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Un mariage très spécial a eu lieu dans la salle blanche d'Airbus à Brême
Un moteur déjà utilisé du système de manœuvre orbitale de la navette spatiale américaine (OMS-E) s'est uni avec le module de service européen de l'ESA actuellement en cours d'assemblage à Brême.
Ce moteur fournira la poussée principale pendant le voyage d'Orion vers la lune. C'est l'un des 33 moteurs déjà installés. Outre l'OMS-E, il y a 8 propulseurs auxiliaires et 24 propulseurs de contrôle d'attitude. Ce moteur a déjà effectué 19 missions pour la navette et est maintenant prêt pour sa dernière mission.
Avec cet assemblage tous les moteurs sont maintenant intégrés dans l'ESM d'Orion. Les photos montrent les équipes réunies d'Airbus, d'ArianeGroup et de la NASA lors de l'intégration du moteur.
Des réservoirs et des panneaux solaires pour l’ESM
Le module de service européen a franchi une étape importante ces dernières semaines avec l'installation de ses réservoirs de carburant et les tests de ses panneaux solaires.
Les grands réservoirs qui fourniront le propergol pour le vaisseau spatial sont maintenant bien ajustés à l'intérieur du vaisseau spatial, dans le bâtiment d’assemblage d’Airbus à Brême en Allemagne.
Les quatre réservoirs contiennent chacun environ 2 000 litres de propergol. Dans le vide spatial, il n'y a pas d'air, alors les réservoirs de carburant des engins spatiaux sont remplis d’oxydant et de carburant qui, une fois mélangés, s’enflamment et fournissent la poussée nécessaire.
Les deux ensembles de réservoirs sont reliés par des conduites complexes vers les 33 moteurs. Des capteurs et des ordinateurs contrôlent le système.
Le module de service européen est un petit mais complexe engin spatial rempli d'équipements. Les grands réservoirs ont donc été installés en dernier pour permettre aux techniciens de disposer de plus de place pour travailler. Thierry Kachler, responsable de la propulsion à ESA pour Orion, a déclaré : «L'installation des réservoirs fut une réussite et un grand pas vers le début des essais d'acceptation finaux en Europe ».
Pendant ce temps, les panneaux solaires qui fourniront l'électricité à Orion sont testés au « Technical heart » de l’ESA, aux Pays-Bas. Repliés sous la coiffe, ces fragiles panneaux solaires devront survivre au lancement à bord du SLS. Une fois libérés de la fusée, ils se déplieront et se tourneront vers le Soleil pour fournir de l'énergie.
Pour s'assurer qu’ils fonctionneront après le lancement, les ingénieurs de l'ESA les soumettent à des tests rigoureux qui dépassent de loin ce qu'ils subiront le jour du lancement. Cela consiste à les faire vibrer sur une table tremblante et les placer devant d’énormes enceintes acoustiques qui recréent les conditions de lancement. Une fois ces tests réussis, ils pourront être envoyés à Brême pour rejoindre le module de service ESM.
Celui-ci doit être livré aux Etats-Unis cet été pour d'autres tests et son intégration avec l'adaptateur du module d'équipage.
16 mai 2018
Après le succès des tests de vibration et acoustique, les ailes ont été déplacées dans une salle blanche d'Airbus à Leiden, aux Pays-Bas, pour des tests de déploiement.
Les ailes solaires sont repliées pour le lancement, mais doivent se déployer une fois le vaisseau dans l'espace pour pouvoir convertir les rayons solaires en électricité.
Les ailes imagées ici se sont déployées en moins de deux minutes, bien en dessous des 5 minutes requises. Grâce à un interrupteur, des couteaux thermiques ont été mis sous tension, coupant les câbles de retenue et libérant les maintiens par paires.
Des avancées sur EM-1 mais toujours des retards...
Le 26 mars, lors du conseil consultatif de la NASA, les responsables pour l’Exploration Humaine de la NASA ont fourni des informations sur le développement, les tests et les préparatifs du premier vol du vaisseau spatial Orion et du SLS qui devraient être lancés en 2020.
