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Orion Artémis 1 devient un article de test environnemental
De la Floride à la Lune et retour, le vaisseau spatial Orion est de nouveau en mouvement. Le module équipage qui a volé plus de 2 millions de kilomètres au cours de la mission Artemis 1 se prépare pour sa prochaine destination, le Neil Armstrong Test Facility de la Nasa à Sandusky dans l'Ohio.
Les techniciens, à l'intérieur du Multi-Payload Processing Facility au Kennedy Space Center, utilisent une grue pour soulever le vaisseau spatial dans l'appareil de transport de module d'équipage en préparation de son départ. Des ingénieurs l'utiliseront pour des tests de qualification afin de mieux comprendre comment Orion se comporterait en cas d'abandon de lancement ou de vol.
Après son amerrissage dans l'océan Pacifique, ce vaisseau spatial est retourné au KSC en décembre 2022. Ces composants ayant été programmés pour être réutilisés sur Artémis II, ils ont été retirés et le module d'équipage a été reconfiguré pour servir de maquette de test. Les essais de fonction du module d'équipage étant maintenant terminés, l'article d'essai a été préparé pour son transport avec sa coque arrière et sa trappe latérale.
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La réutilisation des pièces d’Orion Artemis 1
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Une fois Orion Artemis 1 revenu sur Terre, les équipes du Systèmes d'exploration au sol (EGS pour Exploration Ground Systems) a utilisé une configuration de transport unique, avec une remorque spécialisée et un itinéraire soigneusement cartographié qui nécessite des permis spéciaux d'État et, parfois, des horaires spécifiques dans lesquelles le vaisseau spatial peut voyager le long des routes nationales, ceci afin de minimiser l'impact sur le trafic.
Et une fois arrivé en Floride dès décembre 2022, l'équipe a immédiatement commencé ses activités de mise hors service et de démontage.
Dix parties du vaisseau spatial Artemis 1 seront utilisées sur l'Orion qui transportera les astronautes vers la Lune lors d'Artemis 2.
"Dès qu'Orion est arrivé en Floride, nous avons commencé le processus de démontage, d'inspection et de remise à neuf de ces 10 pièces pour les certifier pour le vol et les intégrer dans le prochain Orion", a déclaré Nathan Varn, directeur ATLO (Assembly, Test, and Launch Operations) d’Orion au KSC, Lockheed Martin. "Notre équipe a mis en place des systèmes et des processus pour accomplir tout cela aussi efficacement que possible."
L'un des éléments clés qui rend cela efficace est un système de suivi unique. Construit dans le cadre d'un partenariat entre la division Space de Lockheed Martin, responsable de la construction d'Orion, et la division Rotary and Mission Systems, qui possède une profonde expertise en logistique, il s'agit d'un système complet qui permettra à la NASA et à Lockheed Martin de suivre chacune de ces 10 pièces : leur emplacement physique, les ordres de travail pour les remises à neuf, le cycle de vie des pièces et autres marqueurs clés.
La dernière étape consistera à certifier à nouveau la pièce pour voler, puis à l'installer sur le nouveau véhicule Orion pour Artemis 2.
Les dix parties du vaisseau spatial Orion Artemis 1 qui seront utilisées sont :
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- 4 antennes multiéléments: lien de communication principal de données et de voix pour les astronautes lors de toutes les phases de la mission.
- 3 unités de mesure inertielle (OIMUs - Orion Inertial Measurement Units) : fourniture de données de mesure inertielle au système de navigation et de contrôle du véhicule.
- 1 récepteur GPS : utilisé à des fins de navigation (couplé aux données des OIMUs) pour déterminer la position d'Orion dans l'espace lorsqu'il est proche de la Terre.
- 1 Unité de traitement de la vision (VPU - Vision Processing Unit) : abrite le système de commandes de vol de secours pour l'exécution d'événements dynamiques critiques pour la mission et permet la récupération des ordinateurs de commande de vol principaux. Il fournit également le stockage des données opérationnelles de mission à haut débit.
- 1 siège équipage : celui utilisé par le Commandant « Moonikin Campos ».
