Le module d'équipage

Parfois appelé la capsule, il capitalise sur plus de 60 ans d'expérience d'exploration spatiale de la NASA. Construit par l'entrepreneur principal Lockheed Martin, il peut fournir un espace de vie à quatre astronautes pendant 21 jours maximum sans s'amarrer à un autre vaisseau spatial. Les avancées technologiques pour les voyages dans l'espace lointain, tels que le maintien de la vie, l'avionique, les systèmes d'alimentation et la protection thermique de pointe, soutiendront l'équipage lors du lancement, de l'amerrissage et de la récupération.

La « cuve sous pression ». La structure sous-jacente du module de l'équipage s'appelle le « pressure vessel ». Il se compose de sept grandes pièces en alliage d'aluminium assemblées par soudage par friction-malaxage au Michoud Assembly Facility de la NASA à la Nouvelle-Orléans. Ce processus produit une capsule hermétique solide, mais légère.

La coque arrière. Recouvrant la cuve pressurisée, on trouve le capot de protection, sur les côtés, en forme de cône appelé « backshell », composé de 1300 tuiles du système de protection thermique. Les tuiles sont faites d'un matériau en fibre de silice similaire à celles utilisées pendant plus de 30 ans sur la navette spatiale. Elles protégeront le vaisseau spatial à la fois du froid de l'espace et de la chaleur extrême de la rentrée.

Le bouclier thermique. Le fond de la capsule, qui connaîtra les températures les plus chaudes lors du retour d'Orion sur Terre, est recouvert du plus grand bouclier thermique ablatif au monde, mesurant 5 mètres de diamètre. Il protégera Orion lors de la rentrée atmosphérique, voyageant initialement à environ 40200 km/h et supportera des températures de 2800 °C. La surface extérieure du bouclier thermique est constituée de blocs d'un matériau appelé Avcoat, une version reformulée du matériau utilisé sur les capsules Apollo. Pendant la descente, l'Avcoat s'ablate (ou brûle) de manière contrôlée, éloignant la chaleur du vaisseau spatial.

La couverture de baie avant. Située tout en haut du module d'équipage, elle protège la partie supérieure de la capsule et les parachutes pendant le lancement, le vol orbital et la rentrée. Elle est recouverte des mêmes tuiles de protection thermique que le backshell. Une fois le vaisseau spatial entré dans l'atmosphère terrestre, elle est larguée à une altitude d'environ 7 km pour permettre le déploiement du système de parachutes.

Les propulseurs du système de contrôle par réaction. Le module d'équipage dispose d'un système de propulsion composé de 12 petits moteurs appelés propulseurs du système de contrôle par réaction (reaction control system thrusters). Lorsque le module d'équipage se sépare du module de service pour la rentrée, ces 12 propulseurs sont utilisés pour guider le module, s'assurer qu'il est correctement orienté avec le bouclier thermique vers le bas et maintenir le vaisseau spatial stable pendant sa descente.

L’intérieur. À l'intérieur d'Orion, une structure en aluminium composé de poutres entrecroisées appelée « colonne vertébrale » fournit la structure du plancher où les sièges de l'équipage sont fixés et où sont situés les casiers de rangement. La plupart de l'équipement dont l'équipage aura besoin pour vivre dans l'espace lors de futures missions sera stocké à cet endroit.

Les quatre sièges du module équipage sont conçus pour accueillir près de 99% de la population humaine. Les sièges sont réglables pour s'assurer que les astronautes peuvent atteindre toutes les commandes lorsqu'ils sont dans leurs combinaisons pressurisées.

L’hébergement de l'équipage. Un certain nombre d'hébergements aideront les astronautes à se sentir chez eux. Des réservoirs et un distributeur fournissent de l'eau potable et un moyen simple de réhydrater et de réchauffer les aliments. La baie d'hygiène d'Orion aura une nouvelle toilette compacte, avec un design qui facilite son utilisation dans l'espace pour les hommes comme pour les femmes. Un appareil d'exercice intégré fournit à la fois un entraînement aérobic et musculaire aux astronautes. En cas de manifestation de rayonnement, comme une éruption solaire, les membres d'équipage s'abriteront dans deux grands casiers de rangement sur le sol de la capsule, en utilisant les matériaux denses à bord comme blindage.

