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EM-3: scénario de mission pour le vol de construction du Deep Space Gateway
Selon le schéma de mission préliminaire, le vol EM-3 sera une mission habitée en orbite dite NRHO autour de la lune.
NRHO est un type d’orbite situé entre les points de Lagrange L1 et L2 du système Terre-Lune permettant des trajectoires très stables et hautement elliptiques avec des points de périapse proches de la surface de la lune.
Placer le Deep Space Gateway - DSG - dans une orbite de type NRHO lui assurera une trajectoire orbitale proche de la surface lunaire (lors du périapse donc) autorisant des possibilités de transfert à faible énergie d’excursions scientifiques dans l'espace cis lunaire et sur la surface lunaire elle-même.
La mission, réalisée à l’aide d’une fusée SLS Bloc-1, aura une durée totale de 16 à 26 jours avec des objectifs de base consistant à « démontrer la performance des systèmes du vaisseau spatial au-delà du LEO lors d’un vol habité », lancer le module d'habitat (Hab) du DSG et l’associer au PPE (Power and Propulsion Element) déjà lancé et mis en orbite lors de la mission EM-2.
Après l’insertion orbitale terrestre initiale de 40,7 X 1800 km à 28.5° d’inclinaison, le second étage EUS circularisera les modules Orion et Hab à 185 km puis réalisera une TLI (Trans-Lunar Injection). Une fois en route vers la Lune, Orion se séparera de l’EUS et se retournera probablement vers le module Hab.
Les détails exacts de la manœuvre ne sont pas encore connus, le processus de conception du DSG n’étant pas encore abouti à ce jour. Quoi qu'il en soit, au cours du voyage de 3 à 10 jours vers la Lune, les moteurs auxiliaires d'Orion effectueront au moins quatre manœuvres de correction de trajectoire afin d’affiner l'approche de la Lune permettant au couple Orion / Hab de cibler un point précis pour entrer en NRHO autour de la Lune tandis que l'EUS se positionnera en orbite héliocentrique.
Une fois le couple en orbite NRHO, Orion manœuvrera le Hab vers le PPE et l'équipage composé de quatre astronautes reliera les deux éléments – prémices de la construction du DSG.
Une fois cette opération réalisée, le trio Orion/Hab/PPE effectuera toute une séries de tests et vérifications pendant une durée de 10 à 20 jours avant qu'Orion ne se désengage du DSG et retourne sur Terre.
De nouveau 3 à 10 jours de traversée avec plusieurs corrections de trajectoire par les moteurs d’Orion afin d’aligner correctement le vaisseau spatial pour une rentrée atmosphérique et un amerrissage dans l'Océan Pacifique, après quoi Orion sera chargé sur un navire de récupération et ramené aux États-Unis, au port de San Diego.
Réévaluation des dates de lancement des vol EM-1 et EM-2
A la suite d’une série de problèmes durant cette année sur l’étage principal du premier SLS, les dates de lancement des vols EM-1 et EM-2 commencent à se préciser.
En effet, après avoir soudé les réservoirs de qualification LH2 initiaux, une modification sur la machine à souder a été effectuée entraînant des soudures trop fragiles pour répondre aux spécifications de vol sur les segments du réservoir du vol EM-1.
En conséquence, un plan a été mis en place pour supprimer la modification réalisée sur la machine à souder - celle qui a assemblée tous les articles de test de l’étage principal qui ont réussi tous les tests de qualification et d'acceptation - et d’utiliser le réservoir de LH2 prévu pour EM-2 comme nouveau réservoir pour le vol EM-1.
D’autant plus que moins d'une semaine après la découverte de ce problème, un technicien du MAF a endommagé la section du dôme arrière de l'article de qualification du réservoir de LOX.
EM-1 cible donc maintenant au plus tôt un lancement le 15 décembre 2019 et EM-2 après le 1er juin 2022. Quant à EM-3, son premier schéma de mission théorique commence à s’entrevoir avec une mission en orbite dite NRHO autour de la Lune (Near-Rectilinear Halo Orbit) ressemblant à une boucle géante en forme d'œuf afin de déployer le 1er module d’habitation du nouveau DSG, Deep Space Gateway, future station spatiale en orbite autour de notre satellite naturel.
Cette date du 15 décembre 2019 est directement liée à plusieurs étapes majeures pour lesquelles l’étage central doit passer avant sa livraison au Centre spatial Kennedy pour son contrôle final et avant son accouplement aux boosters, son intégration sur le nouveau Mobile Launcher dans le VAB, et ses essais sur le pas de tir LC-39B.
