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Nouveaux tests d’amerrissage pour Orion
Construite dans les installations de l'entrepreneur principal Lockheed Martin au Colorado, une maquette de test structurel (STA - Structural Test Article) est arrivée au centre de recherche Langley de la NASA à Hampton, en Virginie, en vue d'une série d'essais en bassin d'impacts.
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Les tests, prévus pour début 2021, s'apparenteront aux précédents. Mais cette fois, le module d'équipage ressemble davantage à une configuration de vol réel avec plusieurs mises à jour et modifications structurelles basées sur les données de tests en soufflerie et lors du vol EFT-1 réalisé en décembre 2014.
Les données récoltées seront utilisées pour la modélisation informatique finale des charges et des structures avant le vol Artemis II, première mission de la NASA avec un équipage.
«Il s'agit moins d'essayer de réduire l'incertitude du modèle mais plus de le charger jusqu'aux limites de sa conception, de larguer le modèle de plus haut et avec une charge plus importante, pas de tester aux exigences, mais à l'extrême», a déclaré Chris Tarkenton, responsable technique. «Le processus de conception technique est itératif : à mesure que vous en apprenez davantage sur le comportement de la structure, vous, en tant que concepteur, effectuez des mises à jour pour répondre à ce que vous avez appris des tests. Et la conception ne signifie pas seulement la forme générale, c'est la façon dont tous les composants interagiront entres eux et comment ils seront fabriqués.»
En 2011, les ingénieurs ont débuté leurs essais avec un modèle standard et approximatif d'Orion, dans une série de chutes au bassin d'impact hydroélectrique de Langley. Les ingénieurs ont appris comment les conditions étaient différentes par rapport aux simulations informatiques et ont apporté des ajustements à la conception du vaisseau. Puis en 2016, une nouvelle maquette plus raffinée a été testée pour mieux comprendre les forces que le module d'équipage subit lors d'un amerrissage. Là encore, de petites modifications ont été apportées à la conception en fonction des résultats. Maintenant, sur la base de la conception finale de la configuration qui volera sur Artemis II, l'article de test structurel sera mis à l'épreuve.
«Ce modèle de module d'équipage Orion intègre les conceptions de vol de l’habitacle sous pression, des panneaux de coque arrière et du bouclier thermique ainsi que des structures secondaires plus fidèles et d'autres composants », a déclaré Bryan Russ, chef de projet.
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Après avoir déballé le module d'équipage, les ingénieurs passeront les prochains mois à installer des systèmes d'acquisition de données et des faisceaux de câbles. Plus de 500 capteurs, y compris des jauges de contrainte et des accéléromètres sont d’ores et déjà installés à l'intérieur, dans la coque arrière et au niveau du bouclier thermique.
Des ingénieurs et des techniciens installeront également des panneaux de fermeture imperméabilisants, imprimés en 3D à Langley, pour empêcher toute intrusion d'eau. Pendant les tests, des contrôles de poids entre les lâchers et les inspections visuelles garantiront qu'aucune eau ne pénètre dans les zones où elle ne le devrait pas.
Les simulations de la NASA valident les modèles de sécurité pour Orion
Le système d'interruption au lancement d’Orion, ou LAS (launch Abort System), présenté ici en gris, fait partie intégrante de la sécurité des vols spatiaux. Ce système d'évacuation de l'équipage à la pointe de la technologie est fixé au sommet du vaisseau spatial, lui-même au sommet de la puissante fusée Space Launch System de la NASA. En cas d'urgence lors du décollage, il peut se séparer rapidement de la fusée en accélérant afin d'extraire les astronautes en toute sécurité.
le LAS utilise un moteur d'abandon qui produit quatre grands panaches de gaz d'échappement à grande vitesse qui s'écoulent le long des côtés d'Orion, générant des vibrations extrêmement fortes.
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Crédit image: NASA / Francois Cadieux / Timothy Sandstrom
Cette image est composée de 5000 photos instantanées de la plus longue simulation du LAS en fonctionnement réalisée à ce jour et a été produite par les experts de l’Advanced Supercomputing Division du centre de recherche Ames de la NASA, dans la Silicon Valley en Californie. Il fournit un examen approfondi des fluctuations moyennes prévues de la pression qui provoquent des vibrations sur l'engin spatial.
Les niveaux élevés de vibration sont indiqués en blanc, les niveaux bas, en bleu. Un arc bleu clair (1) en amont des tuyères du moteur d'abandon montre une onde de choc créée par ces dernières ainsi que par les panaches de gaz d'échappement lorsque le véhicule se déplace plus rapidement que la vitesse du son. Les courbes blanches (2) en aval des tuyères sont dues aux interactions entre un autre choc et les panaches.
Pour mieux comprendre les effets de l'altitude et de la vitesse sur la force et la distribution de ces vibrations, une équipe du centre de recherche Ames a reproduit plusieurs simulations sur un large éventail de scénarios d'abandon au lancement en utilisant les ressources de calcul intensif de la NASA. Ils travaillent à simuler le test de résistance complet du LAS, appelé « Ascent Abort-2 » que la NASA a réussi avec succès en 2019. À l'aide d'un logiciel de pointe développé par Ames, les ingénieurs ont validé l'exactitude des prévisions en les comparant aux données réelles du test en vol de 2019.
En collaboration avec l'équipe « Orion Loads and Dynamics » du Johnson Space Center de la NASA à Houston, ces prévisions seront utilisées pour augmenter les données de soufflerie, de tests au sol et en vol afin d’aider à réduire l'incertitude des vibrations sur le vaisseau spatial et finalement améliorer la sécurité des astronautes lors d'un éventuel abandon au lancement.
