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Une nouvelle technique d'entrée pour Orion lors de la mission Artemis 1

10 Avril 2021 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Lorsque le vaisseau spatial Orion s’approchera de la Terre après sa mission Artemis 1, il tentera pour la première fois pour un vaisseau spatial habitable, une entrée atmosphérique par rebond - une manœuvre conçue pour localiser précisément son point d'atterrissage dans l'océan Pacifique.

Au cours de ce rebond, Orion plongera dans la partie supérieure de l'atmosphère terrestre et utilisera cette atmosphère, ainsi que le redressement de la capsule, pour rebondir hors de l'atmosphère, puis rentrera de nouveau pour la descente finale sous parachutes et l’amerrissage. 

« L'entrée par rebond aidera Orion à atterrir plus près de la côte des États-Unis, où les équipes de récupération l’attendront » a déclaré Chris Madsen, directeur du sous-système de guidage, de navigation et de contrôle d'Orion. « Lorsque nous piloterons l'équipage d’Orion lors d’Artemis 2, la précision d'atterrissage nous aidera vraiment à nous assurer que nous sommes capables de récupérer rapidement les astronautes et réduire le nombre de ressources stationnées dans l'océan Pacifique. »

En effet, lors des missions Apollo, le vaisseau spatial entrait directement dans l'atmosphère terrestre et ne pouvait ensuite parcourir que jusqu'à 2800 km au-delà du point d’entrée atmosphérique avant d’amerrir. Cette portée limitée exigeait que des navires de la marine américaine soient stationnés dans plusieurs endroits éloignés. En utilisant une entrée par rebond, Orion peut voler jusqu'à près de 9000 km au-delà du point d'entrée, permettant au vaisseau spatial de se poser avec plus de précision. L'entrée par rebond permet en fin de compte au vaisseau spatial d'amerrir avec précision et de manière cohérente sur un même site d'atterrissage, quel que soit le moment et l'endroit d’où il revient.

Bien que ce concept existe depuis l'ère Apollo, il n'a pas été utilisé à l'époque car Apollo manquait de la technologie de navigation, de puissance de calcul et de la précision nécessaires.

« Nous avons repris une grande partie des connaissances acquises par Apollo et les avons intégrées dans la conception d'Orion, dans le but de fabriquer un véhicule plus fiable et plus sûr à moindre coût », a déclaré Madsen. « Certaines des nouvelles techniques que nous réalisons sont différentes et offrent plus de capacités qu’Apollo. »

L'entrée par rebond permettra également aux astronautes de subir des forces g plus faibles. Au lieu d'un seul événement d'accélération élevée, il y en aura deux mais inférieurs d'environ 4g chacun, permettant une conduite plus sûre et plus douce.

La division des événements d'accélération divise également le frottement atmosphérique, ce qui n'est pas une mince affaire pour un vaisseau spatial devant supporter jusqu’à 2800° C. La chaleur qu'il subira lors de la rentrée sera donc répartie sur deux événements, ce qui réduira le taux de chaleur dans les deux cas et en fera un trajet plus sûr pour les astronautes.

Au cours des missions Artemis, Orion amerrira à environ 80 km au large de San Diego, en Californie, où les équipes de secours seront proches et pourront récupérer rapidement le vaisseau spatial. Cette récupération rapide sera plus sûre pour les astronautes et plus rentable qu'Apollo en éliminant la nécessité pour la Marine de déployer beaucoup de navires dans l'océan cible.

Une nouvelle technique d'entrée pour Orion lors de la mission Artemis 1
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Transfert d’Orion Artemis 1 vers le MPPF

17 Janvier 2021 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Samedi, les ingénieurs en charge du vaisseau spatial Orion l’ont transféré du Neil Armstrong Operations & Checkout Building au Multi-Payload Processing Facility (MPPF) du KSC en Floride.

Neil Armstrong Operations & Checkout Building

Le Neil Armstrong Operations & Checkout Building, outre ses quartiers d’équipage, de dortoirs et d’habillage pour les astronautes, est un grand atelier utilisé pour la fabrication et le contrôle des vaisseaux spatiaux habités. Depuis avril 2020, Orion y a été assemblé, testé et préparé pour son lancement.

Multi-Payload Processing Facility

Ces opérations terminées, le vaisseau a été transféré hier au MPPF. Cet édifice, construit au milieu des années 90, est utilisé pour le traitement des vaisseaux spatiaux et charges utiles. Déplacé hors de l'O & C, coiffé d’un couvercle, sur une palette adaptée et d'un système de palier à air qui se trouve au-dessus d'un transporteur, Orion sera positionné sur un stand permettant un accès à 360°. Tous les gaz et fluides tels l’ammoniac, l'hélium et l'azote seront alors chargés dans les modules d'équipage et de service par les ingénieurs et techniciens d'EGS (Exploration Ground Systems) de la NASA, son entrepreneur principal Jacobs Technology et d'autres organisations.

