et construit par l'entrepreneur principal Teledyne Brown Engineering de Huntsville.
Les trois autres articles de qualification et le simulateur d’Orion compléteront l’assemblage plus tard cet automne.
«L'installation de l'ICPS est un autre grand pas dans la préparation pour la série de tests qui permettra de s'assurer que le matériel peut supporter les efforts incroyables subis au lancement» a déclaré Steve Creech, directeur adjoint pour l’intégration du vaisseau et des charges utiles et en charge du programme SLS pour la NASA. En marge de ces essais, les travaux continuent sur les pièces de vol de la partie supérieure de la fusée, y compris l'ICPS.
L'ICPS de test, conçu et construit par The Boeing Co. à Huntsville et United Launch Alliance de Decatur, sans son moteur, mesure près de 9 m de haut et plus de 5 m de diamètre. 
Cet ensemble sera poussé, tiré et tordu pendant les 50 types de test prévus.
Une « chiquenaude » pour le 1er vol du SLS
Les ingénieurs de la NASA viennent de faire faire un « flip flap » à l’adaptateur du vaisseau spatial Orion.
Cet adaptateur est une pièce importante qui relie l’étage de propulsion cryogénique (ICPS - Interim Cryogenic Propulsion Stage) - système à oxygène liquide / hydrogène liquide - qui doit fournir à Orion la poussée nécessaire pour naviguer dans l'espace, au vaisseau spatial Orion.
L'adaptateur transportera également 13 Cubesats qui effectueront des études scientifiques et technologiques en vue d’ouvrir la voie à une exploration humaine future dans l'espace profond, y compris le voyage vers Mars.
Ce retournement est une étape importante pour l'évaluation des travaux d'usinage et de perçage réalisés et à venir sur le matériel de vol.
The Orion stage adapter "flips" for progress towards #NASASLS's first flight with @NASA_Orion. Why we flip it: https://t.co/vgvSE9z5yb pic.twitter.com/ollIf8TD33
— NASA_SLS (@NASA_SLS) 10 novembre 2016
La NASA crée un groupe de travail pour remettre l’ESM d’Orion dans les temps
La NASA poursuit son travail en vue du lancement historique du SLS début 2018. Cependant, son passager Orion EM-1 a besoin de l'assistance d'un groupe de travail, spécifiquement axé sur le module de service européen (ESM), afin de lutter contre les problèmes récurrents de calendrier.
Ce module de service qui à l’origine devait être construit par Lockheed Martin, c’est vu attribué à l’ESA suite à un accord de 2012 permettant d’utiliser la technique éprouvée de son ancien véhicule de transfert automatisé, l’ATV, afin de répartir les coûts. Malheureusement, cette combinaison de technologie a entraîné des retards dans le calendrier.
De nets progrès ont été réalisés avec la version de test structurelle de l’ESM arrivé au NASA’s Glenn Research Center’s de Sandusky en Ohio, afin de valider sa conception en amont de l'EM- 1 de 2018 et ces tests ont été réalisés dans les temps. Par contre, l’EM-1 subit, lui, des retards d’où la nécessité de ce groupe de travail qui a d’ores et déjà œuvré sur les principaux problèmes et identifié un certain nombre de petits changements qui pourraient remettre l’ESM dans le bon planning.
Une fois Orion et l’ESM accouplés, ils seront intégrés au SLS dans le VAB au KSC avant leur roll-out vers le pas de tir 39B.
Les équipes d'intégration et d'analyse des opérations, qui se préparent pour cette étape importante, ont récemment évalué le temps nécessaire à l’intégration du vaisseau spatial, au séjour sur le pas de tir et au nombre de transits entre le VAB et le pas de tir.
Une exigence de base stipule qu’Orion doit pouvoir tolérer l’environnement du pas de tir pour une durée de 30 jours cumulés, ainsi qu’une durée de 100 jours intégré au SLS sans aucune séparation. Mais une analyse approfondie indique que ces tolérances devront être bien plus importantes: 120 jours d’exposition suer le pas de tir et 310 jours d’intégration au SLS. Le nombre potentiel d’aller-retours « pas de tir – VAB » étant lui évalué à 9…
Enfin, une fois la mission terminée, entrera en jeu la récupération du vaisseau spatial en pleine mer. Les leçons apprises par la mission EFT-1 ont montré des problèmes avec l'un des ballons de flottaison qui s'est dégonflé prématurément. De nombreux changements de conception ont été apportés pour corriger ce défaut, mais malheureusement, le programme connaît un problème différent avec des fuites d’eau dans certains raccords. Ce ne semble pas être un problème technique, d’après l’ASAP, le Comité consultatif sur la sécurité aérospatiale, mais il doit bien entendu être résolu.