En fait, le processus de réutilisation d'Artemis 1 servira de guide pour les futures missions. Cinq composants d'Orion d'Artemis 1 seront également réutilisés sur Artemis 3 - ceux-ci incluent plusieurs composants de localisation et de communication tels que le deuxième récepteur GPS, une balise tri-bande, deux processeurs de bande de base en bande s et deux transpondeurs en bande s.
Le processus de réutilisation des composants individuels d'Artemis 1 évoluera jusqu'à la réutilisation de 500 pièces d'Artemis 2 et servira de tremplin vers la réutilisation de modules - un assemblage de plusieurs composants - d'un véhicule à l'autre. Avec la réutilisation de ces modules, Artemis 3 est configuré pour réutiliser plus de 5 000 de ses composants.
Mais le parcours du module d'équipage d’Artemis 1 est loin d'être terminé, une fois ses 10 composants supprimés. Des travaux sont actuellement en cours au KSC pour le préparer à sa seconde vie en tant qu' « Orion Environmental Test Article » (ETA – Maquette de Test Environnemental). Une fois la capsule nettoyée, vérifiée et équipée d'instruments, elle sera expédiée au NASA Armstrong Test Facility à Sandusky, Ohio, pour subir le dernier test environnemental majeur requis pour prouver qu'Orion est prêt à faire voler un équipage. Elle y subira des tests acoustiques et de vibrations, simulant un abandon au lancement, afin de prouver ses capacités à résister à un environnement aussi pénible.
Premières inspections d'Orion Artemis 1
Depuis son retour au Kennedy Space Center le 30 décembre dernier, Orion Artemis 1 a été installé au Multi-Payload Processing Facility. Encore positionné sur son support de transport, des techniciens, sous le module de l'équipage, examinent de près le bouclier thermique, qui a enduré des températures proches de 3000°C lors de la rentrée dans l'atmosphère terrestre. Plus tard, ce bouclier sera retiré du vaisseau spatial et transporté dans une autre installation pour des inspections plus détaillées.
Les équipes inspectent également les fenêtres de la capsule ainsi que la protection thermique sur les panneaux de la coque arrière qui recouvrent le vaisseau spatial pour le protéger des conditions difficiles à la fois dans l'espace et lors de la rentrée à grande vitesse et à haute température.
Au-dessus de la capsule se trouve le système de redressement du module d'équipage, dégonflé, qui consiste en un groupe de cinq coussins gonflables qui permettent de redresser la capsule après l'amerrissage et qui ont été dégonflés avant le transport vers Le KSC. Toujours dans l'allée de transfert du Multi-Payload Processing Facility, les ingénieurs ont également retiré les boîtiers d’avionique externes. Par la suite, des techniciens prélèveront des échantillons d'air dans la capsule avant de la positionner dans un support de service qui rendra possible l’accès à l'intérieur. Lors de l'ouverture de la trappe, les techniciens retireront les boîtiers d’avionique internes et les charges utiles. Après inspections et tests détaillés, ces boîtiers seront réutilisés pour la mission Artemis 2.
La maintenance se poursuivra dans les mois à venir avec le retrait des produits dangereux qui restent à bord. Une fois terminé, le vaisseau spatial se rendra au Neil Armstrong Test Facility du Glenn Research Center dans l’Ohio pour des tests de vibrations acoustiques et autres tests environnementaux.
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11 janvier 2023 : La désinstallation des composants qui seront réutilisés sur Artemis 2 a débuté dans le MPPF du KSC.
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Orion Artemis1 déchargé de l'USS Portland.
Les membres de l'équipe du programme « Exploration Ground Systems » de la NASA ont réussi à retirer le vaisseau spatial Orion Artemis 1 de l'USS Portland le 14 décembre, une fois le navire accosté à la base navale américaine de San Diego, la veille.
Les ingénieurs effectueront des inspections autour des fenêtres du vaisseau spatial avant d'installer des couvertures rigides et de dégonfler entièrement les cinq airbags du système de redressement du module d'équipage en vue de la dernière étape du voyage terrestre d'Orion où Il sera chargé sur un camion et ramené au Kennedy Space Center en Floride pour une analyse post- vol.
Avant son départ, les équipes ouvriront l'écoutille d'Orion dans le cadre des préparatifs de son voyage et retireront la charge utile « Biology Experiment-1 » qui a volé à bord. L'expérience consistait à utiliser des graines de plantes, des champignons, des levures et des algues pour étudier les effets du rayonnement spatial avant d'envoyer des humains sur la Lune et, éventuellement, sur Mars. Le retrait de la charge utile avant le retour d'Orion à Kennedy permet aux scientifiques de commencer leurs analyses avant que les échantillons ne commencent à se dégrader.