Le ravitaillement en carburant de ces produits dangereux, dont certains ont été utilisés dans le système de manœuvre et les unités de puissance hydraulique de la Navette spatiale, sera effectué à distance depuis la salle du centre de contrôle des lancements (LCC). Divers racks d'équipements électriques de soutien au sol permettront aux techniciens d'alimenter l'engin spatial et d'effectuer des opérations de service à distance. La température et l'humidité du vaisseau seront étroitement contrôlées à l'aide de mini-unités de purge portables, qui fournissent un débit constant d'air conditionné.

Les équipes orneront également Orion avec le logo « worm », symbole emblématique de la NASA, sur l'adaptateur du module d'équipage, ainsi que l’insigne de la NASA et les décalcomanies de l'Agence spatiale européenne sur les panneaux de carénage largables qui protègent le module de service du véhicule lors du lancement.

Avec ce transfert formel de propriété du programme Orion et de l'entrepreneur principal Lockheed Martin, le vaisseau spatial passera de la fabrication et de l'assemblage au traitement pour le vol.

Une fois Orion ravitaillé et les dernières vérifications effectuées, son couvercle de transport réinstallé, les ingénieurs déplaceront le vaisseau spatial vers le Launch Abort System Facility, où la tour du système d’abandon au lancement (LAS) ainsi que les panneaux de protection qui lui donne sa forme aérodynamique seront installés.

Transfert d’Orion Artemis 1 vers le MPPF
Transfert d’Orion Artemis 1 vers le MPPF
Transfert d’Orion Artemis 1 vers le MPPF
Transfert d’Orion Artemis 1 vers le MPPF
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La Nasa choisi l’option « utiliser tel quel » !

18 Décembre 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Fin novembre, lors de l'assemblage final du vaisseau spatial Orion au Kennedy Space Center en Floride, les ingénieurs ont identifié un problème avec un canal redondant sur l'une des cartes de communication d’une des huit unités d'alimentation et de données (PDU) du vaisseau Orion.

En tant que vaisseau spatial habité, Orion est construit avec beaucoup plus de redondance qu'un vaisseau classique. Mais pour la mission Artemis 1 non-habitée, le PDU concerné, qui est toujours entièrement fonctionnel, n’utilisera que son canal principal. Il en a été décidé ainsi.

Les ingénieurs avaient 2 solutions : « utiliser tel quel » avec le reste de degré élevé de redondance disponible ou retirer et remplacer le boîtier. Ils ont déterminé qu'en raison de l'accessibilité limitée à ce boîtier particulier, du degré d'intrusion dans l'ensemble des systèmes de l'engin spatial et d'autres facteurs, le risque de dommages collatéraux l'emportait sur le risque associé de la perte d'une branche de redondance dans un système déjà hautement redondant. Par conséquent, la NASA a pris la décision de continuer sur sa lancée et de procéder à la suite du traitement du véhicule.

Les ingénieurs terminent actuellement les toutes dernières activités et transféreront Orion avec son ESM mi-janvier du « Neil Armstrong Operations and Checkout Facility » au  « Multi-Payload Processing Facility » pour débuter son ravitaillement et le préparer pour l'intégration avec le SLS. 

Cette nouvelle chronologie n'a pas d'impact sur le calendrier de lancement, et la NASA reste sur la bonne voie pour un lancement en novembre 2021.

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Malgré la défaillance d’un composant d'alimentation électrique, l’installation des éléments d’Orion continue.

3 Décembre 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Fin novembre, les ingénieurs de Lockheed Martin travaillant sur Orion s’aperçoivent qu'un canal redondant d’un des huit PDU (Power and Data Unit), principaux boîtiers d'alimentation et de données, est tombé en panne. Cette déficience n’empêche absolument pas le PDU d’être pleinement opérationnel mais plusieurs mois seront sans doute nécessaires pour remédier à ce problème.

En effet, le composant est difficile à atteindre. Il est situé dans l’adaptateur du module d’équipage qui connecte Orion à son module de service. Pour y accéder, il faudrait séparer Orion de l’ESM, processus qui pourrait prendre jusqu’à un an…

Une autre option, jamais tentée auparavant, consisterait à percer une ouverture dans l’adaptateur pour accéder au PDU. Cette manœuvre aurait pour avantage de ne durer que 4 mois. 