Les affichages et commandes. Les astronautes exploiteront Orion à l'aide d'un système d'affichage et de contrôle sophistiqué qui utilise un logiciel avancé pour les aider. L'équipage pourra commander le vaisseau spatial à l'aide de seulement trois écrans d'affichage, d'environ 60 commutateurs physiques, de deux manettes rotatives, de deux manettes translationnelles et de deux dispositifs de contrôle à curseur. Des procédures électroniques sont également programmées dans le système pour aider l'équipage dans les processus quotidiens et d'urgence, économisant du temps et de l'espace pour l'équipage et rendant obsolètes les grands manuels en papier.

Les systèmes de contrôle environnemental et de survie. Ils feront du module de l'équipage un lieu habitable pour les astronautes. Un nouveau système régénérable élimine le dioxyde de carbone et l'humidité et maintient l'air de la cabine sain. Le système maintient également la température et la pression du vaisseau spatial et détecte si l'environnement interne devient dangereux. Les combinaisons spatiales du système de survie s'interfacent avec le système de survie pour maintenir les astronautes en vie jusqu'à six jours afin de leur permettre de rentrer chez eux en cas de dépressurisation de la cabine.

Les parachutes. Le module d'équipage abrite le système de parachutes d'Orion. Ils assurent un amerrissage en toute sécurité. L'atmosphère terrestre, agissant comme un frein, ralentira initialement le vaisseau spatial d'environ 40200 à 520 km/h. Ensuite, le système composé de 11 parachutes se déploie dans un ordre bien précis pour ralentir Orion à une vitesse relativement douce de 32 km/h pour un amerrissage dans l'océan Pacifique.

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Le module de service européen

Sous le module de l'équipage se trouve le module de service européen ESM, fourni par l'ESA et construit par l'entrepreneur principal Airbus. Il est la centrale électrique de l'engin spatial en lui fournissant l'électricité, la propulsion, le contrôle thermique, l'air et l'eau.

La propulsion. L’ESM fournit des capacités de propulsion qui permettent à Orion de faire le tour de la Lune et de revenir de ses missions. Il dispose de 33 moteurs de différentes tailles. Le moteur principal fournira des capacités de manœuvre majeures dans l'espace, y compris l'insertion d'Orion sur une orbite rétrograde lointaine et la sortie de cette orbite pour retourner sur Terre. Les 24 propulseurs de contrôle de réaction sont utilisés pour diriger et contrôler Orion en orbite. Huit moteurs auxiliaires sont également utilisés pour les manœuvres de translation, agissant essentiellement comme une sauvegarde du moteur principal. Le système de propulsion a également la capacité de ramener l'équipage à la maison dans diverses situations d’urgence, y compris des scénarios d'abandon après que le système d'abandon de lancement (LAS) a déjà été largué.

De la puissance. Le système d'alimentation électrique du module de service alimente l'ensemble du vaisseau spatial. Il gère la puissance générée par les quatre panneaux solaires qui fournissent suffisamment d'électricité pour alimenter deux maisons de trois chambres. Un total de 15000 cellules solaires sur les quatre panneaux sont utilisées pour convertir la lumière en électricité, et les panneaux peuvent tourner pour rester alignés avec le Soleil pour une puissance maximale.

Le contrôle thermique. Le système de contrôle thermique comprend des radiateurs et des échangeurs de chaleur pour maintenir les astronautes et l'équipement à une température confortable. Il comprend une partie active, qui transfère la chaleur de tout l'engin spatial aux radiateurs du module de service, et une partie passive, qui protège le module de service des environnements thermiques internes et externes.

Le stockage des consommables. Le système de stockage des consommables du module de service fournit de l'eau potable, de l'azote et de l'oxygène au module d'équipage, stockés dans des réservoirs. L'eau potable est fournie par le système d'approvisionnement en eau, couvrant les besoins de l'équipage pendant la durée de la mission. L'oxygène et l'azote sont fournis par le système de distribution de gaz, la quantité de gaz dans chaque réservoir étant réglable en fonction du profil de la mission.

Le module d'équipage d'Orion se séparera du module de service peu de temps avant de rentrer dans l'atmosphère terrestre. Le module d'équipage est la seule partie d'Orion qui reviendra sur Terre à la fin de chaque mission. Lors des premiers vols, des composants de module d'équipage de grande valeur tels que l'avionique et les systèmes de contrôle environnemental et de survie seront réutilisés, avec des plans pour réutiliser davantage de composants lors de missions ultérieures.

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