Mais la construction du core central du SLS et de l’ESM européen a d’ores et déjà pris 3 mois de retard.
En effet, le premier ESM de vol (FM-1 pour Flight Model-1) est en cours de montage chez d'Airbus Defence & Space à Brême, en Allemagne. Il devait être expédié KSC en avril pour commencer son intégration avec les autres éléments d’Orion, à savoir le Crew Module (CM) et le Crew Module Adapter (CMA) mais des problèmes de fabrication, de production et de montage ont ralenti les travaux d'assemblage et de test du FM-1 avant son expédition sur le site de lancement. On estime actuellement que le module n’arrivera au KSC qu’en juin. Mais ce retard aurait tendance à diminuer, maintenant que tout le matériel est disponible et prêt au montage.
Les deux photos ci-dessus et ci-contre montrent d’ailleurs que l’installation des réservoirs de propergols et du moteur du système de manœuvre orbital (OMS-E) a commencé.
Les différents jalons à venir pour l'ESM
Une fois les 3 éléments principaux assemblés (CM, CMA et ESM), le vaisseau partira à Plum Brook Station, le Centre de recherche Glenn de la NASA à Cleveland, Ohio, pour y subir une série de tests avant de retourner au KSC pour les préparations du lancement final. L’arrivée de l’ESM en avril devait coïncider avec le départ à Plum Brook Station en fin d’année pour un retour au KSC en mai 2019.
En conséquence, l’assemblage ESM - CMA est maintenant prévu pour juillet, l'accouplement du CM au module de service entièrement assemblé (ESM – CMA) pour décembre et l’expédition vers Plum Brook Station pour février prochain.
Les différents jalons à venir pour Orion
Le premier étage central du SLS, Core Stage-1 (CS-1), est en construction au Michoud Assembly Facility (MAF) à la Nouvelle-Orléans en Louisiane. Son assemblage devrait être terminé pour la fin d’année - début 2019 puis il sera expédié au Centre Stennis pour y être soumis à un test appelé “Green Run” : Fixé sur le banc d'essai B-2, ce 1er étage subira toutes sortes de tests qui consisteront en une première mise en froid, un premier remplissage en ergols et un premier allumage des 4 moteurs RS 25 durant 8 minutes.
Les moteurs sont l'un des seuls éléments éprouvés en vol et les tests seront axés sur la validation des performances de l’étage et de ses éléments, tels que le compte à rebours et le séquencement, les opérations du système de propulsion, le contrôle vectoriel…
Le calendrier prévoyait l'achèvement de l'assemblage et de l'intégration de tout le matériel dans la section moteur en mai de cette année, mais le travail a pris du retard suite à des problèmes de contamination, résolus depuis et le mois d’août parait le plus probable pour la fin de cet assemblage.
Après une période de remise en état suite aux tests sur le banc d'essai, le CS-1 sera rechargé sur la péniche Pegasus pour un voyage vers le KSC, où il devrait arriver en juin 2019 afin de débuter les préparatifs de lancement. La NASA estime qu'il y a donc un risque de trois à quatre mois de retard pour que le core central atteigne ses jalons «prêts à être livrés à Stennis» et «à quai au KSC». Le lancement d’EM-1 ne peut donc être envisagé qu’au minimum en juin 2020.
"Green -run"
Autre problème, et pas des moindres, le risque d'impact sur les tuyères des moteurs RS-25 pendant le décollage des pièces de l’« obturateur de buse » (nozzle plugs) des propulseurs d’appoint SRB qui se brisent et sortent de la tuyère lors de l'allumage du booster. Ces obturateurs protègent l'intérieur des boosters contre les différences de pression des quatre RS-25 situés à proximité, dès lors qu’ils s’allument, six secondes environ avant les SRB.
Les moteurs RS-25 et les tuyères des SRB étant beaucoup plus rapprochés sur le SLS que sur la navette spatiale, ces débris risquent de frapper le mur d’eau anti-bruit et vibrations et donc rebondir sur les tuyères des RS25… Sale journée !
Les études qui débutent à peine, se portent donc sur la modification de l’angle des buses qui envoient l’eau afin d’éloigner les débris loin des moteurs et aussi sur un nouveau design des obturateurs.