Une fois arrivé à Kennedy, Orion sera livré à l'installation de traitement des charges utiles (MPPF - Multi-Payload Processing Facility) où elles seront retirées, ainsi que son bouclier thermique et d'autres éléments pour analyse.
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31 décembre 2022 :
Orion est arrivé le 30 décembre au KSC et stocké à l'intérieur du MPPF (Multi-Payload Processing Facility). Dès le début de l'année prochaine, les analyses post-vol débuteront.
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Succès de la mission Artemis 1
Après l'amerrissage réussi d'Orion dans l'océan Pacifique à l'ouest de la Basse-Californie à 17h40 UTC le 11 décembre, les contrôleurs de vol du Mission Control au Johnson Space Center de la NASA à Houston ont passé environ deux heures à effectuer des tests en eau libre pour recueillir des données supplémentaires sur le vaisseau spatial, y compris sur ses propriétés thermiques après avoir enduré l’intense chaleur de la rentrée dans l'atmosphère terrestre. Les premiers retours d’analyse montrent d’ailleurs que le bouclier thermique s’est comporté comme prévu.
Le personnel de récupération a également passé du temps à prendre des images détaillées du vaisseau spatial avant de commencer à tirer la capsule sur le pont immergé de l'USS Portland.
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Le processus de récupération impliquait des plongeurs attachant un câble appelé « ligne de treuil » et plusieurs lignes de tension supplémentaires reliées au module d’équipage. Un treuil a ensuite été utilisé pour tirer Orion dans un berceau spécialement conçu à l'intérieur du pont du navire et les autres lignes ont été utilisées pour contrôler son mouvement. L'équipe de récupération se compose de personnel et d'actifs du département américain de la Défense, y compris des spécialistes plongeurs de la Marine et des spécialistes météo de la Space Force, ainsi que des ingénieurs et des techniciens du Kennedy Space Center en Floride, du Johnson Space Center à Houston et de Lockheed Martin Space Operations.
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Orion devrait arriver à la base navale américaine de San Diego aujourd’hui 13 décembre et être déchargé le 15 puis envoyé au centre spatial Kennedy pour inspection. Là-bas, les techniciens inspecteront minutieusement Orion, récupérant les données enregistrées à bord ainsi que les charges utiles, et autres.
Les « ballotements de propergol »
Ce 7 décembre, jour de vol 22, les ingénieurs et contrôleurs de vol continuent de tester le vaisseau spatial et ses systèmes. Ils ont, entre autres, effectués le second test appelé « ballottements de propergol », prévus pendant les parties les plus calmes de la mission.
Les mouvements du propergol, ou clapot/ballottement (slosh en anglais), sont difficiles à modéliser sur Terre car le liquide se déplace différemment à l’intérieur des réservoirs dans l'espace ou sur Terre, en raison de l'absence de gravité.
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Ces « clapots » ont déjà été étudiés dans la Station spatiale internationale grâce à l’expérience SPHERES (Synchronized Position Hold, Engage, Reorient, Experimental Satellites) réalisée par Thomas Pesquet en 2017 et Alexander Gerst en 2018. En effet, le ballottement de liquide à l'intérieur d'un réservoir de carburant partiellement rempli peut modifier sa trajectoire, tout comme lorsqu’on projette une bouteille d'eau à moitié remplie dans les airs.
Ci-dessous, Thomas Pesquet travaillant dans le laboratoire Kibo de l'ISS pour vérifier le comportement des fluides en apesanteur.
Ces essais à bord d’Artemis 1 ont donc consisté à allumer les propulseurs du système de contrôle de réaction, situés sur les côtés du module de service, avec les réservoirs de propergol remplis à différents niveaux. Le premier test a été effectué le huitième jour de vol, après le premier survol de la Lune. Environ 5470 kg de propergol ont été utilisés, soit 98 kg de moins que prévu avant le lancement.
Les ingénieurs compareront les effets que les liquides, ballotant dans leurs réservoirs, ont sur le cap et l'orientation du vaisseau spatial à différents points de la mission, avec différents niveaux de propergol à bord, alors qu'Orion se déplace dans l'espace.