L’autre option, la plus simple, serait de voler tel quel. A suivre donc…

Malgré la défaillance d’un composant d'alimentation électrique, l’installation des éléments d’Orion continue.

Pendant ce temps, les travaux se poursuivent sur Orion.

Fixé au sommet d'Orion Artemis 1 se situe le « couvercle de baie avant » (forward bay cover), brillant et nouvellement installé. 

Cette pièce essentielle protégera la partie supérieure du module d'équipage lors du retour dans l'atmosphère terrestre à des vitesses de plus de 40 000 km/h. Après la rentrée, des mécanismes de largage généreront suffisamment de poussée pour larguer ce couvercle et permettre aux trois parachutes principaux de se déployer, de stabiliser et de ralentir la capsule à 30 km/h voire moins pour un amerrissage en toute sécurité dans l'océan Pacifique.

Malgré la défaillance d’un composant d'alimentation électrique, l’installation des éléments d’Orion continue.
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Installation des carénages su l'ESM

31 Octobre 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Les panneaux solaires maintenant posés sur Orion Artemis 1, c’est au tour des carénages de protection du module de service européen (ESM) d’être installés par les techniciens de  Lockheed Martin, entrepreneur principal pour Orion.

Au nombre de trois, ils sécurisent l’ESM afin de le protéger des contraintes lors du lancement.

Installation des carénages su l'ESM
Installation des carénages su l'ESM
Installation des carénages su l'ESM
Installation des carénages su l'ESM

Une fois cette opération réalisée, ce sont le logo NASA et le drapeau américain qui ont été posés sur le vaisseau Orion.

Les prochaines étapes consisteront à "faire le plein" d'Orion avant de l'installer sous son système d'abandon au lancement puis de le hisser en haut du SLS...

Installation des carénages su l'ESM
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Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1

6 Octobre 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

La semaine dernière, les panneaux solaires d’Orion pour la mission Artemis 1 ont été posés. 

Des caméras, installées à l'extrémité des panneaux, devraient nous donner d'extraordinaires vues lors du transit vers la Lune...

Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1
Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1
Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1
Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1
Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1

Vint ensuite la pose des logos NASA et ESA sur le dessous de l'adaptateur de module d'équipage (CMA – Crew Module Adapter) d'Orion. C’est le retour du célèbre logo « ver »,  introduit en 1975 et retiré en 1992, qui a fait son retour en 2020 alors que l'agence inaugure une nouvelle ère de vols spatiaux habités.

Quant au logo de l'ESA, il reflète notre nature européenne et nos activités pionnières dans l'espace. Il incorpore simplement le nom « ESA » commun à toutes les langues des États membres. L'Europe est représentée par un «e» circulaire, superposé au globe qui représente notre planète Terre. Le point blanc représente un satellite en orbite.

L'image du ver, ainsi que le logo de l'ESA, ont été découpés en décalcomanies à l'épreuve du vol par le « Launch Equipment Shop » du Kennedy Space Center.

Pose des panneaux solaires et des logos sur Orion Artemis 1
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Ultime test des panneaux solaires de l'ESM

22 Septembre 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Le 10 septembre dernier, au centre spatial Kennedy en Floride, un panneau solaire d'Orion a été déplié et testé une dernière fois, avant d'être replié en vue de son lancement. La prochaine fois qu'il se déploiera, il sera en orbite autour de la Terre, l'année prochaine.

Le premier module de service européen qui alimentera Orion dans le cadre de la mission Artemis I autour de la Lune est en phase finale d'intégration et de vérifications au Neil Armstrong Operations and Checkout et l'une des dernières tâches est de connecter les quatre grandes ailes solaires à la structure principale de l’ESM.

Chaque aile de 7 m est articulée en deux points afin de pouvoir être repliée pour s'adapter à la coiffe du Space Launch Systems. Après le lancement et en orbite terrestre, les quatre ailes se déplient pour s'étendre sur 19 m,  pivotent et tournent pour collecter l'énergie solaire, la transformant en électricité pour alimenter les systèmes du vaisseau spatial.

Les ailes étant conçues pour être déployées dans l'espace, elles ne sont donc pas faites pour résister à la gravité terrestre. Pour tester leur fonctionnement, elles sont déployées avec une plate-forme montée sur rail qui les soutient par le haut et suit leur déploiement. Cette vidéo, réalisée plus tôt cette année, montre la structure et le déploiement.

«Il s'agit d'une étape importante pour les équipes car nous avons maintenant terminé toutes les intégrations matérielles importantes. Nous ne reverrons plus ces panneaux solaires… sauf devant la caméra après le lancement », souligne Dominique Siruguet, responsable de la campagne du module de service européen de l'ESA.

