Soyouz
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Contexte

En 1957, alors que le programme Spoutnik qui va déclencher la course à l'espace, est en cours de développement , Sergueï Korolev étudie déjà les plans d'un lanceur qui permettrait de réaliser des missions plus ambitieuses notamment un vol habité autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre...). En 1959 malgré le désintérêt des militaires soviétiques qui jouent à l'époque un rôle majeur dans le déroulement du programme spatial soviétique, il demande à un de ses collaborateurs de travailler sur l'avant-projet d'un vaisseau habité, baptisé Sever (Nord) capable d'effectuer le tour de la Lune. Fin 1959 il parvient à attirer l'attention du dirigeant soviétique de l'époque Nikita Khrouchtchev en lui faisant part des premiers travaux de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) sur un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) lourd qui deviendra la fusée (Fusée peut faire référence à :) Saturn  : il obtient ainsi le feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé...) pour réaliser une étude de la fusée N-1. Celle-ci n'a toutefois pas de mission définie.

En avril 1962 une réunion qui se tient à Pitsounda dans la villégiature du premier secrétaire Khrouchtchev réunit les constructeurs astronautiques ainsi que les principaux décideurs soviétiques pour définir la stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) spatiale soviétique. Au grand dépit de Korolev, son principal rival Vladimir Chelomei, qui a su circonvenir Khrouchtchev et, contrairement à Korolev, se concilier les militaires , obtient le feu vert pour son son projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) de lanceur lourd UR500 rebaptisé par la suite Proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.). Celui-ci doit, entre autres, être utilisé pour le lancement d'un vaisseau spatial habité chargé d'une mission circumlunaire.

Caractéristiques techniques

Vaisseau Soyouz (Soyouz (du russe Союз, Union) désigne une famille de vaisseaux spatiaux habités soviétiques , puis russes après l'éclatement de...) TMA amarré au compartiment d'amarrage (Le terme d'amarrage est utilisé dans deux domaines :) Pirs de la Station spatiale internationale (La Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) est un habitat placé en orbite terrestre basse, occupé en permanence par un équipage international qui se consacre à la recherche...).

Architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.)

Le vaisseau Soyouz dans la version TMA utilisée actuellement est conçu pour transporter jusqu'à trois cosmonautes en orbite 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...) et s'amarrer à une 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...) puis ramener ses occupants 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 quatre planètes...). Il peut séjourner 180 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) 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.) à condition d'être amarré à la station spatiale ; le vaisseau peut naviguer de manière autonome durant 14 jours. L'architecture retenue vise à lui permettre de remplir sa mission avec 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 l'autre la...) la plus faible possible. Pour y parvenir on a fait en sorte de réduire le plus possible la masse du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) qui revient sur Terre  : chaque gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.) économisé réduit en proportion le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la...) du bouclier thermique (Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est un dispositif destiné à protéger une partie d'un engin spatial contre l'échauffement...), des parachutes et du carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) utilisé par les rétrofusées assurant la rentrée atmosphérique. Deux solutions ont été mises en œuvre pour remplir cet objectif.

  • Les systèmes et le 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.) habitable qui ne sont pas nécessaires pour le retour sur Terre sont rassemblés dans un module orbital, qui est largué avant le retour sur Terre.
  • La partie du vaisseau qui revient sur Terre, appelé module de descente, a une efficacité volumétrique optimale c'est-à-dire que le ratio volume habitable/surface de la coque est le plus grand possible. La forme la plus efficace est la sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même distance...). Toutefois elle ne convient pas à une mission lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) que Soyouz devait initialement pouvoir effectuer. En effet un vaisseau revenant de la Lune est animé d'une très grande vitesse (On distingue :) et il est nécessaire que la capsule ait une certaine portance pour pouvoir infléchir sa trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) et réduire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de g encaissé par l'équipage. Pour tenir compte de cet impératif, la forme choisie, qui résulte de longs calculs, est celle d'une cloche dont le sommet aurait la forme d'une demi-sphère, les flancs étant inclinés de 7 ° par rapport à la verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.). La base, qui est la partie avant du vaisseau durant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de rentrée et est donc couvert d'un bouclier 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 des transferts de chaleur...), a la forme d'une section d'une sphère à très grand rayon.