Orion de retour vers la Terre
Hier 5 décembre à 16h43 UTC, le module de service européen d’Orion a déclenché son moteur principal à moins de 127 km de la surface de la Lune pour mettre le vaisseau spatial Artemis sur une trajectoire de retour vers la Terre.
La mise à feu effectuée pour ce retour était la plus longue et la plus puissante que le module de service européen ait réalisée, et la dernière de cette envergure avant la fin de la mission Artemis 1.
« Orion et le module de service européen ont dépassé les attentes depuis le début », a déclaré le chef de mission de l'ESA, Philippe Deloo, « les quatre panneaux solaires ont produit 15 % d'énergie en plus tandis que nous consommions moins d'électricité que prévu en raison d’une moindre fluctuation de température du vaisseau spatial. »
« Il y a eu quelques problèmes mineurs qui sont communs pour un premier vol d'essai mais Orion est conçu selon les spécifications les plus élevées avec des sécurités et des sauvegardes. Grâce à l'ingénierie et au travail acharné des équipes de contrôle de vol du Johnson Space Center de la NASA et de la salle d'évaluation de mission de l'ESA à l'ESTEC, aux Pays-Bas, la mission Artemis 1 s'est déroulée sans heurts jusqu'à présent. »
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La plus longue mise à feu de la mission Artemis s'est produite alors qu'Orion naviguait derrière la Lune et n'était plus en contact avec le contrôle au sol. Le tir de trois minutes et 26 secondes a accéléré Orion de 1054 km/h, utilisant la gravité de la Lune pour le renvoyer vers la Terre.
Le vaisseau spatial a passé une demi-heure sans pouvoir être en contact avec la terre car la Lune bloquait tous les signaux. D’ailleurs, l'ESA travaille sur le projet « Moonlight » afin de créer une couverture de navigation et de communication par satellite autour de la Lune, ce qui réduirait ou éviterait totalement cette perte de signaux.
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Orion est maintenant bel et bien sur le chemin du retour. La mission Artemis 1 doit maintenant tester une rentrée et un amerrissage à des vitesses jamais tentées auparavant, qui verra Orion entrer dans notre atmosphère à 39 590 km/h, 30% plus rapide que le retour d'un vaisseau de la Station spatiale internationale.
Le module de service européen n'a que trois corrections d'orbite mineures prévues au cours des six prochains jours de croisière vers la Terre. Moins d'une heure avant l'amerrissage du 11 décembre, Orion se séparera du module de service européen et de l’adaptateur du module d'équipage, ces derniers brûlant dans l'atmosphère, leur mission terminée.
Artemis 1 : L'évaluation initiale montre d'excellentes performances pour la fusée lunaire
Le SLS a fonctionné avec précision, répondant ou dépassant toutes les attentes lors de son premier lancement sur Artemis 1. La fusée la plus puissante du monde a mis le vaisseau spatial Orion sur la bonne trajectoire pour un voyage au-delà de la Lune et retour, et a jeté les bases de la première mission avec des astronautes sur Artemis 2 et du retour de l'humanité sur la surface lunaire à partir d'Artemis 3.
"Le premier lancement du Space Launch System était tout simplement époustouflant", a déclaré Mike Sarafin, responsable des missions Artemis. "Alors que notre mission avec Orion est toujours en cours et que nous continuons à apprendre au cours de ce vol, les systèmes de la fusée ont fonctionné comme conçu et comme prévu."
Les deux boosters d'appoint chargés de produire plus de 3200 tonnes de poussée au décollage ont atteint leur objectif de performance, aidant la fusée et le vaisseau spatial à parcourir plus de 43 km depuis son site de lancement au Kennedy Space Center en Floride et à atteindre une vitesse d'environ 6500 km/h en un peu plus de deux minutes, avant qu’ils ne se séparent. Aucun problème n'a été signalé sur aucun des sous-systèmes des boosters, y compris son avionique et son système de contrôle de vecteur de poussée utilisé pour la direction.