Les quatre moteurs RS-25 qui doivent être intégrés à la base du lanceur seront livrés au MAF au plus tard le 15 mai 2018. Sept mois seront nécessaires pour leurs intégrations avant de charger l’ensemble sur la péniche Pegasus nouvellement rénovée pour un voyage d'une journée vers le Stennis Space Center aux alentours du 20 décembre 2018.
Dès lors, le tout passera six mois de vérifications et de mise à feu statiques sur le banc d’essais de Stennis avant d’être de nouveau chargé sur la péniche Pegasus pour un voyage d'une semaine vers le Kennedy Space Center (KSC) pour une livraison théorique le 6 juin 2019, 6 mois avant la revue d’aptitude au lancement.
Ce retard conduit également au stockage des boosters latéraux qui, eux, n’ont aucun problème, chez Orbital ATK à Promontory, en Utah pour une livraison décalée d'octobre 2017 à octobre / novembre 2018.
Le nouveau calendrier prévoit donc maintenant la livraison à Kennedy des jupes arrière des booster et des cônes de sortie pas avant le 26 octobre 2018, et des 10 segments composant les SRB pas avant le 9 novembre 2018, soit 13 mois plus tard que prévu initialement.
Du coup, seulement 2 ans et demi ne séparent plus maintenant EM-1 d’EM-2.
Toute la mission EM-1 en vidéo...
Au cours des huit prochaines minutes de cette vidéo, vous allez découvrir la mission, de vingt-cinq jours et demi lancée du Kennedy Space Center en Floride, du roll-out du Space Launch System à la récupération du vaisseau Orion.
Cette mission EM-1 sera la première d'une série de missions d'exploration planifiées au-delà de la lune, défrichant ce que les astronautes qui oseront s'aventurer dans l'espace profond connaîtront lors des vols futurs.
Sous-titres en anglais possible en cliquant sur l'icone idoine.
Nouveau test d'ouverture des parachutes le 13 septembre dans le ciel d'Arizona.
Cette fois, les ingénieurs ont reproduit une situation dans laquelle Orion abandonne le SLS lors du lancement et contourne une partie de la séquence normale de déploiement des parachutes pendant la descente après une mission spatiale.
La capsule a été larguée d'un C-17 à plus de 7,5 km d'altitude. Cela a permis de réaliser une chute libre de 20 secondes - la plus longue jamais réalisée - afin de produire une pression aérodynamique élevée avant que les parachutes pilotes et principaux ne soient ouverts, permettant de vérifier leurs déploiements corrects sous des charges extrêmes.
Le système complet comprend 11 parachutes : trois avant et deux stabilisateurs, ainsi que trois parachutes pilotes qui aident à extraire les trois parachutes principaux.
Pulvérisation de mousse isolante sur le LVSA
La NASA se prépare à appliquer un isolant en mousse appelé SOFI - Spray-On Foam Insulation - à l'extérieur Launch Vehicle Stage Adapter (LVSA) de la mission EM-1.
Le LVSA est une structure en forme d'entretoise conique d'environ 9 X 9 mètres qui relie le sommet du corps central du SLS au système de propulsion cryogénique de l’étage supérieur (ICPS).
Construit par la NASA et l'entrepreneur principal Teledyne Brown Engineering, le LVSA se trouve actuellement au bâtiment 4707 du Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama, et devrait y rester quelques mois pour l’application de cette mousse isolante. Le LVSA sera ensuite expédié au Kennedy Space Center (KSC) en Floride l'année prochaine.
C’est le deuxième LVSA construit, le premier, un article de test structurel, ayant été utilisé pour des essais structurels intégré à d’autres éléments qui relient Orion avec l'ICPS et le SLS
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La structure est principalement composée de seize panneaux en alliage d'aluminium 2195. Alliage d’aluminium et de cuivre, le 2195 peut être soudé et résiste aux fractures à des températures cryogéniques. Il est 30% plus fort et 5% moins dense que l'alliage Al 2219 utilisé à l’origine pour les réservoirs externes des navettes spatiales.
A cause de ses dimensions, le LVSA doit tout d’abord être soudé en 2 cônes distincts, un avant (haut) et un arrière (bas). Le cône avant est le 1er à être réalisé avec ses 8 panneaux et 8 soudures verticales. Cette opération prend environ cinq semaines : 7 soudures sont tout d’abord réalisées puis lorsque les mesures des arcs en haut et en bas sont correctement définies, la 8 ème soudure est opérée après découpe du dernier panneau. Ensuite, les 2 cônes sont reliés.
Les panneaux sont accouplés à l'aide d'un soudage par frottement conventionnel, tandis que les soudures circonférentielles des anneaux du sommet et du bas sont réalisées par un soudage dit en friction auto-réactive. Les anneaux en haut et en bas de l'adaptateur, également appelés brides, sont des points de fixation structurels vers d'autres parties du lanceur.