Les panneaux solaires utilisent des cellules de la société américaine SolAero Technologies qui sont assemblées par Airbus Defence and Space aux Pays-Bas, tandis que le mécanisme d'entrainement des panneaux est fabriqué par Ruag en Suisse. En plein soleil, ils fourniront 11,1 kW de puissance - assez pour faire fonctionner deux foyers européens typiques.

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Installation de l'adaptateur d'Orion

14 Août 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Les techniciens du Kennedy Space Center en Floride travaillent à installer l’adaptateur qui reliera le vaisseau spatial Orion à son lanceur pour la mission Artemis I autour de la Lune. Il s'agit de l'une des dernières opérations matérielles majeures pour Orion à l'intérieur du « Neil Armstrong Operations and Checkout Building » avant son intégration avec le SLS.

Le cône de l'adaptateur du vaisseau spatial (vu en bas de la pile illustrée par les photos en fin d'article) se  connecte au bas du module de service d'Orion et rejoindra plus tard un autre adaptateur connecté au sommet de l'étage de propulsion cryogénique ICPS du SLS. Pendant le processus d'installation du cône sur Orion, le vaisseau spatial est sorti de la cellule d'assemblage et de tests finaux (Final Assembly and Systems Testing – FAST), et placé sur un support nommé Super Station. 

Après avoir lancé Orion vers la Lune, le vaisseau spatial se séparera de l'ICPS et de son cône adaptateur à l'aide de pyrotechnie et de ressorts.

Ensuite, avant de positionner Orion sur la fusée, les techniciens devront installer les revêtements qui protègent les conduites de fluide et les composants électriques de l'adaptateur du module d'équipage qui relie Orion au module de service.  Ils installeront également les panneaux solaires qui fourniront à Orion de l'énergie, les carénages largables de l'adaptateur du vaisseau spatial qui renferment le module de service lors du lancement ainsi que le couvercle de la baie avant qui protège le système de parachutes.

Installation de l'adaptateur d'Orion
Installation de l'adaptateur d'Orion
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Aboutissement des tests pour le STA d’Artemis 1

28 Juin 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Le STA (Structural Test Article pour Maquette de Tests Structurels), vient de terminer ses 330 jours d’essais.

Avant que les astronautes de la NASA pilotent le vaisseau spatial Orion pour les missions Artemis, les ingénieurs se devaient de tester minutieusement sa capacité à résister aux contraintes de lancement, de montée en orbite, aux conditions difficiles du transit dans l'espace lointain et du retour sur Terre. Ces essais du STA requis pour qualifier la conception d'Orion ont commencé dès le début 2017 et comprenaient 20 tests, utilisant six configurations différentes - d'un seul élément au vaisseau complet - et diverses combinaisons entre les deux.

Ces tests, achevés en juin de cette année, ont tous validé la durabilité structurelle d'Orion pour toutes les phases du vol d'Artemis 1.

Le STA, dans sa configuration «full stack» : module d'équipage, module de service, système d'abandon au lancement, adaptateur de vaisseau spatial et carénages largables

Le STA, dans sa configuration «full stack» : module d'équipage, module de service, système d'abandon au lancement, adaptateur de vaisseau spatial et carénages largables

Aboutissement des tests pour le STA d’Artemis 1

Parmi ces 20 épreuves, on peut citer des expérimentations de charges pour s'assurer que les structures de l’engin spatial résistent aux charges intenses du lancement et de la rentrée atmosphérique, des tests acoustiques et de vibrations pour évaluer comment Orion et ses composants tolèrent les forces vibratoires intenses, des essais de chocs pyrotechniques qui recréent les puissantes explosions pyrotechniques nécessaires aux séparations critiques pendant le vol tels que les séparations de modules et les largages de carénage, et un test de foudre pour évaluer les dommages potentiels au matériel de vol en cas d’exposition du véhicule à un coup de foudre avant le lancement.

Chez Lockheed Martin à Denver, les équipes ont travaillé 24 heures sur 24 pendant des jours pour préparer ces essais, les exécuter, démonter puis reconfigurer le STA pour le prochain test, aboutissant à 330 jours réels d’épreuves en tout genre. Au cours de certaines de ces phases, les ingénieurs ont poussé les pressions, les charges mécaniques, les vibrations et les chocs jusqu'à 40% au-delà des conditions les plus sévères prévues pendant la mission, analysant les données pour confirmer que les structures de l’engin spatial résistent aux environnements extrêmes de l'espace.

Test de largage du couvercle de la baie avant du STA chez Lockheed Martin près de Denver.

