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Un test d'abandon au lancement prévu pour avril 2019
En avril 2019, le vaisseau spatial Orion devrait subir un test de conception du système d'abandon du lancement (Launch Abort System - LAS), une tour de sauvetage située au sommet du module d'équipage construite pour éloigner très rapidement les astronautes de leur véhicule de lancement en cas de problème lors de l'ascension.
Ce test de stress complet du LAS, appelé Ascent Abort Test 2 (AA-2), verra un booster, fourni par Orbital ATK, lancé à partir de Cape Canaveral Air Force Station en Floride, portant un LAS entièrement fonctionnel et un véhicule d'essai Orion de 11 tonnes lancés à une altitude de 10 000 mètres à Mach 1,3. À ce moment-là, le puissant moteur d'abandon du LAS s’allumera, transportant Orion à l'écart du lanceur. La synchronisation est cruciale car les événements d'abandon doivent correspondre aux exigences de temporisation d'abandon de l'engin spatial Orion à la milliseconde près pour que les données du test en vol soient validées.
« Ce sera la seule fois que nous testerons un système d'abandon de vol complètement actif pendant l'ascension avant de faire voler un équipage. Donc s’assurer que cela fonctionne comme prévu, est une étape critique avant d’embarquer des astronautes » a déclaré Don Reed, directeur du bureau de gestion des essais en vol du programme Orion au Johnson Space Center à Houston. « Quelle que soit l'approche adoptée, il est extrêmement difficile d'éloigner rapidement un vaisseau spatial de 11 tonnes d'un événement catastrophique, comme une éventuelle panne de la fusée.»
Le test permettra de vérifier que le module d'équipage et les astronautes seront en sécurité en cas de problème avec le SLS alors que l'engin spatial subira les charges aérodynamiques les plus élevées lors de son ascension vers l’espace.
Le LAS est divisé en deux parties : le carénage, coque faite d'un matériau composite léger qui protège la capsule de la chaleur, du vent et de l'acoustique lors du lancement, de l'ascension et de l'abandon et la tour de lancement d'abandon, qui inclut les trois moteurs du système (Abandon, contrôle d’attitude et largage). En cas d'urgence, ils travaillent ensemble pour éloigner le vaisseau Orion, piloter en réorienter le LAS puis éloigner le LAS lors de sa séparation d’avec le module d'équipage. Lors d'un lancement nominal, seul le moteur de largage du LAS se déclenche, une fois Orion et le SLS pratiquement hors de l'atmosphère, afin de libérer Orion du LAS et permettre au vaisseau spatial de poursuivre sa mission.
Comme le test est conçu pour évaluer les capacités d'abandon de lancement, le module d'équipage utilisé ne déploiera pas de parachutes après le largage du système d'abandon, ni de système de contrôle de réaction avec propulseurs, nécessaires pour orienter la capsule pour la descente et l’amerrissage.
Les capteurs et les instruments utilisés pour recueillir des données pendant le test seront fournis par le « Armstrong Vol Research Center » de la NASA à Edwards, en Californie. L'article de test intégré sera livré par Lockheed Martin au Kennedy Space Center en Floride, où il sera traité avant le lancement.
En 2010 à White Sands au Nouveau-Mexique, une version antérieure du LAS avait déjà été testée afin d'évaluer la performance du système.
Tests d’extraction du vaisseau Orion en cas d’urgence
La NASA a réalisé une série de tests pour évaluer comment les astronautes et les équipes au sol impliquées dans les préparatifs finaux peuvent quitter rapidement le vaisseau spatial en cas d’urgence, sur le pas de tir, avant le lancement.
Dans les heures précédant le vol sur le SLS, les astronautes devront traverser le bras d'accès situé 90 m au-dessus du sol et grimper dans le module d'équipage avec l'aide du personnel au sol formé pour les aider à s'attacher dans leur siège et à prendre soin d’eux lors des dernières minutes avant le lancement.
Le but de ces tests est d’aider les ingénieurs à évaluer la conception du matériel et à établir des procédures qui seraient utilisées pour permettre aux astronautes et au personnel de s’extraire le plus rapidement possible du vaisseau spatial : ils sont tenus de sortir d'Orion dans les deux minutes pour les protéger de toute une série de défaillances qui ne nécessitent pas l'activation du système d'annulation de lancement (Launch Abort System), comme une incapacité quelconque concernant l'équipage, le feu ou la présence de toxines dans la cabine.