L'analyse montre que l'étage central de la fusée et les quatre moteurs RS-25, qui ont brûlé les 3 millions de litres de combustible de l'étage en un peu plus de huit minutes, ont répondu à toutes les attentes lors du lancement ainsi que dans les dernières minutes du compte à rebours avant le décollage, lorsque les ordinateurs de vol et les logiciels sont sous contrôle et lors des nombreux événements dynamiques, impliquant la pressurisation des réservoirs, le démarrage des moteurs et l'allumage des boosters, qui se succèdent rapidement.
La méga fusée a livré Orion à environ 5 km de son altitude orbitale prévue de 1800 par 30 km, bien dans la plage requise pour la mission, à une vitesse d'environ 28000 km/h. L'analyse montre que l'ascension de la fusée et les logiciels ont également fonctionné comme prévu.
L'étage intermédiaire de propulsion cryogénique ICPS, utilisé pour effectuer deux allumages au cours de la mission pour d'abord relever l'orbite d'Orion puis propulser le vaisseau spatial vers la Lune, s'est déroulé exactement comme prévu. L’unique moteur RL-10, qui a propulsé avec succès plusieurs missions sur nombre de planètes du système solaire et dans l'espace interstellaire au cours de ses plus de 50 ans de fonctionnement, a établi un record de durée de combustion unique, fonctionnant pendant plus de 18 minutes pour régler Orion précisément lors de son périple de plusieurs jours afin d’intercepter le voisin céleste le plus proche de la Terre.
"Les performances ont diminué de moins de 0,3% dans tous les cas", a déclaré Sarafin.
Les ingénieurs continueront d’effectuer une analyse plus détaillée des performances du système de lancement spatial au cours des prochains mois alors que l'agence continue de progresser dans la construction et l'assemblage d'éléments pour la fusée pour Artemis 2 et les suivantes.
Artemis 1 est de retour sur le pad 39B
Après une première tentative de lancement annulée le 29 août (défaut d’un capteur de température sur un des 4 moteurs principaux) puis une seconde le 3 septembre (fuite d'hydrogène dans la connexion entre l'étage central de la fusée et sa plate-forme de lancement mobile), la fusée lunaire de la NASA est revenue sur sa rampe de lancement en Floride vendredi 4 novembre, prête pour une série d'opportunités d’un lancement nocturne à partir du 14.
Le transporteur à chenilles de la NASA a donc commencé à déplacer la fusée hors du VAB à 03h17 UTC vendredi 4. L’ensemble de 9700 tonnes – comprenant la fusée, sa plate-forme de lancement et le transporteur – a couvert la distance de 6,8 kilomètres entre le VAB et le pad 39B en environ 11 heures.
Après avoir monté la rampe qui donne accès au complexe de lancement, le transporteur (ou CT pour Crawler Transporter) s'est positionné directement au-dessus de la tranchée d’évacuation des flammes et a abaissé la plate-forme de lancement mobile du SLS sur ses socles. La NASA a déclaré la plate-forme de lancement mobile "officiellement installée" sur la rampe de lancement à 14h07 UTC vendredi.
Contrairement aux comptes à rebours précédents, les trois prochaines opportunités de lancement d'Artemis 1 se feront de nuit, les limitations de trajectoire et la position de la lune par rapport à la Terre déterminant le moment où la mission peut être lancée.
La fenêtre de lancement du lundi 14 novembre s'ouvre à 05 h 07 UTC et dure 69 minutes avec des opportunités de lancement de secours les 16 et 19 novembre, également avec des fenêtres de lancement en milieu de nuit. La fenêtre du 12 ne sera pas utilisée car jugée trop courte (24 minutes).
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Les responsables des opérations préfèrent bien sûr lancer à la lumière du jour, mais « ce n'est pas une exigence », a déclaré Jim Free, administrateur associé de la NASA pour le développement des systèmes d'exploration car la NASA dispose de nombreuses caméras sur la rampe de lancement et de trackers à longue portée, y compris des caméras infrarouges. La fusée lunaire elle-même dispose également de caméras embarquées pour capturer des vues lors de la montée dans l'espace.
La prochaine opportunité avec une fenêtre de lancement de jour est le 22 novembre, mais la Federal Aviation Administration exige que la NASA se retire de ses tentatives de lancement la majeure partie de la semaine de Thanksgiving, car le régulateur fédéral donne la priorité à l'espace aérien civil pendant la période chargée des voyages pour les vacances, aux alentours du Kennedy Space Center. La NASA pourrait potentiellement réessayer de lancer la mission Artemis 1 le 25 novembre, le lendemain de Thanksgiving.