Test de largage du couvercle de la baie avant du STA chez Lockheed Martin près de Denver.

Alors que le vaisseau Orion se prépare au Kennedy Space Center pour sa première mission, la campagne STA se poursuivra au-delà d'Artemis 1, intégrant des tests de charges structurelles sur le système d'abandon au lancement et des essais d'impact sur l'eau du module d'équipage en vue de la mission Artemis 2 - le premier vol autour de la Lune avec des astronautes. Pour Artemis 3, la mission qui verra la première femme et le prochain astronaute masculin atterrir à la surface de la Lune, le STA sera utilisé pour des tests sur le système d'amarrage du vaisseau spatial.

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Le traitement d'Orion continue au KSC

16 Avril 2020 , Rédigé par De Martino Alain Publié dans #Artemis 1

Après son retour le 25 mars dans l'avion-cargo Super Guppy de l'agence spatiale, le deuxième article de vol d'Orion (après EFT-1) a été installé dans le bâtiment appelé « Armstrong Operations and Checkout » (O&C), déballé et retiré de son conteneur d'expédition, puis ramené dans la cellule « Final Assembly System Test » (FAST). L'entrepreneur principal d'Orion, Lockheed Martin, poursuit ses travaux d'assemblage, de tests et d’opérations de lancement (Assembly, Test, and Launch Operations, ATLO) sur le vaisseau spatial alors que la NASA continue d'évaluer jusqu'où poursuivre le traitement.

En effet, la crise sanitaire actuelle devrait faire en sorte que le vaisseau spatial Orion attende des éléments de son lanceur, le SLS, pendant une période de temps supplémentaire car les tests au centre Stennis sur le corps central ont été suspendus.

De sa position verticale à la fin des tests à Plum Brook station, Orion a été positionné à l’horizontal grâce au « verticator », fixé dans un cadre d'expédition et recouvert de couches d'emballage (une couverture souple puis une enveloppe type bateau) pour son voyage. Après avoir retrouvé son orientation verticale à l'intérieur du bâtiment O&C, le vaisseau spatial, débarrassé de ses protections et du cadre de transport, a été transféré dans la cellule FAST le 30 mars où le travail consiste maintenant à effectuer des inspections et des tests « après-vol ».

Le traitement d'Orion continue au KSC

Le premier point a été de vérifier que cet emballage a évité tout dommage pendant le voyage. Les panneaux extérieurs de l'adaptateur de module d'équipage ainsi que le cône supérieur ont donc été retirés. Les quelques inspections réalisées ont alors permis de s’assurer que les réservoirs qui remplissent les sacs de redressement lors de l’amerrissage ainsi que la baie des parachutes n’ont pas subi de dommages.

Orion, qui doit voler pendant près de quatre semaines (voire six en fonction de la période de l'année où il sera lancé), entrer et sortir d'une orbite rétrograde éloignée de la Lune avant de retourner sur Terre, vient de passer quarante-sept jours sous vide, suivi de deux semaines de tests d'interférence électromagnétique.

Avant ces tests, il existait des modèles permettant de prédire la vitesse du véhicule, son échauffement et son refroidissement dans l'environnement spatial. Mais grâce aux données recueillies sur la façon dont le vaisseau spatial se comporte, les ingénieurs ont appris qu’ils devront réchauffer et refroidir le véhicule plus rapidement que sur les modèles initiaux et ainsi injecter ces données dans le logiciel embarqué et dans le système actif de contrôle thermique.

« Cela nous a aidé à mieux prédire quand allumer ou éteindre les radiateurs, quand refroidir l’ensemble ainsi que d’autres choses » a déclaré Scott Wilson, directeur des opérations de production de la NASA pour le programme Orion. « Ce sont probablement les phénomènes les plus importants que nous ayons appris là-bas. »

Coté interférence et compatibilité électromagnétique, tous les différents systèmes du vaisseau ont été mis sous tension afin de s’assurer que tout ce qui crée de l'énergie en radiofréquence n'interfère pas avec les autres systèmes du vaisseau et tout cela s'est très bien passé.

Seules certaines fréquences émises par nos amplificateurs externes à différents niveaux d'énergie ont interféré certaines communications, mais c'était une condition connue, et le test a permis d’approfondir les seuils tolérables.

Le traitement d'Orion continue au KSC

Et pendant ce temps-là, le KSC a reçu, le 13 avril, le moteur du système d'abandon au lancement d'Orion (LAS) pour la mission Artemis 2, de chez Northrop Grumman à Promontory, dans l'Utah où il sera soumis à des tests en vue de sa préparation pour la deuxième mission Artemis.

Le traitement d'Orion continue au KSC
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