Long Duration Exposure Facility
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Le LDEF après son déploiement
Le LDEF après son déploiement

Le Long Duration Exposure Facility (LDEF) était un satellite artificiel de la NASA qui avait pour objectif d'exposer au vide spatial pendant une longue durée plusieurs expériences, pour être ensuite récupéré et ramené sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...).

Il a été lancé et récupéré par la navette spatiale (Une navette spatiale, dans le domaine de l’astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des stations spatiales en orbite basse mais...) américaine dans les années 1980 et est resté en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) plus de 5 ans et demi.

Description

Concept du LDEF en 1976
Concept du LDEF en 1976

Les grandes lignes du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) LDEF concernant sa conception étaient qu'un maximum de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) soit exposée au vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) spatial, que seulement la moitié du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de la soute (Une soute est la partie d'un bateau aménagée dans l'entrepont ou la cale où l'on entrepose le matériel ou les provisions et les vivres.) de la navette (Une navette spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des stations spatiales en...) spatiale soit utilisée (de manière à pouvoir embarquer un autre engin spatial) et que la structure du LDEF soit réutilisable. LDEF devait également être peu coûteux, tant au niveau de la fabrication (des technologies et matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) existants devaient donc être utilisés), que du coût de lancement (les matériaux utilisés devaient donc être léger).

Pour répondre aux contraintes concernant l'exposition des diverses expériences et matériaux au vide spatial et à sa taille, une structure quasi-cylindrique de douze côtés, d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme...) de 9,14 mètres (30 ft) et d'un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère....) de 4,27 mètres (14 ft) fut choisie. La masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) totale de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) (expériences comprises) était légèrement supérieure à 9,7 tonnes (environ 21 400 lbs), dont environ un peu plus de 4 tonnes (8 900 lbs) pour le LDEF.

Disposition des cases à équipements et des expériences
Disposition des cases à équipements et des expériences

Les expériences étaient placées dans 86 cases à équipements rectangulaires en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la...) anodisé, mesurant un peu plus de 91 cm (3 ft) par 122 cm (4 ft), pour une profondeur de 91 cm (3 ft), ou 183 cm (6 ft) ou encore 366 cm (12 ft). Les cases à équipements recouvraient toutes la surface du satellite (Satellite peut faire référence à :) et étaient réparties de la façon suivante :

  • six par côtés, dont chaque côté était numéroté de 1 à 12 et une lettre allant de A à F pour chaque cases à équipement d'un même côté,
  • six sur l'extrémité face à la Terre, désignées G2, G4, G6, G8, G10 et G12,
  • huit pour l'autre extrémité, désignées H1, H3, H5, H6, H7, H9, H11 et H12.

Le LDEF était uniquement passif et à ce titre ne disposait d'aucun équipement de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :), de télémétrie ou de production d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne...). Cependant, certaines expériences avaient des besoins d'enregistrement de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), pour cela, elles utilisaient un des sept modules EPDS (Experiment Power and Data System) qui contenait un enregistreur sur bande, une unité de traitement informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines...) et deux piles au lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) (LiSO2). Cinq modules EECC (Experiment Exposure Control Canister) permettaient à certaines expériences d'exposer un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) au vide spatial. Ces modules se présentaient sous la forme d'un tiroir qui s'ouvrait peu après le déploiement du LDEF et se refermait environ un an plus tard.

Expériences

Au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme....), 57 expériences ont été embarquées à bord du LDEF, impliquant des entreprises privés, des universités, mais également des pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui...) autre que les États-Unis : Allemagne, Canada, Danemark, France, Irlande, Pays-Bas, Suisse et Royaume-Uni. Toutes ces expériences couvraient un large domaine scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), mais également technique. Elles étaient regroupées au sein de quatre catégories :

  • matériaux, revêtements et systèmes d'isolation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et...),
  • énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur...),
  • science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...),
  • électronique et optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.).

Histoire

Le LDEF en cours de déploiement
Le LDEF en cours de déploiement

Dès 1970, le Langley Research Center (LaRC) propose le concept du Meteoroid and Exposure Module (MEM), un précurseur de charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) qui devient par la suite le LDEF. Cette idée est venue à l'esprit des chercheurs suite au lancement du programme de la navette spatiale américaine, qui pouvait mettre sur orbite une importante charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour...) utile.