Ces essais ont eu lieu dernière semaine d'octobre à l'aide d’une maquette d’Orion au Centre spatial Johnson à Houston. Les ingénieurs ont utilisé de la fausse fumée pour imiter un scénario dans lequel les astronautes doivent quitter la capsule alors que leur vision est masquée. Les marques sur le sol indiquent où se trouve le bras d'accès et les aide à se guider.
Le bouclier d'Orion EM-1 transféré dans une chambre thermique
Le bouclier thermique du vaisseau Orion de la 1ère mission EM-1 au sommet du 1er SLS a été transféré dans une chambre thermique au Neil Armstrong Operations and Checkout Facility de la NASA.
Des patins de protection ont été fixés sur la surface du bouclier thermique. Il doit y subir tout un cycle de tests afin de vérifier la qualité de la fabrication et de la matière utilisée ainsi que son assemblage sur sa structure en titane.
Ci-dessous, les techniciens préparent le bouclier avant qu'une grue ne le déplace dans la chambre thermique.
Les 4 moteurs RS-25 prévus pour voler sur EM-1 sont prêts pour leur intégration avec le SLS.
EM-1 est une mission de trois semaines au cours de laquelle le SLS lancera le vaisseau spatial Orion sur une orbite rétrograde lointaine autour de la lune et délivrera 13 petits satellites dans l'espace lointain.
Ces quatre moteurs RS-25 ont déjà volé pendant le programme de la navette spatiale. Cependant, ils ont été équipés de nouveaux contrôleurs ou "cerveaux" et adaptés pour le SLS. Chacun fournit environ 227 tonnes de poussée, totalisant donc plus de 900 tonnes de poussée pour le 1er étage du SLS.
L'agence a encore 16 de ces moteurs de l'ère des navettes spatiales, mais en a commandé six autres à Aerojet Rocketdyne pour de futures missions.
Ci-dessous, une infographie sur les quatre premiers moteurs et leur historique de vol :
« Ces quatre moteurs sont riches en histoire » a déclaré Dan Adamski, directeur du programme RS-25 chez Aerojet Rocketdyne. « Ensemble, ils ont propulsé 21 vols de navette et le moteur le plus expérimenté, le E2045, a été utilisé sur 12 vols différents. »
En effet, les quatre RS-25 à hydrogène et oxygène liquides ont contribué à 21 missions de navette :
E2045: Le moteur le plus ancien avec 12 vols, dont le dernier vol de John Glenn en 1998.
E2056: Quatre vols au total incluant le retour en vol en 2005 après la catastrophe de Columbia deux ans plus tôt.
E2058: Six vols.
E2060: Trois vols y compris la dernière mission de la navette spatiale en 2011.
Mais malgré leur riche histoire, les moteurs ne seront pas récupérés et réutilisés après le lancement de la mission EM-1...
Aerojet Rocketdyne va stocker les quatre moteurs pour EM-1 dans ses installations situées au Stennis Space Center de la NASA jusqu'à ce qu'ils soient prêts pour leur intégration avec l’étage central du SLS, actuellement en développement au Michoud Assembly Facility de la NASA à la Nouvelle-Orléans.
En plus de la propulsion de base pour le premier vol SLS, Aerojet Rocketdyne fournit également le moteur RL10B-2 pour l'étage supérieur de la fusée, appelé ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage). Ce RL10B-2 produit 11,2 tonnes de poussée et est la principale source de propulsion une fois la fusée dans l'espace extra-atmosphérique. Il fournira au vaisseau Orion le coup de pouce final pour sa mission autour de la Lune.
Plus tôt cette année, la NASA a livré l'ICPS à Cape Canaveral Air Force Station, en Floride, en vue de son intégration au lanceur.
Début de la construction de l'ESM d'Orion pour EM-2
Alors que les ingénieurs en Europe continuent de travailler sur le module de service d’Orion pour la mission EM-1 avant sa livraison au centre spatial Kennedy l'année prochaine, les travaux ont déjà débuté sur le module de service qui alimentera, propulsera, climatisera et fournira air et eau à la première mission habitée du vaisseau Orion au début des années 2020.
Les techniciens de Thales Alenia à Turin (Italie) travaillent sur la structure principale de ce nouveau module de service qui emmènera les astronautes au-delà de la lune lors de la mission EM-2.
L’ESA, l’Agence Spatiale européenne et ses contractants ont en effet en charge la fourniture du module de service d’Orion pour ses deux premières missions au sommet du SLS.
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.