Le module orbital est à une de ses extrémités relié au module de descente par un tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de...) qui peut être fermé et comporte à son autre extrémité l'écoutille (Écoutille : Mot issu de l'espagnol Escotilla qui, en vieux français, a donné Écoste et enfin le mot que nous connaissons. Littéralement, ce mot signifie Échancrure.) et le dispositif d'amarrage à la station spatiale. Le module orbital est donc situé devant le module de descente. La 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...) principale, qui permet au vaisseau de changer d'orbite est situé à l'arrière du module de descente dans un troisième module de service qui est également largué avant la rentrée. Cette configuration a donné lieu à d'intenses débats au moment de sa conception. Certains préféraient que le module de descente soit situé à l'extrémité avant du lanceur pour pouvoir être arrachée plus facilement par la tour de sauvetage en cas de lancement défaillant. Mais cette architecture supposait de percer le bouclier ("Le Bouclier" était une association créée par Bernard Valadon pour lutter contre la pédocriminalité sur internet. Le site web www.bouclier.org, aujourd'hui disparu, était au centre du dispositif de veille mis en...) thermique pour permettre le passage de l'équipage dans le module orbital, créant un point (Graphie) de faiblesse dans ce composant essentiel pour la sécurité des cosmonautes. Le point de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) des ingénieurs de Korolev finit par l'emporter. Le résultat de cette architecture est particulièrement efficace : le vaisseau Soyouz pèse 7 tonnes et fournit un volume habitable de 9 m3 alors que le vaisseau de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) Apollo qui dispose d'un volume de 6 m3 pèse 5 tonnes auquel il faudrait ajouter un module de service de 1,8 tonnes pour disposer des même capacités que le Soyouz.

Le vaisseau a 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 lacet, sa longueur...) de 10 mètres et 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. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...) de 2,65 mètres. Il est recouvert d'un revêtement qui assure à la fois une isolation thermique et une protection contre les micrométéorites.

Module orbital (A): 1 Système d'amarrage et écoutille, 2 et 4 antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) Kours, 3 antenne transmission TV, 5 caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.), 6 écoutille
Module de descente (B) : 7 compartiment parachute (Le parachute est un dispositif destiné à freiner le mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'une personne.), 8 périscope (Le périscope est un instrument d'optique pour l'observation d'un objet distant sans être vu depuis celui-ci.), 9 hublot (Un hublot est une fenêtre de petite taille, généralement circulaire, percée dans la coque d'un bateau pour laisser entrer l'air et...), 11 bouclier thermique
Module de service (C) : 10 et 18 moteurs de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) d'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) ;), 21 réservoir oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), 12 senseurs de Terre, 13 senseur solaire, 14 point d'attache des panneaux solaires, 16 antenne Kours, 15 capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) thermique, 17 propulsion principale, 20 réservoirs ergols, 19 antenne télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le terme synonyme officiel...)

Le module de descente

Module de descente
Le siège moulé aux formes du cosmonaute pour l'aide à résister aux accélérations

Le module de descente (en russe : спускаемый аппарат ; Spuskaemyi apparat abrégé en SA), situé entre le module de service et le module orbital, est la seule partie du vaisseau qui revient au sol. Il a une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) extérieure de 2,24 mètres, un diamètre extérieur de 2,17 mètres et fournit à son équipage un volume habitable de 3,5 m3. En forme de cloche, on trouve à sa base le bouclier thermique, à son sommet une ouverture fermée par une écoutille et sur les flancs deux hublots. L'ouverture, qui a un diamètre de 70 cm et ne peut être obturée de manière étanche que du côté du module de descente, débouche à la suite d'un court tunnel dans l'espace habitable du module orbital ; après le retour sur Terre, elle permet à l'équipage d'évacuer le vaisseau. Le parachute principal et un parachute de secours sont logés dans un compartiment de forme lenticulaire relativement volumineux qui est situé dans la partie supérieure du module et est fermé par un opercule. Toute la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) du module est recouverte d'un revêtement ablatif (En linguistique, l’ablatif est un cas exprimant le lieu (ouvert) depuis lequel se produit un déplacement.) pour le protéger de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) durant la rentrée atmosphérique. La base du module, qui subit des températures de 1 800 °C, est protégé par un épais bouclier thermique ablatif qui est largué dans la phase finale de la rentrée.

