Columbus (station spatiale internationale) - Définition

Introduction

Le module cylindrique Columbus, en place sur l’ISS.

Le laboratoire européen Columbus (ou Columbus Orbital Facility, plus souvent appelé simplement Columbus) est un laboratoire scientifique pressurisé qui fait partie de l'architecture de la Station spatiale internationale (ISS).

Conçu par l'Agence spatiale européenne (ESA), il est dédié à la recherche en micropesanteur.

Son lancement, initialement prévu fin 2004, avait été reporté principalement en raison de la destruction de Columbia et de l'arrêt des lancements qu'elle avait entraîné.

Le lancement a finalement eu lieu le 7 février 2008 par la navette spatiale américaine Atlantis lors de la mission STS-122 et il est arrimé à la station depuis le 11 février.

Utilisations

Illustration de la station ISS après la mission STS-122, après la mise en place du module Columbus.

Ses utilisations scientifiques sont multiples et portent sur la science des matériaux, la physique des fluides, les sciences de la vie, la physique fondamentale et de nombreuses autres technologies. Plusieurs centaines d'expériences par an seront réalisées au sein de Columbus.

La mise en fonctionnement du laboratoire permet à l'ESA de disposer d'un prorata de tantièmes d'utilisation de 6 à 7 % sur tous les équipements et les ressources de l'ISS.

Mais le plus important est le fait que les chercheurs européens peuvent désormais y mener des expériences scientifiques en continu et non plus, au coup par coup, selon les disponibilités des autres copropriétaires.

Caractéristiques

D'une masse de 10,275 tonnes à vide et 21 tonnes en charge, Columbus se présente sous la forme d'un cylindre de 6,87 mètres de long et 4,49 mètres de diamètre, pour un volume interne de 75m³ où un maximum de trois personnes peuvent y être hébergées. Tout comme le laboratoire japonais Kibō et Destiny, il est fixé au nœud de jonction Harmony par une de ses extrémités.

Son coût, hors frais de lancement, s'élève à 880 millions d'euros répartis sur les 26 ans qu'a duré ce projet (dont 658 M€ pour la phase de développement proprement dite qui a duré 11 ans). Il a été assuré en majorité par l'Allemagne à hauteur de 51%, viennent ensuite l'Italie (23%) et la France (18%).

Dès son raccordement à l'ISS, le laboratoire est contrôlé au sol par le Centre de contrôle Columbus, se trouvant dans les locaux du Centre allemand d'opérations spatiales (GSOC), à Oberpfaffenhofen. Il est alimenté en énergie électrique par les torons de puissance transitant par le noeud ("node") auquel il est relié, qui lui fournit également les fluides nécessaires au support vie.

Charges utiles

Vue intérieure: le spationaute allemand Hans Schlegel durant la mise en service de Columbus.

Un volume de 23 m³ est dédié aux charges utiles, le laboratoire peut contenir dix bâtis de charges utiles standardisés (ISPRs pour International Standard Payload Racks) de type scientifiques d'une masse maximale de 998 kg chacun. Quatre bâtis se trouvent à l'avant, quatre à l'arrière et deux en haut. A cela s'ajoute à l'extérieur du module, dans le vide spatial, quatre palettes scientifiques pour une masse maximale de 370 kg chacune. La mise en place des expériences est assurée par le bras robotisé de l'ISS.

Installations internes

Cinq installations sont en place :

• le Biolab. Cette installation comprend des expériences sur des objets vivants: micro-organismes, cultures de cellules, plantes et petits insectes. Par exemple, l'expérience WAICO sur les plantes, a été la première à être mise en œuvre. Elle va permettre entre autres, de démontrer l'effet de la pesanteur sur la croissance des racines d'une petite plante: Arabidopsis thaliana.
• l'équipement européen de modules de physiologie. Il va permettre d'étudier les effets de l'impesanteur sur le corps humain et sur son système immunitaire.
• le laboratoire en science des fluides. Il permet d'étudier le comportement des métaux et des liquides légers ainsi que la fusion d'alliages et de semi-conducteurs.
• le laboratoire modulaire pluridisciplinaire EDR (European Drawer Rack ou étagère à tiroir européen). Des tiroirs vont pouvoir accueillir différentes expériences de disciplines diverses, dans des rangements standardisés.
• le transporteur européen. Il servira de rangement et de plan de travail.

Installations externes

Vue d'artiste des dispositifs externes SOLAR et EuTEF sur Columbus

Dès l'installation de Columbus, deux charges utiles externes sont installées :

• SOLAR, qui étudie l'activité solaire et son impact sur le climat grâce à trois instruments :
  • SOLSPEC pour les rayonnements allant des ultraviolets à l'infrarouge
  • SOVIM, qui étudie l'irradiance du Soleil
  • SOL-ACES, qui mesure l'ultraviolet lointain.
• European Technology Exposure Facility (EuTEF), qui comprend 9 dispositifs expérimentaux pour l'étude du comportement de divers matériaux dans l'environnement spatial. Parmi ceux-là il est prévu une exposition de champignons et de lichen pendant 1 an et demi aux radiations solaires pour étudier leurs capacités de survivabilité. Une autre expérience, de chimie appliquée à l'exobiologie, est aussi installée à l'extérieur de Columbus. Il s'agit de l'expérience PROCESS (autre lien). En exposant à l'environnement spatial et au rayonnement solaire différents composés organiques, son objectif et l'étude de la chimie organique des comètes, astéroïdes, ou encore de l'atmosphère de Titan (lune) ou à la surface de Mars (planète). Mieux comprendre la chimie de ces objets peut nous aider à comprendre comment la vie est apparue sur Terre et si elle a pu aussi apparaitre ailleurs.