Lors de son dernier passage dans le VAB, les techniciens ont réparé quelques dommages mineurs sur l'isolation en mousse et rechargé les batteries du vaisseau spatial Orion ainsi que celles situées dans l'étage central entre les réservoirs d'hydrogène liquide et d'oxygène liquide, de cinq des 10 petits CubeSats en covoiturage, remplacé les batteries des propulseurs situées sur leur partie avant et testé le FTS, le système de terminaison de vol, après avoir changé ses batteries.
D'autres tâches ont aussi été effectuées à l'intérieur du VAB comme la recharge et le remplacement des instruments de calcul de radiation dans le vaisseau Orion et un accéléromètre sur un siège d'équipage.
Si le vol d'essai Artemis 1 décolle le 14 novembre, le vaisseau spatial Orion effectuera un profil de mission de 25 jours et demi, avec un amerrissage dans l'océan Pacifique le 9 décembre.
9 novembre : Suite à la tempête tropicale Nicole qui sévit actuellement sur la côte atlantique sud des Etats-Unis, la NASA a décidé de repousser la prochaine tentative de lancement d'Artemis 1 du 14 au 16 novembre, à 06h04 UTC. Actuellement, les plus grands risques sur le pas de tir sont des vents violents qui ne devraient pas dépasser les capacités de résistance du SLS.
Suivez Orion en temps réel pendant la mission Artemis 1
Les données de trajectoire de la première mission du vaisseau spatial Orion autour de la Lune seront accessibles au public via le site Web « Artemis Real-time Orbit » de la NASA, également connu sous le nom d'AROW, permettant à toute personne ayant accès à Internet de suivre le vol d'Orion au fur et à mesure qu'il se produit et y télécharger les données de trajectoire du vol, appelées éphémérides.
Ces données d'éphémérides peuvent être utilisées pour suivre Orion avec votre propre application logicielle de vol spatial ou votre télescope. Elles peuvent également être utilisées pour créer un modèle physique, une animation, une visualisation, une application de suivi ou d'autres projets imaginables.
Ces données sont générées par le groupe Flight Dynamics Operations (FDO) du Mission Control Center au Johnson Space Center de la NASA à Houston. FDO est responsable des opérations de trajectoire d'Orion, en gardant une trace de l'endroit où se trouve le vaisseau spatial et vers où il se dirige. FDO utilise les données de suivi du Deep Space Network et des modèles prédictifs pour mettre à jour en permanence la trajectoire prévue, de sorte que l'équipe de contrôle de vol dispose de la meilleure estimation de trajectoire possible, essentielle pour atteindre les objectifs de la mission, maintenir les liaisons de communication, éclairer correctement les panneaux solaires, ajuster la trajectoire, etc.
Les liens au bas de cet article contiendront les éphémérides publiées les plus récentes, dans la norme Orbital Ephemeris Message (OEM) du Comité consultatif pour les systèmes de données spatiales (CCSDS) - un fichier texte contenant un en-tête, des métadonnées, des informations explicatives et des données d'éphéméride, disponible au format de fichier .txt.
Après l'en-tête OEM, les vecteurs d'état d'Orion - des données décrivant exactement où Orion se trouve dans l'espace et comment il se déplace - sont répertoriées à des intervalles de quatre minutes jusqu'à l'interface d'entrée à la fin de mission. Lors des manœuvres de trajectoire, les vecteurs d'état sont signalés à intervalles de deux secondes. Chaque vecteur d'état répertorie l'heure en temps universel coordonné (UTC), la position X, Y et Z en km et la vitesse X, Y et Z en km/s.
Les OEM seront accessibles au public après la séparation d'Orion de l'ICPS, qui donnera au vaisseau spatial la poussée nécessaire dans l’espace pour voler au-delà de la Lune. Les données d'entrée seront également disponibles pour le retour d'Orion sur Terre.
Suivez Orion pendant Artemis 1 sur :
https://www.nasa.gov/specials/trackartemis/
Consultez les dernières éphémérides sur :
https://www.nasa.gov/feature/track-nasa-s-artemis-i-mission-in-real-time
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