Les trois occupants sont en position allongée sur des couchettes disposées en éventail jointives au niveau des pieds mais écartées au niveau des épaules. Les couchettes sont placées au fond du module non loin de la cloison derrière laquelle se situe le bouclier thermique. La tête est plus haute que la partie inférieure du corps pour permettre aux cosmonautes d'accéder aux panneaux d'instruments qui leur font ainsi face. Chaque couchette est adaptée aux mensurations de son occupant et l'enveloppe en particulier au niveau de sa tête tandis les genoux sont relevés ce qui doit l'aider à supporter l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) (cf photo ci-contre). Entre les couchettes et le bouclier thermique se trouvent une partie de l'électronique du bord. Au-dessus de la tête des astronautes, le compartiment des parachutes ainsi que des filets réservés au fret (Le transport de marchandises est une activité économique réglementée, à la fois par chaque pays et au niveau international.) transporté viennent restreindre le peu d'espace vital disponible.

Le commandant du vaisseau est installé sur la couchette centrale, l'ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et à la mise en...) de vol est à sa gauche tandis que le troisième occupant, qui ne joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) aucun rôle dans la conduite du vaisseau depuis la version TMA, est installé à sa droite. Le commandant est le responsable de la mission : il communique avec le contrôle au sol et réalise les manœuvres de changement d'orbite, d'orientation et de rendez-vous. Il dispose à cet effet de deux manettes de chaque côté de sa couchette, l'une permet d'effectuer des manœuvres de translation dans les trois axes (accroitre la vitesse, rehausser l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui...),...) tandis que l'autre agit sur l'orientation du vaisseau (roulis, tangage, lacet). Il ne dispose pas de hublot mais de l'image fournie pas un périscope dont l'écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur, sous forme de texte et...) lui fait face et dont la partie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) déborde largement de la coque du vaisseau pour lui permettre d'observer vers l'avant lors des manœuvres d'amarrage. L'optique peut être également orientée vers la Terre. L'ingénieur de vols surveille notamment les paramètres d'orientation du vaisseau et le système de support de vie (La vie est le nom donné :) du vaisseau.

Le commandant et l'ingénieur de vols ont face à eux un tableau de bord (Le tableau de bord est l'élément qui indique au conducteur d'un véhicule (automobile, bateau), les paramètres de fonctionnement de celui-ci. Il est le plus souvent situé face au...) qui comprend depuis la version TMA deux écrans, un certain nombre de voyants fournissant des informations sur l'état du vaisseau et des boutons poussoirs utilisés pour lancer des commandes. Les écrans peuvent superposer des informations sur la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :), les images des caméras extérieures , le résultat des commandes passées et donner des informations sur le statut du vaisseau.

Le module de descente dispose de 8 petits moteurs d'orientation de 10 kg de poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) qui sont utilisés durant la rentrée atmosphérique pour adopter une trajectoire limitant la décélération à environ 4 g. Ces moteurs sont alimentés par un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation...) de peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.). La durée de vie en orbite du Soyouz est limité à six mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) principalement à cause de l'utilisation de ce carburant qui perd progressivement son oxygène et augmente la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) dans les réservoirs. Une batterie à la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) limitée et un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques...) de navigation et de pilotage secondaire sont utilisés uniquement durant la phase de rentrée lorsque le module de service qui contient l'avionique principale a été largué.

