Développement du vaisseau spatial ORION de la NASA

La NASA et son maître d'œuvre Lockheed Martin se sont associés avec l'US Navy et le « Defense's Human Space Flight Support Detachment 3 » afin de tester les techniques de récupération d’Orion après son amerrissage au cours d'un 2ème essai appelé URT 2 (Underway Recovery Test) du 1er au 4 août, au large de la côte de San Diego, en Californie. URT 2 reprendra là où URT 1 s'est arrêté: au cours de ce premier test en Février, les conditions en mer n’ont pas permis de terminer l’activité avant que tous les objectifs ne soient atteints. Depuis, l'équipe a travaillé sur des concepts leur permettant de récupérer Orion en toute sécurité en dépit de ces conditions.

« Au cours de ce test, l'équipe étudiera d'autres procédures et méthodes de récupération » a déclaré Mike Generale, directeur des opérations de récupération d'Orion et directeur des essais de recouvrement au Centre Spatial Kennedy en Floride. « L'un des objectifs est d'avoir une procédure principale et une autre secondaire de récupération du module ».

Les données recueillies au cours d’EFT-1 auront une influence sur les décisions de conception, de validation des modèles informatiques existants et des approches novatrices en matière de développement des systèmes spatiaux ainsi que sur les réductions des risques et des coûts pour les vols ultérieurs. Pour tout cela, la récupération du véhicule est primordiale, et ces essais permettront à la NASA, combinée avec Lockheed Martin et la marine américaine, de travailler et de se roder ensemble.

Pour URT 2, Orion sera chargé sur le pont de l’USS Anchorage et l'équipe se rendra au large de la côte de San Diego, à la recherche de conditions de mer répondant aux besoins du test. De nouveaux équipements de support développés pour URT 2 accompagneront le véhicule. Ce nouveau matériel comprend un système de coussin d'air et un collier de répartition de charge autour du module. Le laboratoire des prototypes au KSC a aussi conçu un nouveau dispositif appelé « Line Load Attenuation Mechanical Assembly (LLAMA) » qui limite les forces qui sollicitent les amarres tandis qu’Orion est guidé vers le pont du navire.

Ces amortisseurs de tension, une sorte d’amortisseur en caoutchouc que les marins utilisent pour tendre leurs amarres, seront également testés. Au cas où la mer soient trop importante pour fixer le module de l'équipage dans son berceau de récupération ou qu’une récupération en urgence soit nécessaire, une sorte de natte en caoutchouc déposée sur le pont du navire a été développé et est parée à l'emploi à tout moment.

Ci-dessous, un exemple de tendeur d'amarrage.

Un harnais de levage sera également sur place pour la récupération avec la grue. « Chacune des nouvelles pièces sera évaluée sur ses capacités et les meilleures solutions seront testées pendant URT 3 en Septembre pour mettre en valeur leurs limites et leur aptitude à EFT-1 en Décembre » a déclaré Generale.

Tous ces tests aident la NASA dans la récupération d’Orion en toute sécurité car ils permettent à l'équipe de comprendre comment s’ajuster aux différentes conditions de mer et aux scénarios d'urgence.

Ci-dessous, a la base navale américaine de San Diego en Californie, Orion et son support sont fixés sur le pont de l'USS Anchorage le 29 Juillet 2014 pour le 2ème test de récupération en haute mer.

Le LAS (Launch Abort System) pour le premier lancement d'Orion de Décembre a été placé en position verticale, le 25 Juillet afin de faire de la place dans le bâtiment pour monter l'échafaudage qui permettra de l'installer au sommet d’Orion et de son module de service, cet automne.

De plus de 16 mètres de haut, le LAS et le module d'équipage et de service atteignent près de 25 mètres et un échafaudage est donc nécessaire pour permettre aux ingénieurs et techniciens d’avoir accès au véhicule pour les ultimes travaux avant le « roll-out » vers la rampe de lancement et son installation au sommet de la Delta IV Heavy qui l'emportera dans l'espace.

Le système LAS est conçu pour protéger les astronautes en cas de problème lors du lancement en écartant le module d'équipage du lanceur. Il peut s’activer en quelques millisecondes pour tirer le véhicule et le positionner pour un atterrissage en toute sécurité.

Parce qu'il n’y aura pas d'équipage pour cette première mission, seul le moteur de largage sera actif en Décembre. La structure de la tour se détachera du module de l'équipage comme il le ferait au cours d'une ascension normale. Ce test fournira entre-autres des informations sur la performance du LAS pendant le voyage.

Kevin Pfitzinger, ingénieur.

« Oui, je suis vraiment un cadet de l'espace!