Enfin quelques nouvelles d’Orion…
26 octobre:
Une version d'essai du module d'équipage Orion a été transportée dans l’USS San Diego de la base navale de San Diego en Californie.
La NASA, Lockheed Martin et l’US Navy se préparent pour un cinquième test de récupération (URT-5) dans l'océan Pacifique au large de la côte californienne.
28 octobre:
Les nouveaux blocs de tuiles ont été pré-montées tout autour du bouclier thermique d’Orion à l’intérieur du Neil Armstrong Operations and Checkout Building.
Pour la Mission EM-1, la couche supérieure du bouclier thermique se composera d’environ 180 blocs composés du matériau ablatif Avcoat.
31 octobre:
Découvrez les dernières images de la reprise des tests de récupération d'Orion qui se sont déroulés au large des côtes californienne ce week-end. Les équipes se sont entraînées à la pratique des techniques et aux vérifications du matériel qu'ils utiliseront lors du retour en mer de la capsule.
7 novembre:
Vidéo du test de récupération réalisé fin de semaine dernière.
Le RL10, moteur de l'étage supérieur du SLS
Le grondement de tonnerre d'une fusée sur la rampe de lancement est un spectacle familier. Moins familier sont les moteurs de l'étage supérieur, plus petits et qui travaillent loin de la vue du spectateur et de la portée des caméras, mais qui donnent au vaisseau spatial la poussée nécessaire dont il a besoin pour se lancer dans l'espace profond.
Pour la mission EM-1 prévue fin 2018, le SLS Block 1 (1 ère version du SLS) utilisera donc un moteur RL10B-2 pour l’étage ICPS, moteur actuellement utilisé par la fusée Delta IV.
L’évolution future du lanceur en SLS Bloc 1B plus puissant verra son étage supérieur doté de l’EUS (Exploration Upper Stage ) équipé de 4 moteurs RL10 C-3. C’est cette version d’étage supérieur qui enverra des hommes dans l’espace profond puis à plus long terme, vers Mars… La NASA a d’ailleurs tout récemment contacté la société Aerojet Rocketdyne de West Palm Beach, en Floride pour la production de ces RL10 C-3. Le contrat de 174 millions de $ couvre la gestion, le contrôle, la certification et la livraison des moteurs pour les vols habités jusqu'au 29 février 2024.
Pour la petite histoire, le RL10 a d'abord été développé par Pratt & Whitney à la fin des années 1950 et a volé pour la première fois en 1963. C’est lui qui a lancé, entres autres, Voyager 1, premier vaisseau spatial à avoir atteint l’espace interstellaire. Il a évolué et a été amélioré au fil du temps : plus de 400 vols, 15000 mises à feu d’une durée cumulée de 2,3 millions de secondes avec une fiabilité de 0.999% tout au long de son aventure.
Ajoutons que la poussée et l'impulsion spécifique de la version RL10C-3 sont idéaux en tant que moteur d'étage supérieur pour les missions d'exploration humaine de la NASA vers l'espace lointain.
Les tests moteur seront effectués au NASA’s test facility de West Palm Beach en Floride et les essais de l'EUS avec ses quatre RL10, sur le banc d’essais du Stennis Space Center de la NASA près de Bay St. Louis dans le Mississippi. Ce sera la première fois que les moteurs seront assemblés en une seule configuration avec l'EUS et mis à feu dans des conditions de vol simulés. Cela permettra de tester la compatibilité et la fonctionnalité du système pour assurer une conception sûre et viable.
Nouveau test de qualification des parachutes
Le 30 septembre, la NASA a lancé avec succès une série de tests afin de qualifier le système de parachutes d'Orion pour les vols habités.
Dans le ciel du désert de l'Arizona, un avion C-17 a largué de sa soute à plus de 10 km d’altitude un « vaisseau spatial» en forme de fléchette dans le but d'examiner comment le système de parachutes se comporte dans des conditions de pression dynamique plus élevée que les tests précédents.
Alors que la maquette descendait vers le sol, 3 petits parachutes se sont tout d’abord déployés afin d’atteindre les conditions d’essai souhaitées puis ont rapidement été largués avant le début de la séquence de déploiement des parachutes d’Orion.