Le module orbital

Le module orbital

Le module orbital (en russe бытовой отсек, Bytovoi otsek c'est-à-dire compartiment de vie abrégé en BO) est situé à l'avant du vaisseau. Utilisé par l'équipage comme lieu de travail et de séjour une fois le vaisseau en orbite il est largué au retour avant la rentrée atmosphérique et est détruit. Il pèse selon les versions entre 1 et 1,4 tonnes (dans sa dernière version) et a une forme ovoïde avec des extrémités aplaties. Avec un diamètre maximal de 2,3 mètres et une longueur de 2,65 mètres (1,8 mètres dans l'habitacle) l'équipage dispose d'un volume de 5 m3. Le module comporte à sa partie supérieure un système d'amarrage sonde-cône avec en son centre une ouverture de 80 cm de diamètre fermée par une écoutille par lequel le vaisseau s'amarre à la station spatiale et à l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils...) une ouverture fermée par une écoutille qui le relie par un petit tunnel au module de descente. L'équipage utilise une troisième ouverture latérale dans la partie inférieure pour s'installer dans le vaisseau avant son lancement ; cette ouverture a également été utilisée pour effectuer la sortie extravéhiculaire (Une sortie extravéhiculaire, ou activité extravéhiculaire, abrégée EVA (Extra-vehicular activity) est une activité réalisée dans l'espace –...) de la mission conjointe Soyouz 4 / 5. Dans les premières versions de Soyouz, le module dispose de deux hublots latéraux : l'un est utilisé pour les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) de la Terre et l'autre pour celles de l'espace ; à partir de la version TM il existe un troisième hublot tourné vers l'avant utilisé pour les manœuvres d'amarrage à la station spatiale. A l'extérieur les antennes du systèmes Kours de rendez-vous automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des...) sont fixées à l'avant du module.

A l'intérieur du module se trouvent rangés la nourriture et la réserve d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) du vaisseau (30 litres), un dispositif pour les toilettes, l'avionique pour le système d'amarrage. Le mobilier comporte des placards, une couchette et une table pliante. Des équipements spécifiques à la mission peuvent être ajoutés.

Le module de service

Propulseurs à l'arrière du module de service

Le module de service (en russe : приборно-агрегатный отсек ; Priborno-Agregatnyi Otsek c'est-à-dire Compartiment des instruments de bord abrégé en PAO) situé à l'arrière du vaisseau contient la propulsion principale et certains des moteurs de manœuvre avec leur réservoirs. Long de 2,26 mètres, il a un diamètre moyen de 2,26 m et un diamètre maximum de 2,72 mètres. Le module comporte comprend lui-même trois parties en allant de l'avant vers l'arrière :

  • la première section est constitué d'un treillis de poutrelles qui assure la liaison mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons,...) entre le module de descente et le module de service et sur lequel sont fixés une partie des moteurs de contrôles d'orientation ainsi que des bonbonnes d'oxygène.
  • Le compartiment de l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) est une partie pressurisée remplie de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.) (azote) dans laquelle sont situés les ordinateurs principaux assurant la navigation, le guidage et le contrôle du vaisseau ainsi que les batteries principales.
  • La dernière section, la plus importante en taille, est non pressurisée et contient la propulsion principale ainsi que les réservoirs d'ergols. La propulsion principale utilisée pour les changements d'orbite et les corrections est constituée d'un moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) d'une poussée de 316 kg et qui peut être remis à feu quarante fois. Les manœuvres d'orientation sont réalisées par 28 petits moteurs divisés en 2 sous-ensembles comportant chacun 12 moteurs de 26,5 Newtons de poussée et 2 de 130 Newtons de poussée. Tous les moteurs utilisent le même mélange d'ergols liquides stockables hypergoliques : l'UDMH qui est combiné avec du peroxyde d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique...) est stocké dans quatre réservoirs sphériques du module de service dont la contenance initialement de 500 kg a été porté dans les dernières versions à 880 kg capable de fournir un delta-V 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....) de 390 m/s. Les réservoirs d'ergols sont mis sous pression par de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau...) stocké à 300 bars dont les réservoirs sont situés dans le même module. Le module comporte également un radiateur de 8,5 m² utilisé par le système de contrôle thermique principal.