Tout en poursuivant mon rêve de devenir astronaute au début de mon adolescence, je me suis inscrit au Space Camp du Marshall Space Flight Center à Huntsville en Alabama. J'ai été jugé trop agé pour le camp alors ils m'ont intégré dans la Space Academy. Je me souviens encore de la construction d'une charpente métallique en fauteuil Zéro-G et je n'oublierai jamais la leçon importante de notre première simulation de mission dans laquelle nous n'avions pas réussi à changer des cartouches de LiOH (cartouches d'hydroxyde de lithium utilisées pour absorber le dioxyde de carbone - ndt)- nous serions morts… Rentré dans le Missouri, je savais qu’indépendamment de mon avenir en tant qu’astronaute, je voudrais vraiment poursuivre une carrière dans l'industrie aérospatiale.

Aujourd'hui, je suis responsable de la définition et du contrôle des télémétries et transmissions des données externes du vaisseau spatial Orion lors de son premier essai en vol cette année (EFT-1). Je supervise également l'intégration de la mission, qu’elle soit nominale ou pas, les tests de réactions et le développement des critères du lancement d’urgence. Cette année, je vais passer une grande partie de mon temps au Centre Spatial Kennedy (KSC) en Floride pour aider aux tests fonctionnels et de performance en tant que représentant du ’’CPE Systems / Spacecraft’’.

La conception et le développement de la prochaine génération d'engins spatiaux pour étendre la portée de l'humanité dans l'espace, l'un des environnements les plus difficiles et isolés, est un défi que j'aime embrasser quotidiennement. La partie la plus cool de mon travail est d'être capable d'utiliser l'étendue de mes connaissances et de mon expérience pour intégrer le vaisseau spatial Orion au plus haut niveau; pas seulement sur le papier mais dans le laboratoire de tests et au KSC. Je suis ravi d'être là où se trouve l'action tel que la mise à l’épreuve des sous-systèmes d'Orion au cours des tests fonctionnels et de performance. C'est vraiment gratifiant d'appliquer ses connaissances des systèmes que j'ai apprises dans des années à travailler sur Orion pour la résolution des vrais problèmes et anomalies que nous rencontrons pendant que nous mettons en place le matériel, les logiciels et les éléments de données pour la première fois. Quand je vois les éléments de l’engin spatial prendre forme ou quand je termine une simulation de mission réussie au laboratoire, je ne peux pas m'empêcher d'être heureux et d'être sur la console quand Orion décollera plus tard cette année.

Mon conseil aux futurs cadets de l'espace pour un travail dans l’aérospatial est de relever les défis plutôt que de se détourner d'eux. Rechercher activement des missions nouvelles et stimulantes qui vous permettront de grandir en tant qu'individu, vous distinguer de vos pairs, et démontrer que vous êtes fiable et que vous êtes aptes à gérer des responsabilités accrues.

Cependant, pour vraiment réussir dans cette entreprise, vous devez apprendre à vous adapter et être flexible ainsi que posséder une bonne communication et de bonnes relations interpersonnelles. Lorsque vous effectuez vos tâches, vous pouvez posséder toutes les connaissances techniques du monde pour résoudre les problèmes et les questions qui surgissent, mais si vous ne pouvez pas communiquer à vos gestionnaires d'une manière efficace et efficiente, cela n’est pas bon. Avant toute chose, assurez-vous que vous avez une passion pour ce que vous faites dans votre vie. Et le reste, comme on dit, se mettra en place. »

Dr. Ellen Ochoa, astronaute et directrice du Johnson Space Center.

« Une des leçons les plus importantes que j'ai apprises au cours de mes quatre missions dans l'espace était la valeur inestimable d’un bon travail d'équipe. Il a fallu que deux membres d'équipage à bord de la navette et des membres sur le terrain travaillent ensemble pour mener à bien des tâches très difficiles dans l'espace nécessitant précision et patience.

Cette expérience s'applique très bien à ce que je fais aujourd'hui dans mon travail en tant que directrice du Centre Spatial Johnson à Houston au Texas. Je suis fière de notre équipe d'ingénieurs talentueux, des scientifiques et des professionnels qui se consacrent à aider la NASA pour ses programmes de vols habités et ses missions robotiques. Ils montrent un travail d'équipe d’excellence au quotidien avec leurs collègues des autres centres de la NASA, des agences internationales partenaires, des entreprises sous-traitantes, et bien sûr, des membres d’équipage vivant et travaillant à bord de la Station Spatiale Internationale.

Avec le désir d’expansion de la NASA vers des capacités d'exploration humaine afin de voyager au-delà de l'orbite basse de la Terre, je m'assure que le JSC soutient adéquatement le programme du vaisseau spatial Orion ainsi que d'autres systèmes qui nous serons utiles afin d'envoyer en toute sécurité des hommes sur Mars. Je me sens privilégiée de soutenir Orion et l'équipe de construction du vaisseau spatial de prochaine génération qui va mener nos astronautes au-delà de l'orbite basse de la Terre - une étape nécessaire et passionnante dans la conquête de l'espace profond.

