Station spatiale

Une station spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est une installation spatiale en orbite ou déposée sur un astre, ne disposant pas de moyens de propulsion autonomes ou ne disposant que de moyens de propulsion réduits, et destinée à assurer une ou plusieurs missions déterminées avec une certaine permanence.

Jusqu'à présent, seules des stations spatiales destinées à être en orbite terrestre basse ont été construites. Elles sont désignées comme « stations orbitales ».

Les stations actuelles et les précédentes ont été désignées pour rester en orbite un laps de temps compris entre quelques semaines et plusieurs années. La seule station encore en activité en 2010 est la Station spatiale internationale. Les stations précédentes étaient celles des programmes soviétiques Almaz, Saliout et Mir, ainsi que la station spatiale américaine Skylab.

Les stations spatiales se distinguent des autres engins spatiaux, comme la navette spatiale, par le fait qu'elles peuvent rester en orbite de nombreuses années. Elles sont également incapables de retourner sur Terre et ont une capacité de changement de trajectoire qui se limite à éviter des débris spatiaux.

Alors que les satellites artificiels sont mis sur orbite en une seule fois, les stations spatiales, en raison de leur taille importante, sont généralement divisées en modules. Ces derniers sont ensuite mis sur orbite un par un et assemblés dans l'espace.

Les premières stations spatiales (MOL et Almaz) ont été étudiées pour des missions d'espionnage. La dernière station à usage militaire était Saliout 5 du programme Almaz (1976-1977).

Les stations spatiales sont actuellement principalement utilisées pour effectuer des expériences en impesanteur, comme :

• la fabrication de matériaux composites
• l'étude des effets de l'impesanteur sur les êtres vivants
• la validation de certains équipements destinés à effectuer des voyages spatiaux

De Soyouz 11 à Saliout 1, tous les records de durée en impesanteur ont été réalisés à bord de stations spatiales. Le record de durée en continu pour une même mission est de 437,7 jours détenu par Valeri Poliakov à bord de la station Mir de 1994 à 1995. Jusqu'en 2009, trois astronautes avaient bouclé des missions de plus d'une année. Tous à bord de Mir.

Les stations spatiales ont été envisagées au moins depuis 1869 lorsqu'Everett Hale écrivit à propos de « navires lunaires » dans le mensuel Atlantic.

Plus tard, Constantin Tsiolkovski et Hermann Oberth envisagèrent eux aussi des stations spatiales.

En 1929, Hermann Noordung publie The Problem of Space Travel. Cet écrit resta populaire pendant près de 30 ans.

En 1951, dans le Collier's Weekly, Wernher von Braun publie ses croquis d'une station spatiale en forme de roue.

À l'heure actuelle (2010), il existe 2 types de station spatiale : les stations monolithiques et les stations modulaires.

Stations monolithiques

Les stations des programmes Saliout et Skylab ont été « monolithiques », c'est à dire destinées à être construites et lancées en une seule pièce, leur équipage les rejoignant plus tard. Ces stations contiennent généralement tous leurs approvisionnements et équipements expérimentaux lors de leur lancement. Lorsque les expériences et l'approvisionnement arrivaient à leur terme, elles étaient considérées comme ayant rempli leurs mission et étaient abandonnées.

À partir de Saliout 6 et Saliout 7, on ajouta deux terminaux d'amarrage afin de permettre la visite d'un second équipage amenant avec eux un nouveau véhicule spatial (pour des raisons techniques, les véhicules spatiaux Soyouz ne pouvaient rester plus de quelques moins en orbite en sécurité, même en étant mis hors tension). L'ajout des terminaux permit à un équipage d'utiliser la station en permanence. Skylab fut également équipé de deux terminaux d'arrimage, comme toutes les stations de deuxième génération, mais l'un deux ne fut jamais utilisé. La présence d'un second terminal sur les nouvelles stations permit au véhicule spatial de ravitaillement Progress de s'arrimer à la station pour apporter du ravitaillement nécessaire aux missions de longue durée. Avec TKS, ce concept fut étendu brièvement à Saliout 7 avant d'être abandonné. Le test servi à prouver la faisabilité des stations modulaires. Les stations Soliout suivantes furent une transition entre les stations monolithiques et les stations modulaires.

Stations modulaires

Le second type, Mir et la Station spatiale internationale (ISS), sont les stations modulaires : une unité centrale est d'abord lancée et des modules additionnels, généralement avec un rôle spécifique, lui sont ajoutés plus tard (sur Mir, ils étaient généralement lancés indépendamment alors que pour l'ISS, ils étaient, en majorité, apportés par la navette spatiale). Cette méthode permet une plus grande flexibilité en opérations, ainsi que de se passer d'un lanceur à usage unique très puissant. Ces stations sont également conçues dès le départ pour un approvisionnement extérieur fourni par la logistique, ce qui permet d'allonger leur durée de vie au prix d'un lancement de ravitaillement régulier.