La bride inférieure sera boulonnée à la bride supérieure de l’étage central du lanceur tandis que la bride supérieure de l'adaptateur s'attachera avec un assemblage en joint frangible à l'ICPS.
Une couche d’apprêt a tout d’abord été déposée en préparation de l'application de l’isolant de mousse qui protègera le LVSA de la chaleur due au frottement de l’air lors de l’ascension.
La mousse sera pulvérisée manuellement par 2 techniciens d’une part parce que l'équipement nécessaire pour faire de la pulvérisation automatique sur le LVSA au Marshall Space Flight Center est trop petit et d’autre part parce que la mousse utilisée ici supporte mieux l’humidité et la température ambiantes ce qui ne nécessite pas l’utilisation d’une cabine climatisée.
Une fois ce travail accompli, le LVSA sera déplacé dans un autre bâtiment afin d’installer le joint frangible du cône supérieur, y réaliser quelques finitions intérieures puis l’ensemble sera chargé sur la barge Pégasus à destination de Cap Canaveral. (Voyage prévu l'été prochain).
Dans le VAB, le LVSA sera soulevé dans la High Bay 3 et fixé au corps central du SLS où les techniciens sur la plate-forme du niveau E fixeront les 360 boulons en circonférence sur lesquels le même principe de mousse isolante sera apposé. Puis viendra le temps de positionner l’ICPS sur la partie supérieure du LVSA et de le fixer au joint frangible.
Le KSC pendant l’ouragan Irma
Au Centre spatial Kennedy, à Cap Canaveral, 120 personnes se sont installées pour attendre l'ouragan Irma et superviser certaines des plus importantes technologies spatiales du pays. Et cela inclut bien sûr le vaisseau spatial Orion en cours de construction.
« La capsule d'Orion, est ici », explique Brady Helms, analyste en gestion d'urgence de la NASA. « Nous avons aussi des parties du Space Launch System ... Quelques pièces de SpaceX ainsi que du matériel prêt à être acheminé vers la Station spatiale internationale ».
Chaque fois qu'une tempête majeure frappe cette côte, les membres de l'équipe emmènent leurs brosses à dents et de la nourriture non périssable puis s'installent pour passer toute la durée de la tempête dans le centre de contrôle de lancement. Brady Helms sort de son deuxième ouragan au centre, avec des pompiers, des agents de sécurité, des experts en construction et des entrepreneurs responsables du matériel.
L'équipement le plus sensible est sécurisé dans des espaces climatisés. Le défi consiste à s'assurer que quel que soit ce qui se passe à l'extérieur, rien ne change à l'intérieur.
« Humidité et température, c’est ce qui affecte le plus le vaisseau spatial » ajoute B. Helms. « Pour la plupart des gens, si vous survivez à un ouragan et que vous perdez l'air conditionné pendant quelques jours, c’est une victoire. Pour le Centre spatial, c'est la pire des situations ».
Donc, avant l'arrivée de la tempête, une intense préparation s’engage pour reviser les générateurs et les systèmes de sauvegarde. Une fois la tempête terminée, une équipe prend le contrôle et évalue les dégâts.
Ce travail de préparation commence bien avant l'arrivée de l'ouragan. Dans le cas d'Irma, certaines projections montraient l'ouragan remonter directement sur la côte spatiale, ce qui signifiait que le Kennedy Space Center était en alerte haute. Mais lorsque la trajectoire s’est déplacée vers l'ouest, le danger pour le centre est devenu moins grave, l'œil passant à plus de 160 km de distance. Mais Irma est une tempête massive, et le dimanche soir, Cape Canaveral connaissait encore des rafales de 60 km/h, avec des alertes aux tornades.
Le Centre de contrôle de lancement est entièrement sécurisé : Il est construit pour résister à une tempête de catégorie 5. (Le célèbre bâtiment d'assemblage des véhicules, VAB, cependant, a été endommagé par des ouragans auparavant, tout comme d'autres bâtiments au centre.) Il y a aussi beaucoup de nourriture et le personnel peut se doucher.
Mais y passer quelques jours n'est pas vraiment confortable. « Par exemple », dit Helms, « le défi, c’est de trouver quelque endroit assez sombre pour dormir car le bâtiment est équipé de lumières de secours ». « Il n'y a pas beaucoup de choses à faire pendant la tempête » ajoute-t-il, « Certains membres de l'équipe regardent des films ou jouent à des jeux. La plupart garde un œil sur les rapports météorologiques ou passe leur temps à saisir des données ».
Brady Helms, Wayne Kee et John Cosat surveillent l'ouragan Irma du Centre des opérations d'urgence au Centre de contrôle de lancement du KSC