De par mon rôle, j'ai l'occasion de voir l'engin spatial de très près et c'est quelque chose que j'apprécie vraiment! J'étais récemment au Centre Spatial Kennedy lors de l'installation du bouclier thermique sur le module d'équipage. C’était une étape très importante et l’opération délicate a exigé un travail d’équipe de précision.

Je suis fière des réalisations de toute mon équipe. Elles seront vraiment visibles pour le monde entier au cours de l’essai en vol, où le développement et les opérations se réunissent - notre spécialité au JSC. J'ai pu voir le test d’abandon de pad il y a quelques années, et je suis vraiment impatiente d’assister à l'EFT-1 plus tard cette année.

Alors, comment suis-je arrivée où j’en suis aujourd'hui? J'ai décidé que je voulais travailler pour la NASA quand j'étais à l'école d'études supérieures et que la navette spatiale a volé pour la première fois. Elle a été conçu pour une variété d'opérations spatiales, y compris le déploiement de satellites / engins spatiaux, leur capture et réparation, la recherche scientifique dans de nombreuses disciplines, et le montage d’engins spatiaux. Cette flexibilité a vraiment ouvert le corps des astronautes à n'importe qui avec une formation en sciences et en génie et a créé une opportunité pour les individus à apprendre à vivre et travailler dans l'espace. J'ai obtenu un diplôme en physique de l'Université d'État de San Diego et un master et doctorat en génie électrique de l'Université de Stanford à Palo Alto en Californie.

Mon conseil aux étudiants: Poursuivre un diplôme STEM (Science, Technology, Engineering and Math education) et être stagiaire pour la NASA pendant ses études. Nous embauchons la plupart de nos nouveaux employés via notre groupe de stagiaires - car ils ont eu la chance de comprendre comment la combinaison de la discipline, de l'excellence et du travail d'équipe produisent des réalisations étonnantes pour l'exploration spatiale. »

Ellen Ochoa fut la première femme hispanique à devenir astronaute, ainsi que la première femme d'origine hispanique à devenir directeur du JSC. Elle a vécue près de 1000 heures dans l'espace et est co-inventeur de trois brevets : un système d'inspection optique, un procédé de reconnaissance optique d'objet et un procédé de suppression de bruit dans les images.

Buddy Smith, responsable des opérations à l’O&CB.

« Ayant travaillé sur les lanceurs à consommables (ELV - expendable launch vehicles) pendant 19 ans, j'ai sauté sur l'occasion de faire partie de l’équipe d'Orion, nouveau vaisseau spatial de l'exploration humaine de l'Amérique. Pendant que les opérations au sol évoluent pour Orion, j'apprécie vraiment l'interfaçage avec les meilleurs professionnels de l'industrie aérospatiale qui partagent l'objectif commun d'assurer le succès du programme Orion.

Je suis responsable de la supervision et de la direction des techniciens, des superviseurs et du personnel des opérations au sol au ’’Neil Armstrong Operations and Checkout (O&C) building’’ au Kennedy Space Center. Je fais l’attribution quotidienne des tâches pour l'assemblage, l'intégration et l'essai de l'engin spatial afin de maintenir sur la bonne voie la production et le calendrier.

Faire partie de l’équipe des opérations de montage d’Orion, des tests et du lancement (ALTO - Orion assembly, test and launch operations) a été l'une de mes plus grandes fiertés. Faisant partie de l’équipe, on m'a donné l'occasion de contribuer aux d'essais et évolutions des procédés de fabrication de l’EFT-1.

Sans surprise, la partie la plus cool de mon travail qui contribue au programme spatial américain.

Mon amour pour l'espace a commencé enfant. J'ai grandi en regardant Apollo décoller de Cocoa Beach, donc il est tout à fait approprié que je travaille maintenant dans le bâtiment nommé en l’honneur d’un de nos plus grands astronautes d'Apollo. J'ai décidé de poursuivre ma passion et intégré l’Embry-Riddle Aeronautical University. J'ai obtenu un diplôme en aéronautique et un diplôme de maîtrise en gestion des systèmes techniques. Mon conseil aux étudiants: Si vous le voulez vraiment- travailler dur. Et par-dessus tout, suivez vos rêves! »

Kazi Kamruzzaman, ingénieur.

« Tel un enfant, je regardais le ciel et je me demandais comment il est possible d'envoyer des humains dans l'espace. Maintenant, j'ai la chance de vivre mon rêve car je travaille sur le vaisseau spatial Orion qui enverra des astronautes explorer de nouvelles planètes.

Mon travail en tant que responsable-qualité en chef me donne la possibilité d'interagir avec tous ceux qui travaillent pour assurer le succès d'Orion. Je soutiens toutes les phases de fabrication, assemblage, intégration, test, lancement et récupération de l'engin spatial. Dans mon unité, je dirige une équipe de quatre ingénieurs qualité et 10 inspecteurs qui se sont impliqués dans l’élaboration d'Orion dès le début.