Deux panneaux solaires fixes d'une envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) totale de 10,60 m et d'une superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par...) de 10 m² sont déployés de part et d'autre du module de service une fois celui-ci en orbite. Ils fournissent en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...) 0,6 kW avec une tension (La tension est une force d'extension.) de 27 Volts.

La tour de sauvetage

Tour de sauvetage

La tour de sauvetage, qui surmonte le vaisseau Soyouz, comporte un unique propulseur à poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au dixième de millimètre (100 µm).) de 676 tonnes de poussée comportant plusieurs tuyères qui peut être déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) dès qu'il est armé soit environ 20 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée...) avant le décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) jusqu'à 160 secondes après le décollage après quoi elle est larguée. Lorsque l'éjection est déclenchée, quatre panneaux canard (Les canards sont des oiseaux aquatiques au bec caractéristique, domestiqués ou non. Le terme « canard » est un terme générique qui désigne des espèces qui ne portent pas nécessairement un nom...) se déploient le long du vaisseau pour stabiliser la trajectoire du vaisseau.

Le système de guidage, pilotage et navigation embarqué

Les manettes de vol, l'écran du périscope et une partie du tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) de bord
Gros plan sur les capteurs et moteurs de contrôle d'attitude du module de service

Comme tous les vaisseaux spatiaux, Soyouz embarque un système de guidage, pilotage et navigation embarqué. Il en existe en fait deux : le système principal, logé dans le module de service, sert durant pratiquement toute la mission tandis que le système secondaire, logé dans le module de descente et aux capacités limitées, est utilisé durant la phase de retour après le largage du module de service. Le système regroupe de manière traditionnelle trois sous-ensembles fonctionnels  :

  • Le système de navigation permet à l'équipage de connaitre la position du vaisseau, son vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un...) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) (vitesse de déplacement dans les trois dimensions) et les mouvements de rotation dont il est animé (selon les 3 axes).
  • Le système de guidage permet de calculer la trajectoire vers une position ou une orientation cible et de déterminer les manœuvres à effectuer (changements de vitesse linéaire et de rotation, axes de la poussée, moment et durée) pour y parvenir
  • Le système de contrôle agit sur le propulseur principal et les moteurs d'orientation pour appliquer les instructions fournies par le système de guidage.

Le contrôle d'attitude

Soyouz dispose d'un système de contrôle d'attitude qui maintient son orientation dans l'espace pour :

  • optimiser l'incidence du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) sur ses panneaux solaires
  • effectuer les manœuvres en orbite pour rejoindre un autre vaisseau (station spatiale) ou au contraire se placer sur la bonne trajectoire de rentrée atmosphérique car les moteurs ne sont pas montés sur cardan et leur poussée est orientée en faisant pivoter le vaisseau tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) entier.

Pour déterminer son orientation Soyouz utilise plusieurs capteurs. Deux capteurs d'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique,...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) tournés vers la Terre utilisent l'horizon terrestre pour mesurer l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) entre la verticale locale (du vaisseau) et la droite le joignant avec le centre de la Terre. Un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) solaire procède de même avec le Soleil. Trois capteurs électroniques ioniques mesurent l'angle entre l'axe longitudinal du vaisseau et son vecteur de déplacement. Les informations fournies par tous ces capteurs sont renvoyées sur le tableau de bord. Par ailleurs deux gyromètres à deux degrés de liberté détectent les écarts angulaires en roulis et lacet par rapport à des valeurs choisies par l'équipage pour servir de référence. Enfin trois gyromètres sont chargés de mesurer les variations de vitesse angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée fréquence angulaire, est une mesure de la vitesse de rotation.) sur les trois axes. Une alarme apparait sur le tableau de bord si l'écart dépasse 8 ° pour le premier ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) de gyromètres et 6 ° sur une période de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) fixée pour le second ensemble.