Pendant ce temps, un jumeau de tout l’ensemble Orion appelé STA pour Structural Test Article a été construit pour être testé avant le premier lancement.
La «pile combinée» du Module d’équipage CM, de l'ESM, du CMA, du LAS, du cône de l'adaptateur du module de service et de l’adaptateur d’étage d’Orion OSA sont actuellement testés pour couvrir les aspects d'EM-1 et la mission EM-2, qui sera le premier vol Orion avec équipage. Les éléments sont testés dans différentes configurations de vol pour vérifier et valider les modèles de charges analytiques.
Enfin, les « STA » de l’étage central du SLS sont en cours de test au MSFC. Les essais de la section moteur ont été achevés plus tôt cette année et celui de l’intertank est en cours de chargement dans son banc d'essai pour des tests qui débuteront à la fin de l'été.
Les deux STA restantes pour les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène liquides devraient être livrées au MSFC en septembre et en octobre prochain pour des essais qui débuteront début 2019.
Tests thermiques d’Orion EM-1 et de ses systèmes passés avec succès
Lors de son voyage, Orion subira des températures chaudes et froides extrêmes allant jusqu’à 2800° pendant son retour dans l’atmosphère terrestre.
Au « Neil Armstrong Operations and Checkout Building » le vaisseau a donc subi un cycle de tests thermiques à l'intérieur d'une chambre spécialement construite dans la grande baie. Durant cinq jours consécutifs et supervisé par des ingénieurs de la NASA et de Lockheed Martin, le module est rapidement passé d’un cycle de températures chaudes et froides afin de le soumettre à une contrainte thermique et de garantir la qualité du vaisseau et de ses sous-systèmes. Le cycle des températures a varié de -1.6 à +54°C pendant 105 heures.
« Notre objectif a été d'exposer le véhicule à des changements rapides de température pour voir comment Orion et ses systèmes fonctionnent » a déclaré Rafael Garcia, responsable des tests et vérifications du programme Orion. « Quand le test a été terminé, nous n'avons trouvé aucun problème majeur, tous les systèmes se sont bien comportés. »
En effet, durant EM-1 la structure du module d'équipage d'Orion atteindra des températures allant de -150° à + 120°C en fonction de l'angle du Soleil, lors du trajet vers la Lune.
Tandis que les essais au KSC permettent de s'assurer qu'Orion est prêt pour EM-1, les installations de Plum Brook Station à Sandusky, Ohio peuvent simuler des conditions plus extrêmes et aider à valider la conception de l'engin spatial pour les futures missions. C’est pour cette raison qu’au début de l’année prochaine un test de cycles thermiques de l’ensemble Orion - ESM, ainsi que des tests d'interférences électromagnétiques et de compatibilités y seront réalisés.
Orion EM-1
L'Adaptateur d'étage Orion pour EM-1 est prêt.
Le 30 janvier 2018, les médias ont eu l'occasion de voir l' "Orion Stage Adapter" (OSA) du SLS dans le bâtiment 4708 au Marshall Space Flight Centre (MSFC).
Il est donc prêt maintenant à être transféré au centre spatial Kennedy en Floride à bord du Super Guppy de la NASA.
Les supports visibles tout autour à l'intérieur de l'adaptateur serviront de base à 13 petits satellites prévus de se déployer dans l'espace profond, en tant que charges utiles secondaires.
Présentation du patch de la mission EM-1
Le patch de la mission EM-1 représente le Space Launch System (SLS) transportant le vaisseau spatial Orion et décollant du pas de tir LC 39B du Kennedy Space Center à Cap Canaveral, en Floride. La forme triangulaire représente les trois principaux programmes qui composent cette mission, à savoir Orion, le SLS et les systèmes-sol (Exploration Ground Systems). Il constitue une forme classique des emblèmes des missions de la NASA remontant à l'ère de la navette.