Bien sûr, la partie la plus cool de mon travail est de construire un vaisseau spatial habité côte-à-côte avec les astronautes qui, un jour, l’utiliseront. Chaque jour, je travaille avec les meilleurs et les plus brillants ingénieurs, inspecteurs, techniciens, concepteurs et planificateurs afin de concrétiser une idée en une réalité technologique.

Quand je suis arrivé sur le programme Orion, l’O&CB était un squelette vide. Je suis ici depuis le début et j’ai démarré le programme dans une pièce poussiéreuse. Avec le recul, c'était une énorme quantité de travail mais ce travail a ouvert la voie à des réalisations pour maintenant mais surtout pour le futur.

Avec mes sept années d'expérience sur des vaisseaux spatiaux et mes 14 ans d'expérience d’essais en tout genre, Orion est le travail à propos lequel je suis le plus fier. Alors que nous sommes en route pour transporter les humains dans le système solaire, je ne vois pas de plus grand défi.

Je conseille aux futurs ingénieurs de ne jamais abandonner! Bien des épreuves peuvent se dresser en cours de route mais si vous continuez à pousser en avant, vous pourrez faire de vos objectifs de carrière une réalité. »

Betty Smith, technicienne sur le système de protection thermique.

Ma curiosité pour savoir s’il y a quelque chose au-delà de ce que peut voir l'œil humain a éveillé mon amour pour l'espace. J'ai poursuivi ma passion et suis devenue officiellement technicienne sur engin spatial en 1989 et je crois qu'on peut dire que travailler sur des véhicules spatiaux est dans mon sang.

Sur le système de protection thermique (Thermal Protection System -TPS) je suis responsable de la fabrication des isolants multi-couches (Multi-Layer Insulation-MLI) des couvertures et barrières thermiques qui seront installés sur Orion afin de le protéger de la chaleur et du froid.

La partie la plus cool de mon métier est de travailler avec des matériaux spéciaux et de créer des pièces qui assureront la sécurité de l'engin spatial et des futurs membres d'équipage.

Depuis que j’ai rejoint le programme Orion, je suis très fière d'être l'une des premières à avoir démarré le travail sur le TPS dans la zone qui lui est réservée, l’IOZ (Industrial Operations Zone).

Il est gratifiant de faire partie du programme Orion, du début à la fin et de voir toutes les pièces se mettre en place. Je vous conseille, vous les étudiants, de tirer le meilleur de chaque opportunité d'emploi et de vous rappeler que vous n'avez pas besoin d’être le meilleur partout mais tout simplement le meilleur dans ce que vous aimez.

L' O&CB (Operations & Checkout Building) va changer de nom pour s'appeler le "Neil Armstrong Operations & Checkout Building" en l'honneur du fameux astronaute américain qui fut, comme chacun le sait, le premier homme a poser le pied sur la Lune.

La cérémonie est prévue le 21 juillet, 45 ans après cet exploit en présence de Charles Bolden, administrateur de la NASA, Robert Cabana directeur du KSC et les membres de l’équipage d'Apollo 11, Michael Collins et Buzz Aldrin.

Comme expliqué précédemment dans ce blog, l'Operations & Checkout Building, construit en 1964, situé sur Merritt Island et auparavant connu sous le nom de "Manned Spacecraft Operations Building" est le bâtiment où les capsules Gemini et Apollo furent testées et intégrées et où se trouve aussi le quartier des astronautes avant leur vol.

Et c'est là, maintenant, que se trouve Orion: toutes les photos vues dans ce blog des test de vibrations, de l'intégration de la capsule sur son bouclier ou de son installation sur le module de service ont été prises dans ce bâtiment.

Un bien bel hommage.

L'O&CB vu ici en 2009, après sa rénovation.

L'intégartion du LM (Lunar Module)

Le laboratoire Spacelab en 1997.

L'O&CB maintenant, avec Orion.

La NASA développe la première mission d'identification, de capture et de déplacement d’un astéroïde sur une orbite stable autour de la lune.

Cet « Asteroid Redirect Mission » (ARM) fera grandement progresser la NASA dans sa quête de la planète rouge en testant les capacités nécessaires pour les futures missions habitées.

Démonstration de faisabilité et chemin vers Mars.

Depuis 40 ans, les astronautes dépendent de la Terre pour leur ravitaillement et soutien opérationnel. Beaucoup de missions à bord de vaisseaux spatiaux comme les capsules Apollo ou les navettes spatiales n’ont duré que quelques jours ou semaines et les séjours à bord de la Station spatiale internationale, en orbite basse, six mois. Les équipages à bord de la station spatiale peuvent revenir sur Terre en quelques heures en cas d'urgence. Nous appelons ces missions « Earth Reliant » (Dépendance à la Terre). Des tests à bord de la station spatiale nous aident à développer les moyens de briser ces liaisons de dépendance afin que les astronautes puissent être plus autonomes et aller plus loin dans le système solaire. La mission robotisée ARM et la mission avec équipage pour explorer l'astéroïde développeront davantage ces capacités dans une démonstration de faisabilité entre Terre et Mars ou dans l’espace que nous appelons cis-lunaire c'est-à-dire la zone autour de la lune. L'espace profond autour de la lune est différent de celui de l'orbite terrestre basse, mais très semblable à ce qu’un vaisseau spatial subirait lors d’un voyage vers Mars. Par exemple, les rayonnements solaire et cosmique ainsi que les micrométéorites y sont bien plus importants.

