Artemis 1: pourquoi tant de reports ?

Publié par Adrien le 18/09/2022 à 09:00
Source: CNES
La fusée la plus puissante jamais conçue par l'Homme s'apprête à marquer le retour des astronautes sur la Lune: c'est le SLS (Space Launch System), un géant culminant à 98 m de hauteur, soit l'équivalent de Big Ben ou de la Statue de la Liberté. Pour autant, le mastodonte (Mastodonte est un terme ambigu en français. Les mastodontes sont des proboscidiens vivant au...) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...) est cloué sur le pas de tir depuis plusieurs semaines. Explications.

1er report de lancement (lundi 29/08)

Cause: un capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) de mesure de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) défaillant.

"Il faut tout d'abord comprendre que les carburants injectés dans les réservoirs du SLS sont extrêmement froids, de l'ordre de -253°C pour l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) et -182°C pour l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) liquide, explique Nathalie Girard, cheffe de projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) concepts avancés à la Direction des Lanceurs du CNES. Pourquoi des températures aussi basses ? Tout simplement parce que cela permet de les rendre liquides et donc assez denses pour créer la combustion souhaitée."

Quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) avant le lancement, on met progressivement les moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) puis tous les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) de la fusée (Fusée peut faire référence à :) à froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), de façon à habituer le tout aux températures extrêmes et éviter toute formation de bulles de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...). L'exercice est crucial: si les températures ne sont pas respectées scrupuleusement, les bulles de gaz pourraient faire exploser les moteurs dès leur démarrage sur le pas de tir. Or, ce jour-là, un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une...) de mesure placé à l'intérieur des moteurs de l'étage principal relevait des températures entre 15 et 20°C au-dessus des valeurs recherchées quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) avant le lancement. Les doutes des ingénieurs de la NASA étaient bien trop importants pour risquer un lancement dans ces conditions. Après vérification, d'autres capteurs de mesure ont montré que ce qu'indiquait ce capteur était physiquement impossible. Ce dernier n'était pas considéré comme fonctionnel pour le vol. La NASA se basera sur 5 autres capteurs lors des prochains essais.

2e report de lancement (samedi 03/09)

Cause: fuite d'hydrogène au niveau de la "liaison bord/sol" sur le connecteur de remplissage d'hydrogène.

"Après les investigations de ces derniers jours, l'origine de cette fuite semble provenir d'une erreur (humaine) de commande lors des remplissages des réservoirs, explique Nathalie Girard. Une surpression de 4 bars au lieu de 1 bar, bien que dans la limite de tolérance des composants, aurait endommagé le connecteur de remplissage d'hydrogène, créant ainsi une fuite de carburant qui n'a pas pu être résolu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) J." Un second report de lancement a été décidé par la NASA. Le joint du connecteur a été démonté il y a quelques jours et il apparait bien dégradé. Sur un autre connecteur, le joint était dans le même état. Tous 2 ont été remplacés.


La fusée SLS clouée sur son pas de tir.
Crédits: NASA. Nathalie Girard, cheffe de projet concepts avancés à la Direction des Lanceurs du CNES. Crédits: CNES.


Pour remettre les choses en perspectives, il est important de prendre conscience de la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) d'un tel lancement:

- Un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) de 489 critères doivent être scrupuleusement respectés pour qu'Artemis 1 décolle. Il suffit d'un critère non satisfaisant pour que le lancement soit reporté. Le critère le plus redouté est souvent la météo, qui n'était d'ailleurs pas très clémente lors des 2 premières tentatives de lancement.

- SLS est un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) dit très lourd: il possède une grande capacité de mise en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...). Il fait partie de la nouvelle génération de lanceur après plusieurs décennies, très complexe et qui n'a encore jamais "volé". C'est tout un panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs...) de compétences qu'il faut réapprendre.

- Comparaison avec la fusée Saturn V (Saturn V est la fusée spatiale qui a été utilisée par la NASA pour les...): la 1ere fusée Saturn V, lanceur des missions Apollo, a connu 17 dates de lancements sur une période de 2 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) et demi, avant de pouvoir enfin décoller.

Les 1eres chronologies de lancement font partie intégrantes du développement et permettent aux équipes de récolter énormément de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...), cruciales pour les prochains vols habités des missions Artemis 2 et 3. C'est encore la période d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus...).

La Lune, c'est pour quand ?

Lors de la conférence de presse de la NASA du 08/09, 2 créneaux ont été évoqués comme des options envisageables:
- 23/09: 12h47 (heures françaises), fenêtre de tir (Une fenêtre de tir en astronautique est la période pendant laquelle les conditions...) de 2h. Retour sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) prévu le 18/10 (finalement abandonné).
- 27/09: 17h37 (heures françaises), fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan...) de tir de 1h10. Retour sur Terre prévu le 05/11.