Tout d’abord, deux parachutes situés dans la baie avant se sont ouverts afin de récupérer des données clés. Quelques secondes plus tard, ces parachutes libérés, deux autres s’ouvraient pour stabiliser et ralentir la chute. La suite de la séquence fut l’ouverture des trois parachutes principaux orange et blanc utilisés pour ralentir Orion à une vitesse permettant un atterrissage en toute sécurité.
Le vaisseau test est en forme de fléchette pour lui permettre d’atteindre une vitesse plus élevée qu’un vaisseau en forme de capsule. Lors du retour de mission la séquence d’ouverture des parachutes commence normalement vers 7300 mètres et les parachutes principaux sont entièrement déployés vers 1200 mètres.
Dix-sept essais de développement d'ingénierie ont déjà été réalisées. Pour qualifier le système de parachute des vols avec équipage, un total de huit tests, y compris celui-ci, sera mené au cours des deux ans et demi à venir. Une maquette de la vraie capsule sera utilisée pour six des essais restants, tandis qu'une en forme de fléchette sera utilisé de nouveau pour le dernier test.
A noter également que la NASA fournit ses données sur la performance des tests des parachutes aux partenaires externes du « Commercial Crew Program ».
Le prochain essai est prévu pour octobre avec un largage de la capsule à 7600 mètres. Puis le système de parachutes sera livré au KSC en fin d’année afin d’y être intégré au vaisseau spatial Orion en vue de sa mission de 2018.
Le bouclier thermique est arrivé au KSC
Le bouclier thermique d’Orion pour la mission EM-1 est arrivé au Kennedy Space Center en Floride au mois d’aout. Il a atterri sur l’ancienne piste des navettes spatiales - le Shuttle Landing Facility - à bord d’un Super Guppy de la NASA.
Le container déchargé, il a été de suite transféré au Neil Armstrong Operations and Checkout (O&C) Building où les techniciens ont déballé et sécurisé le bouclier en vue de sa préparation au vol.
Construit par Lockheed Martin et une équipe de la NASA, les techniciens vont maintenant y appliquer l’Avcoat, type de protection thermique qui se consume lorsqu’elle s’échauffe (processus connu sous le nom d'ablation) mais d'une manière différente de celle qui a été réalisée en 2014 pour le premier vol d’essai d’Orion, EFT-1: des blocs d’Avcoat seront collés sur le bouclier thermique plutôt que d'en remplir des cellules individuelles en nid d'abeilles.
La façon dont la structure est fixée au module d'équipage a aussi été simplifiée et plusieurs types d'instruments différents seront également installés sur le bouclier thermique pour recueillir des données sur la température et la performance.
Une fois ces opérations réalisées, les ingénieurs et techniciens feront subir au bouclier thermique un test de cycle thermique afin de s’assurer que les blocs d’Avcoat sont correctement liés et fonctionneront comme prévu quand ils sont exposés aux températures extrêmes au cours de la mission.
Puis, le bouclier thermique sera relié au module d'équipage Orion durant l'été 2017.
Test de vibrations pour l'ESM
Que ressent-on lorsqu’on se trouve au sommet d’une fusée de 4000 tonnes de poussée ? Une table à Sandusky, Ohio, peut en donner un avant-goût.
La structure de test du module de service européen (ESM) a été placée sur une table de vibrations de 6,7m de diamètre et pesant 2 tonnes qui simule les secousses que le module subira lors de son lancement à bord du SLS.
La table est posée sur un socle en béton sismique de 2000 tonnes ancré à 15m de profondeur dans le substrat rocheux à l’aide de 106 points d’ancrage. Les oscillations sont si rapides qu’il est difficile de les percevoir, raison pour laquelle les observateurs ont installé au somment une poupée hula leur permettant de visualiser l’intensité des vibrations...
13 octobre, nouvelle vidéo publiée par la NASA des essais de vibrations:
1er novembre:
Le module de service européen de test a été déplacé de la table vibrante vers le haut bâtiment d'assemblage. Celui-ci abrite les installations de simulation d'environnement spatial les plus vastes du monde, y compris une chambre de simulation du vide spatial mesurant 30 m de diamètre et 37 m de haut.
Le module va y être suspendu pour lui faire subir des tests de secousses qu'il subira lors de l'éjection du carénage et l'explosion des boulons pyrotechniques qui séparent le vaisseau spatial de son adaptateur au SLS.