Le temps de transit Terre-Lune-Terre varie de neuf à onze jours pour un équipage et de dix à cent jours pour le fret avec notre technologie actuelle. Cela rend l’espace cis-lunaire idéal pour des tests nécessaires pour des missions de plus longue durée vers Mars ou les lunes de Mars.

Une mission humaine terre-Mars-terre pourrait durer 500 jours ou plus, y compris les six à neuf mois de transit dans chaque sens. Les missions vers Mars devront donc être «Earth Independent» (Indépendante de la Terre). Et pour devenir indépendantes, la NASA doit développer et tester grâce à ARM un certain nombre de nouvelles technologies et de capacités qui permettront ces futures missions.

Propulsion Solaire électrique.

L’utilisation de la propulsion solaire électrique (SEP pour Solar Electric Propulsion) est un élément important pour les futures missions qui enverront de plus grandes charges utiles dans l'espace profond et vers Mars. Contrairement à la propulsion chimique, qui utilise la combustion et une « buse » pour générer une poussée, la propulsion électrique solaire utilise l'électricité à partir de panneaux solaires pour créer des champs électromagnétiques qui accélèrent et expulsent des atomes chargés (ions) afin de créer une poussée très faible mais avec une propulsion très efficace. Par rapport aux propulseurs chimiques classiques, la mission ARM utilisera cinq à dix fois moins de gaz propulseur grâce à sa technologie SEP.

Cette mission va donc tester le plus grand et le plus avancé système SEP jamais utilisé pour des missions spatiales. Il permettra également de tester la façon dont le vaisseau spatial Orion, lancé par le SLS, peut s’arrimer et fonctionner avec un autre vaisseau spatial alimenté par la technologie SEP.

Trajectoire et navigation.

Comme nous allons apprendre à manœuvrer une grande masse comme un astéroïde en utilisant la propulsion à faible poussée et les champs de gravité de la Terre et de la lune, nous allons éprouver des technologies utiles pour les futures missions vers Mars. Pour ces missions, il faudra envoyer beaucoup plus de marchandises à une distance beaucoup plus grande que ce que nous envoyons actuellement vers la station spatiale et qui prend environ un à trois jours pour y arriver. La mission ARM permettra de perfectionner les techniques pour l'envoi de ces grandes masses en exigeant un ensemble précis de manœuvres pour intercepter l'astéroïde à une distance telle que les ordres de manœuvre seront décalés dans le temps. Atteindre la Lune exige également une précision très similaire à celle requise pour l'orbite de Mars. L'équilibrage de la puissance et le contrôle d'attitude très precis seront nécessaire pour exécuter cette partie de la mission ARM, qui sera une répétition du travail nécessaire pour pré-positionner des cargaisons en orbite autour de Mars.

En outre, la mission avec équipage dans l'espace cis-lunaire appelle un ensemble complexe de manœuvres de rendez-vous et d’amarrage avec l'engin spatial robotisé. L'insertion et le départ de l'orbite exigent également des manoeuvres très précises qui sont comparables à l'insertion et le départ de l'orbite de Mars

Progrès des combinaisons spatiales.

Certaines des combinaisons spatiales de la NASA utilisées aujourd'hui à bord de la Station Spatiale Internationale ont été conçues il y a 40 ans et nécessitent des ravitaillements réguliers de la part de la Terre. Ces combinaisons spatiales, appelées EMU (Extravehicular Mobility Units), sont vraiment des chefs-d'œuvre d’ingénierie - mais elles n'ont pas été conçu pour être facilement entretenues par l'équipage et sont généralement ramenées sur Terre pour être réparées. Les scaphandres conçus pour fonctionner dans l'espace lointain et sur la surface de Mars devront être améliorés au niveau du système de support de vie primaire (PLSS - Primary Life Support System). Par exemple sur Mars, l’atmosphère de dioxyde de carbone rendra la technologie de refroidissement du PLSS obsolète.

La NASA travaille sur un nouveau PLSS - L’ECLSS (Environmental Control and Life Support System) - qui permettra de protéger les astronautes par l'amélioration de l'élimination du dioxyde de carbone, le contrôle de l'humidité et la régulation de l'oxygène. Le système de refroidissement est également en cours de refonte pour recevoir des fluides qui auront été stockés de longues périodes dans l’espace et à une pression atmosphérique légèrement supérieure semblable à l'environnement de la surface de Mars. Nous sommes également en train d’améliorer la mobilité des gants, leur capacité thermique et leur dextérité.