La viabilité du créneau de lancement (Un créneau de lancement, dans le domaine de l'astronautique, est la période comprenant une ou...) du 27/09 dépend de 3 facteurs:

- Le bon déroulement du test de remplissage partiel (Le mot partiel peut être employé comme :) des réservoirs de carburant (test cryogénique), prévu le 17/09. L'idée est de tester les réparations tout en effectuant un remplissage à plus bas débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) et à plus basse pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) pour mieux gérer les éventuelles fuites.

- L'acceptation de la dérogation demandée par la NASA auprès de l'Eastern Range, responsable de la base de lancement (Une base de lancement, dans le domaine de l’astronautique, est un lieu où sont...) et de la certification des batteries du FTS (Flight Termination System). Le FTS est un système d'explosifs prêts à être déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) par la NASA dès lors que la fusée qui aura décollé se trouvera dans une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) dangereuse et imprévue. Le FTS est alimenté par des batteries autonomes qui doivent être rechargées hors du pas de tir au bout d'un certain temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Elles ne sont techniquement plus qualifié pour le vol depuis quelques jours. Si la dérogation pour continuer à les utiliser n'est pas acceptée, la NASA devra renvoyer le SLS dans le bâtiment d'assemblage pour recharger les batteries, ajoutant 3 semaines de délais, pour un lancement au 17/10.

- Comme toujours, la météo, qui devra être favorable: pas trop de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) (entre 53 et 72 km/h), pas de cellules orageuses, pas de pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état...).


Fusée SLS lors de sa préparation au VAB (Vehicule Assembly Building), son bâtiment d'assemblage, au Centre spatial Kennedy en mars 2022. Crédits: NASA.

Le saviez-vous ?

Pourquoi privilégier les réparations sur le pas de tir plutôt que de renvoyer SLS au VAB (Vehicule Assembly Building), au Centre spatial (Un Centre spatial est un lieu dédié à l'activité astronautique. Il peut...) Kennedy ?

- 1ere raison: sur le pas de tir, les équipes peuvent refaire des tests cryogéniques assez rapidement pour tester les réparations sur la liaison d'hydrogène. Une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de remplissage des deux réservoirs de l'étage principal et de l'étage supérieur en ergols. En d'autres termes: une petite répétition de type Wet Dress Rehearsal, ou WDR.

- 2e raison: Les aller-retours entre le pas de tir et le VAB sur le crawler créés des stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général...) intenses sur l'intégrité structurelle du lanceur SLS. Le but est d'éviter le plus possible les déplacements. Seuls 2 aller-retour sont encore possibles.

Les batteries FTS: des batteries autonomes, qualifiées pour 25 jours maximum entre charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) et utilisation. Au-delà des 25 jours, le lanceur est ramené au VAB pour faire recharger les batteries. La NASA a demandé l'autorisation de prolonger la certification des batteries à 40 jours supplémentaires. A noter qu'historiquement, les demandes de dérogation pour les batteries FTS ont été que très rarement acceptées...

Mise à jour: la date visée pour reposer le pied sur la Lune a été reporté à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) 2027. Crédits: CNES.

L'Europe embarque dans l'aventure artemis

La mission Artemis 1, est une mission d'essai décisive pour le retour des astronautes sur la Lune. A bord, le vaisseau Orion (en partie européen) accueillera les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) astronautes, il sera cette fois-ci occupé par 3 mannequins bardés de capteurs.

Contrairement au programme Apollo (Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 1961...) qui avait permis de poser le 1er pas sur la Lune en 1969, la NASA s'est, cette fois-ci davantage ouverte à la coopération. Ainsi,le module de service (Le module de service, appelé aussi plate-forme ou "bus" dans le jargon spatial rassemble les...) du vaisseau Orion (ESM pour European Service Module) embarque des sous-systèmes de l'ancien cargo de ravitaillement européen de l'ISS: l'ATV (qui avait d'ailleurs son centre de contrôle (Un centre de contrôle, dans le domaine de l'astronautique, est une salle d'où sont...) au CNES de Toulouse): moteurs de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) d'attitude, moteurs auxiliaires, générateurs électriques et systèmes de stockage d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et de gaz. Ces équipements ont été développés et validés par Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans...) DS aux Mureaux (78). Différents centres d'Airbus, en France, ont également testé et qualifié l'avionique du vaisseau Orion.

Le programme Artemis qui prévoit également l'installation d'une station spatiale (Une station spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est une installation spatiale en orbite...) en orbite autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la Lune utilisera des technologies de rendez-vous dans l'espace avec navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) héritée, elles aussi, de l'ATV. Enfin, le module d'habitation de la station Gateway, I-HAB, sera construit par Thales Alenia Space (Thales Alenia Space est une coentreprise franco-italienne, née le 10 avril 2007 par...), en partie en France ainsi que le module ESPRIT de télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance...), stockage de carburant et propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) de la station.
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