C'est en juin 1974 qu'est approuvé LDEF, qui doit rester environ un an dans l'espace. La conception et la fabrication du satellite (Satellite peut faire référence à :) se déroulent de janvier 1976 à août 1978 par le LaRC.

Le lancement a lieu le 6 avril 1984 à bord de la navette spatiale Challenger (Challenger était une navette spatiale américaine originellement conçue à des fins de test.) (mission STS-41-C), pour être déployé le lendemain.

Alors qu'il ne devait rester qu'environ onze mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) en orbite, pour un retour prévu le 19 mars 1985, des retards et des changements de calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été inventés par les hommes pour mesurer, diviser et organiser le temps sur de longues durées. Initialement...) dans le lancement des navettes spatiales, mais surtout l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement,...) de la navette Challenger, le 28 janvier 1986 ont retardé sa récupération. LDEF ne fut récupéré que le 12 janvier 1990, pour un retour sur Terre le 20 janvier, par la navette Columbia (mission STS-32). Finalement, LDEF est resté environ 5,7 années en orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les...), a effectué 32 422 révolutions, à une orbite oscillant entre 580 et 332 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...).

Récupération et examen

Lors de la mission de récupération, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...) a pris un maximum de précautions pour ne pas contaminer ou endommager le LDEF. Ce dernier est récupéré par le bras manipulateur de la navette spatiale et est ensuite photographié, ainsi que les expériences, sous de nombreux angles.

Extraction du LDEF de la navette Columbia
Extraction du LDEF de la navette Columbia

La navette Columbia, avec toujours à son bord le LDEF retourne au Centre spatial (Un Centre spatial est un lieu dédié à l'activité astronautique. Il peut être "public" ou "privé". Ces activités peuvent concerner :) Kennedy en Floride le 26 janvier, sur un Boeing 747 (Le Boeing 747 est un avion de ligne construit par l'avionneur américain Boeing depuis 1968. Doté de quatre turboréacteurs, il offre une capacité maximale d’environ 550 passagers, grâce à une...) modifié. Toujours en évitant au maximum d'éventuelles contaminations, le LDEF est retiré de la baie de stockage de Columbia le 30 et 31 janvier pour être placé dans le bâtiment des opérations et vérifications (Operations and Checkout Building, ou O&C).

Du 5 au 22 février a lieu la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de récupération des expériences dans le bâtiment SAEF-2 (Spacecraft Assembly and Encapsulation Facility-2). C'est durant cette phase que le LDEF, ainsi que les cases à équipements, sont analysés, en mesurant notamment le niveau de radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple :...) ainsi que le taux de contamination, et photographiés pour mettre en évidence les traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la...) laissées par les impacts des débris spatiaux et des micrométéorites. Du 23 février au 29 mars, les expériences sont envoyées, ainsi que toutes les informations et photos collectées par la NASA lors de leur extraction, aux institutions et entreprises auxquelles elles appartiennent. Puis d'avril à mai, la structure du LDEF est démontée et étudiée.

Tous ces examens ont permit de mieux comprendre l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) spatial. Le fait que le LDEF garde une orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) stable par rapport à la Terre a permit d'établir des modèles sur le comportement des différents débris spatiaux et micrométéorites orbitant en orbite terrestre basse (L'orbite terrestre basse (Low Earth orbit, LEO, en anglais) est un type d'orbite terrestre situé entre 350 et 1 400 kilomètres d'altitude. On considère généralement que l'orbite basse est comprise entre l'atmosphère et la ceinture de Van Allen.). La charge et la direction des particules ont également été mesurées, ce qui a été une source importante pour la mise au point (Graphie) de modèles. Modéles qui sont utilisés par la suite par les concepteurs de satellites et autres engins spatiaux.

Trois conférences ont eu lieu pour présenter les résultats des examens pratiqués sur les expériences embarquées à bord du LDEF, ainsi que sur l'état de ce dernier et les connaissances acquises concernant l'environnement spatial en orbite basse :

  • du 2 au 8 juin 1991 à Kissimmee en Floride
  • du 1er au 5 juin 1992 à San Diego en Californie
  • du 8 au 12 novembre 1993 à Williamsburg en Virginie

Sources

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