Enfin, l’ECLSS est conçu pour durer longtemps et être réparé par les membres d’équipage dans l'espace ou sur Mars. Les astronautes testeront ce PLSS lors des sorties dans l'espace au cours de la partie habitée de la mission ARM (récupération d’échantillons sur l’astéroïde).

Prélèvement des échantillons et techniques de confinement

Les astéroïdes sont les blocs du système solaire primitif de la même matière qui a formé les planètes et les lunes.

Les astronautes préleveront des échantillons de l'astéroïde et les rameneront sur Terre pour une évaluation scientifique et leur études. En outre, l'interaction avec l'astéroïde pourrait fournir des données sur la structure interne de l'astéroïde et la réponse à de nombreuses questions depuis longtemps débattues sur leur composition.

Certains astéroïdes peuvent contenir des ressources que les astronautes pourraient utiliser comme extraire de l'eau ou de l'air respirable, créer du carburant ou même utiliser du matériau pour de l'impression 3-D. Cette expérience aidera aussi la NASA à se préparer à retourner des échantillons de Mars à travers le développement de nouvelles techniques de prélèvement en toute sécurité.

Ces techniques veilleront à ce que les êtres humains ne contaminent pas les échantillons tout en protégeant notre planète de tout danger potentiel contenu dans les échantillons retournés. En outre, les techniques pour atténuer l'exposition aux poussières des scaphandres, du système de support de vie primaire et l'intérieur du vaisseau spatial Orion seront utiles pour faire face à la poussière martienne.

Rendez-vous et arrimage.

Pour les futures missions habitées vers Mars, il faudra de nouvelles capacités de rendez-vous et d’amarrage. Nous ferons progresser le système d'amarrage international actuel que nous avons développé avec des partenaires internationaux à bord de la Station Spatiale Internationale. Une mission vers Mars pourrait nous obliger à assembler plusieurs véhicules dans l'espace cis-lunaire comme des habitats ou des modules de fret. Les astronautes pourront alors s'arrimer à ces véhicules avant de commencer leur voyage vers Mars. Au départ de Mars, ils devront également se réamarrer avec leur vaisseau spatial Orion pour le chemin du retour.

Grâce à la mission ARM, la NASA va aussi développer de nouveaux systèmes de capteurs pour permettre ce genre de rendez-vous et d’approche ainsi que des systèmes mécaniques et électriques pour joindre deux engins spatiaux ensemble. Ceux-ci seront les composantes essentielles de toute les futures missions vers l'espace cis-lunaire ou Mars.

Le test de ce mercredi fut un angoissant moment pour les ingénieurs qui ont travaillé à concevoir le système d’amerrissage d’Orion.

Sur les 17 parachutages prévus, le 14ème aura été le plus complexe. En effet, une version d'essai d'Orion a été larguée d'un C-17 à une douzaine de kilomètres d’altitude au-dessus du désert de Yuma en Arizona par l’U.S. Army’s Yuma Proving Ground mais seuls deux essais précédents ont été menés à partir d'une altitude aussi élevée. De plus, celui-ci a vu la barre des 10 secondes de chute libre atteinte avant que les parachutes ne soient déployés.

Ces 10 secondes ont permis à Orion d’atteindre plus de vitesse et de pression aérodynamique pour mettre le maximum de pression sur les parachutes. Pour ajouter à la complexité, les premiers parachutes à se déployer ont été ceux qui détachent le FBC (Forward Bay Cover ) - une coquille sur le dessus du véhicule qui protège le haut du module d’équipage. Le FBC doit être largué pour faire place à la libération des deux « drogue parachutes » (stabilisation et freinage) puis des trois principaux (amerrissage). Mais ce largage n’a été testé qu’une seul fois en vol et ce fut son son dernier test avant EFT-1 en Décembre.

Mais même si la version d'essai de la capsule n’a pas atterri en douceur, ce 14ème test aura fourni aux ingénieurs des données importantes qui aideront à améliorer la conception du système.

Un autre test est d'ores et déjà prévu pour le mois d’août qui inclura le non déploiement d'un des 2 parachutes stabilisateurs (drogue parachute) et d'un des 3 parachutes principaux.

Sur la vidéo ci-dessus, vous avez sans doute remarqué qu'un des 3 parachutes s'est ouvert bien avant les autres.

Ce n'est pas un problème sur ces 2 derniers mais voulu sur le premier: les ingénieurs ont fait en sorte qu'un des parachutes saute sa deuxième phase d'ouverture qui normalement en comporte 3. Cela pour prouver que le système peut tolérer une ouverture trop rapide d'un des 3 parachutes principaux.

La raison pour laquelle les ingénieurs rongent leur frein pour la première mission d'Orion est la promesse de données cruciales lors de l’essai en vol qui pourront être appliquées à la conception de futures missions.