Plusieurs éléments du design ont une signification symbolique pour ce vol historique. Le triangle en argent entourant le patch est un clin d'œil au vaisseau spatial Orion argenté, accouplé au module de service européen, qui parcourra les 65 000 km au-delà de la Lune dans l'espace lointain. La fusée orange et les flammes représentent la puissance de feu du SLS. Le décor est l'aire de lancement historique 39B, représenté par les trois tours anti foudre. Les trajectoires de la mission en rouge et bleue entourant la pleine lune blanche soulignent avec fierté le travail acharné, la tradition et le dévouement de cette mission américaine tout en rendant hommage au partenariat international de la NASA avec l'ESA (Agence spatiale européenne).
L'emblème Exploration Mission-1 a été conçu en collaboration avec les équipes travaillant pour les programmes Deep Space Exploration Systems, incluant Orion, le SLS et l’Exploration Ground Systems, situés au siège de la NASA à Washington, au Glenn Research Center à Cleveland, au Johnson Space Center à Houston, au Marshall Space Flight Centre à Huntsville, Alabama et au KSC.
Parce que la mission inaugurale du SLS et d'Orion est inhabitée, les équipes du programme ont eu l'occasion rare de concevoir le patch de la mission. Pour l’Exploration Mission-2, qui volera avec équipage, il sera conçu par le bureau des astronautes de la NASA avec l'aide de l'équipage qui volera lors de cette deuxième mission.
Derniers travaux sur l’adaptateur d'étage Orion - SLS
Les ingénieurs ont retourné l'adaptateur d’Orion - matériel de vol qui transportera aussi 13 petits satellites lors d’EM-1.
Le fait de pivoter cette partie qui permet d’adapter le vaisseau spatial au second étage de propulsion du SLS, l’ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage), autorise l’installation d’un « diaphragme », une barrière qui sépare le SLS d'Orion.
C’est l'une des dernières étapes de sa construction avant sa livraison par l’avion-cargo Guppy au Centre spatial Kennedy à Cape Canaveral, en Floride, pour préparer le lancement.
Là-bas, l'adaptateur construit au MSFC à Huntsville, en Alabama, sera installé entre Orion et l’ICPS, déjà sur place depuis 2017.
Livraison du PDE pour l’ESM
À mesure que le module de service d'Orion ESM est assemblé et testé chez Airbus à Brême, de plus en plus de sous-systèmes sont terminés et prêts à être intégrés.
33 moteurs assureront le voyage en toute sécurité d’Orion vers la lune et son retour vers la Terre. Pour faire fonctionner ce système de propulsion complexe, le « Propulsion Drive Electronics » - PDE - joue un rôle essentiel.
Ce boitier de « Commande électronique de propulsion » a été conçu, développé et construit par le département « Avionics Engineering and Design » d'Airbus D&S à Brême en Allemagne. Le chef de projet, Felix Rettig, se félicite de cette nouvelle livraison.
« Notre équipe a travaillé dur au cours des dernières années et maintenant c'est un grand moment de voir nos boîtiers électroniques prêts pour leur intégration dans un vaisseau spatial qui voyagera sur la Lune. Un très grand merci à toute l'équipe. »
« Le PDE est un élément central du système de propulsion » explique Felix Rettig. « Les boîtiers d'avionique contrôlent avec précision les 33 propulseurs de l’ESM et acquièrent les données de mesure pour plus d'une centaine de signaux de capteurs de pression et de température. »
L’ingénieur en chef de l'ESM d’Orion, Matthias Gronowski est, lui aussi, ravi de voir arriver cette livraison: « C'est génial de voir de plus en plus de pièces être livrées dans notre salle blanche pour l'assemblage, l'intégration et le test. »
Chaque module de service ESM sera équipé de deux boîtiers PDE pour la redondance et la tolérance aux pannes requises. Ils seront connectés au contrôleur de gestion des véhicules - Vehicle Management Controller - situé dans la capsule d'équipage du vaisseau spatial Orion et feront partie de l'ensemble du système de propulsion avec les moteurs, les réservoirs, les circuits de fluide et les capteurs.
Le logiciel des PDE a été développé au plus haut niveau des standards ESA et NASA, avec la mise en place d'un logiciel embarqué de catégorie A pour assurer une tolérance extrême aux pannes.
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.