Ces stations ont quelques problèmes qui limitent leur fiabilité à long terme, tels que le taux de recyclage très bas, un niveau élevé de radiations et le manque de pesanteur. Certains de ces problèmes peuvent causer l'inconfort et des problèmes de santé sur le long terme.

Les futurs habitats spatiaux devront résoudre ces problèmes pour pouvoir être occupés sur le long terme. Certains projets peuvent même accueillir un très grand nombre de personnes, essentiellement des « villes spatiales », où les gens pourront construire leur propre maison. Aucun de ces projets n'a encore vu le jour, car actuellement (2010), le coût de lancement d'une petite station n'est déjà viable ni économiquement, ni politiquement.

Un moyen de diminuer ce coût, serait de construire un grand nombre de fusées (économie d'échelle), d'employer des fusées réutilisables, d'utiliser les ressources in-situ ou encore, d'utiliser un ascenseur spatial.

Une station spatiale est un système complexe avec beaucoup de sous-systèmes inter-dépendants :

1. Structure
2. Générateur électrique
3. Contrôle thermique
4. Détermination et contrôle de l'attitude
5. Propulsion et navigation orbitales
6. Automation et robotique
7. Ordinateurs et communications
8. Supports environnementaux et de survie
9. Installations pour l'équipage
10. Transports des équipages et du fret

(les dates se réfèrent aux périodes pendant lesquelles elles étaient habitées)

• Stations spatiales Saliout (URSS, 1971–1986)

• Saliout 1 (1971, 1 équipage et un amarrage raté)

• DOS-2 (1972, échec du lancement)

• Saliout 2/Almaz (1973, panne 2 jours après le lancement)

• Cosmos 557 (1973, brûle lors de sa ré-entrée 11 jours après le lancement)

• Saliout 3/Almaz (1974, 1 équipage et un amarrage raté)

• Saliout 4 (1975, 2 équipages et un autre planifié n'acheva pas sa mise en orbite)

• Saliout 5/Almaz (1976–1977, 2 équipages et un amarrage raté)

• Saliout 6 (1977–1981, 16 équipages (5 de longue durée, 11 de courte durée et un amarrage raté)

• Saliout 7 (1982–1986, 10 équipages (6 de longue durée, 4 de courte durée et un amarrage raté)

• Skylab (USA, 1973–1974, 3 équipages)

• Mir (URSS/Russie, 1986–2000, 28 équipages de longue durée)

• Station spatiale internationale (ISS) (États-Unis, Agence spatiale européenne, Japon, Russe et Canada 2000-en cours, 28 équipages de longue durée à cette date (juillet 2010))

Après le désorbitage de Mir en 2001, l'ISS est la seule de ces stations encore en orbite. Elle est continuellement occupée depuis le 30 octobre 2000.

Statistiques des stations spatiales habitées

Saliout 1		19 avril 1971 01:40:00 UTC	11 octobre 1971	175	24	3	2	0	18 425
Skylab		14 mai 1973 17:30:00 UTC	11 juillet 1979 16:37:00 UTC	2 249	171	9	3	0	77 088
Saliout 3		25 juin 1974 22:38:00 UTC	24 janvier 1975	213	15	2	1	0	18 500
Saliout 4		26 décembre 1974 04:15:00 UTC	3 février 1977	770	92	4	2	1	18 500
Saliout 5		22 juin 1976 18:04:00 UTC	8 août 1977	412	67	4	2	0	198 000
Saliout 6		29 septembre 1977 06:50:00 UTC	29 juillet 1982	1 764	683	33	16	14	19 000
Saliout 7		19 avril 1982 19:45:00 UTC	7 février 1991	3 216	816	26	12	15	19 000
Mir		19 février 1986 21:28:23 UTC	23 mars 2001 05:50:00 UTC	5 511	4 594	137	39	68	124 340
ISS		20 novembre 1998	en orbite	4306	3595	295	57	44	344 378

• Statistiques ISS : état au 21 juillet 2010

Stations spatiales non-habitées ou ayant échoué

Station spatiale	Image	Lancement	Ré-entrée	Jours en orbite	Masse (kg)
DOS-2		29 juillet 1972 Échec pour sortir de l'orbite terrestre	29 juillet 1972	0	18 425
Saliout 2		4 avril 1973	28 mai 1973	54	18 425
Cosmos 557		11 mai 1973	22 mai 1973	11	18 425

• Mir-2, projet annulé
• Genesis I, station privée