Orion n'a que deux possibilités d'essais avant que des astronautes montent à bord pour la première mission avec équipage en 2021. Ainsi, glaner le maximum d'informations possible à partir d’EFT-1 en décembre (et plus tard avec Exploration Mission-1 en 2017) est de la plus haute importance.

Voici donc les cinq points sur lesquels les ingénieurs vont porter le plus leur attention:

1 – La séparation du Launch Abord System (LAS): c’est une des principales raisons qui fait qu’Orion soit le vaisseau spatial le plus sûr jamais construit. En cas d'urgence, le LAS doit s’activer pour tirer le module d'équipage et les astronautes en l’emportant loin de la rampe de lancement et de la fusée en quelques millisecondes. Espérons que cela n’arrivera jamais et, puisqu'aucun équipage ne s’envolera sur EFT-1, ce système de sauvetage ne sera pas actif. Mais même si un lancement se déroule parfaitement, le largage du LAS doit lui aussi fonctionner parfaitement. S’il ne se fait pas après 6 minutes et 20 secondes de vol, il n'y aura pas d'atterrissage possible: le LAS protège le module d'équipage lors de la montée mais pour ce faire, il bloque aussi les parachutes qui permettent l'amerrissage d’Orion en toute sécurité. La séparation du LAS n'est que la première des 17 séparations ou largages qui doivent se produire exactement comme prévu pour que la mission soit couronnée de succès.

Ci-dessous le LAS

2 – Le déploiement des parachutes: pour EFT-1, Orion se rendra à 6000Km au-dessus de la Terre de sorte que sa vitesse de rentrée atmosphérique sera de l’ordre de 32 000 Km/h. Avant qu’il n’amerrisse dans l'océan Pacifique, il doit ralentir sa vitesse de 1000 fois, soit une trentaine de Km/h. L'atmosphère de la Terre fait sa part de travail dans le freinage mais les chances de réussite d’amerrissage reposent sur le système de parachutes – composé de deux parachutes stabilisateurs (drogue parachutes) et trois principaux (massive mains parachutes) couvrant à eux 3 quasiment la surface d’un terrain de football. Aussi ont-ils été testés sur Terre: des versions d'essai d'Orion ont été parachutées avec une multitude de scénarios de défaillance programmés dans la séquence de déploiement des parachutes, de telle sorte que tous les problèmes éventuels soient comptabilisés. Mais le grand nombre de problèmes qui pourraient survenir indiquent la complexité du système - chaque parachute doit se déployer au moment exact, s’ouvrir au moment exact et être désolidarisé au moment exact. Et aucun test sur Terre ne peut exactement simuler ce que le vaisseau va vraiment rencontrer à son retour de l'espace.

Ci-dessous, un test des parachutes.

3 – Le bouclier de protection thermique: Avant même le déploiement des parachutes, Orion doit traverser l’atmosphère en toute sécurité. La raison pour laquelle Orion ira si loin et reviendra si vite est de donner au bouclier thermique « une bonne séance d'entraînement » : l'idée est de se rapprocher le plus possible des températures qu’Orion éprouverait lors d'un retour de la planète Mars. A la vitesse à laquelle il arrivera, la température devrait atteindre près de 2200° Celsius. A cette même température, un réacteur nucléaire fond. Placé entre le module de l'équipage et toute cette chaleur se trouve un matériau, l’Avcoat, ne dépassant pas 1,6 cm d’épaisseur et conçu pour se désintégrer plutôt que de transférer les températures vers Orion. Environ 20% de cet Avcoat sera érodé pendant le voyage de la sonde vers la Terre et même si ce n'est pas la première fois que ce matériau sera utilisé, avec ses 5 mètres de diamètre, le bouclier thermique d'Orion est le plus grand jamais construit. Les techniciens ont remplis d’Avcoat chacune des 320 000 cellules en nid d'abeilles qui composent la structure du bouclier, à la main, puis l’ont usiné très précisément.

Ci-dessous, le bouclier d'Orion.

4 – Les niveaux de radiation: Voyager 15 fois plus loin dans l'espace que la Station spatiale Internationale mettra Orion au-delà de la protection contre les rayonnements offerte par l'atmosphère terrestre et le champ magnétique. En fait, la majorité d’EFT-1 aura lieu à l'intérieur des ceintures de Van Allen, c’est à dire des nuages ​​de rayonnement lourd qui entourent la Terre. Aucun vaisseau spatial construit par l'homme n’a traversé les ceintures de Van Allen depuis les missions Apollo, et même ceux qui l’ont fait ne s’y sont pas attardés. Les futurs équipages n'ont pas l'intention de passer plus de temps que nécessaire à l'intérieur de ces ceintures, soit, mais de longues missions vers l'espace lointain les verront exposés à plus de rayonnement que tout astronaute ait pu déjà subir avant. Prolongé le séjour d'EFT-1 dans les ceintures de Van Allen offre une occasion unique de voir comment la protection d'Orion se comportera. Des capteurs enregistreront le pic de rayonnement au cours du vol, ainsi que les niveaux.

Ci-dessous,2 représentations de la ceinture de Van Allen.

5 – La fonction informatique : L'ordinateur d'Orion est le premier de son genre à voler dans l'espace. Il peut traiter 480 millions d'instructions par seconde : c'est 25 fois plus rapide que les ordinateurs de la Station Spatiale Internationale, 400 fois plus rapide que les ordinateurs de la Navette Spatiale et 4000 fois plus rapide que ceux d’Apollo. Mais pour opérer dans l'espace, il doit être capable de gérer la chaleur et le froid extrêmes, le rayonnement lourd et les vibrations intenses lors des lancements, arrêts prématurés et amerrissages. Et tout cela sans une seule erreur. Le redémarrage de l'ordinateur ne prend que 15 secondes: tout çela peut paraître rapide comme l'éclair par rapport à votre PC mais vous couvrez beaucoup de terrain en 15 secondes lorsque vous êtes a bord d’une fusée…

Ci-dessous, un ordinateur ...

L'équipe en charge d'Orion et la Navy viennent de tester une nouvelle procédure de récupération d'un module test d'Orion dans l'immense piscine du Neutral Buoyancy Lab (NBL) près du Centre spatial Johnson, à Houston.

La cellule FAST (pour Final Assembly and System Testing) est l'endroit du bâtiment appelé "Operations & Checkout Building" où les modules d’équipage et de service sont assemblés avant leur sortie.

Ici, vous apercevez le module Orion positionné au-dessus du Module de Service juste avant leur accouplement. Les techniciens aident aux étapes finales d'alignement, une fois le module d'équipage presque en contact avec le module de service.

Les étapes suivantes consisteront a connecter l'énergie et les fluides entre le CM (Crew Module) et le SM (Service Module) puis les boulonner fermement entre-eux. Ensuite une interface pour l'énergie et les fluides, appelée ombilical, sera installée sur le vaisseau spatial.

Une série exhaustive de tests de fréquences électriques, d'avionique et de radio suivra.

Une fois ces tests terminés, les protections du CM (backshell tiles) et le FCB (Forward Bay Cover) seront installés, le tout s'accouplera à l'adaptateur du 2 ème étage de la Delta IV Heavy puis sera transféré au Center Payload Hazardous Servicing Facility où il sera alimenté et viabilisé.

Le LAS (Launch Abort System) sera alors fixé au-dessus de l'ensemble et le tout déplacé vers la rampe de lancement 37 pour son intégration avec la fusée Delta IV Heavy.

Dans quelques mois, la NASA enverra un nouvel engin spatial dans l'espace pour la première fois. Et ici sur terre, le Centre de Commande de Houston sera « à la barre ».

C'est une étape à laquelle l'équipe de contrôle de vol de Mike Sarafin (directeur du vol EFT-1) d'environ deux douzaines de personnes se prépare depuis deux ans et cette semaine ils ont participé à une simulation conjointe avec l'Équipe d'Administration de Mission (Mission Management Team), le Centre de Contrôle de Lancement et d'Essai (Test and Launch Control Center) et l'Équipe de Soutien d’Ingénierie (Engineering Support Team), situés au Centre spatial Kennedy en Floride. En couvrant le pré-lancement et les phases orbitales de la mission, les équipes ont dû gérer des problèmes qui pourraient exiger des décisions en temps réel avant et pendant la mission réelle.

Sans équipage à bord d'Orion pour les deux premières missions, les contrôleurs de vol seront les yeux et les oreilles qui contrôleront la santé et le statut de l'engin spatial. Si quelque chose tourne mal, ce sera à eux de le gérer et d'y remédier. Ce n'est pas vraiment un nouveau concept pour ces contrôleurs qui, tous, ont acquis de l'expérience aux consoles de contrôle de vol des navettes spatiales.

Mais cela ne ressemblera pas tout à fait aux précédentes missions qu’ils ont effectuées.

“Les mathématiques sont toujours des mathématiques, l'ingénierie, toujours de l'ingénierie et la physique, toujours de la physique,” a dit Sarafin. “Mais les sous-systèmes de l’engin spatial, son design et ses capacités sont tous différents. Nous avons donc dû repartir de zéro et construire nos propres procédures.”

Ils l'ont fait avec l'aide du Centre de Commande d’Ingénierie qui vient tout juste de terminer la modernisation des trois des salles de commande de vol principales.

Les essais et tests ont quand même révélé quelques problèmes de logiciel de vol que l'équipe a été en mesure de solutionner. Ils ont fait des simulations, testé de nouveaux instruments et vérifié que les données d’Orion pourraient, avec succès, être transmises aux contrôleurs de mission. Tout n’est pas encore prêt mais, Jimmy Spivey (directeur du Mission Operations Exploration Office) et Sarafin assurent que l'équipe sera prête à temps pour le lancement.