Le vaisseau peut adopter trois modes d'orientation en fonction des phases de son vol :

  • Dans le mode privilégiant la puissance électrique, le vaisseau utilise le capteur solaire pour maintenir une orientation optimale par rapport à la direction du Soleil (incidence proche de la perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil...) du Soleil sur les panneaux solaires).
  • Dans le mode inertiel, le vaisseau maintient son orientation en conformité avec des instructions fournies par l'équipage qui sont entrées notamment en réinitialisant les gyromètres. Les déviations, détectées grâce aux gyromètres et éventuellement aux autres capteurs d'orientation, déclenchent des alertes sur le tableau de bord.
  • Le mode orbital maintient l'axe du vaisseau parallèle à l'axe de déplacement. Son contrôle s'appuie sur les capteurs d'horizon et les capteurs ioniques. Des écarts d'orientation de 1 à 2 ° et des dérives de vitesse angulaire de 0,07 °/s sont acceptés par le système de contrôle d'attitude.

Pour initialiser la position du vaisseau, le commandant du vaisseau peut utiliser l'écran du périscope (Vzor) qui lui permet d'aligner le vaisseau sur l'horizon. C'est une technique qui a été également utilisée par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une...) lorsque tous les autres systèmes d'alignement étaient en panne avant la mise en feu des rétrofusées pour le retour sur Terre. L'orientation du vaisseau est réalisée en faisant fonctionner par de brèves impulsions des petits moteurs dédiés au contrôle de l'attitude (26,5 N) ou au contrôle de l'attitude et aux corrections d'orbite (130 N). Ces moteurs sont répartis à la jointure du module de service et du module de descente ainsi qu'à l'arrière du module de service. Le commandant peut effectuer les corrections manuellement en utilisant deux commandes situées de part et d'autre de sa couchette : la commande de gauche permet d'effectuer des mouvements de translation tandis que la manette de droite permet d'effectuer des rotations sur les trois axes par incrément de 0,5 ou 3 °.

Les télécommunications

Le vaisseau Soyouz comporte cinq systèmes de télécommunications distincts. Le système de télécommunications radio Rassvetest un système VHF à deux voies qui est utilisé par les cosmonautes pour communiquer avec le contrôle au sol, la station spatiale et entre eux. Il permet également d'enregistrer les télécommunications et de les réécouter. Le système de télémétrie embarqué (SBI) collecte les principales 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.) de fonctionnement du vaisseau et de son équipage, les stocke et les transmet automatiquement au sol sans intervention de l'équipage. Le système Kvant-V fournit une liaison radio à deux voies qui permet entre autres le contrôle à distance du vaisseau durant les phases actives du vol orbital, la transmission des vidéos (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...) et des signaux du système de poursuite. Le système Klyost-M gère les transmissions des vidéos filmées par la caméra située près du port d'amarrage et dans le module descente. Le système de poursuite radio (RKO) répond aux signaux émis par les stations de poursuite au sol pour calculer la position et la trajectoire du vaisseau.

Le système de support de vie et la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) thermique

La régulation thermique est assurée à la fois par un système passif et actif. Le système actif est constitué d'un circuit régulant la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) et l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).) des modules orbital et de descente et d'un deuxième circuit chargé d'évacuer la chaleur produite par l'électronique du bord dans le module de service. Les deux circuits aboutissent dans le module de service où la chaleur est évacuée par des radiateurs tapissant la paroi extérieure. Des ventilateurs brassent l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air...) dans les compartiments pressurisés. Les modules sont recouverts de plusieurs couches de matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières et mise en...) isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants phoniques et les isolants mécaniques. Le...) pour limiter les échanges thermiques entre le vaisseau et l'espace.

La température à l'intérieur du module Soyouz est maintenue à 20 °C3 °C), la pression dans la cabine (Sur un bateau, une cabine désigne une pièce d'habitation pour une ou plusieurs personnes. Une cabine peut prendre plusieurs aspects : sur un grand navire, elle prend l'apparence d'un...) dans une fourchette de 710 à 850 mm et l'humidité relative à 40-55%. L'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de la cabine est composé d'un mélange d'azote et d'oxygène dans des proportions similaires à celles rencontrées au sol contrairement aux vaisseaux spatiaux américains des années 1960-1970 qui pour économiser le poids utilisent une atmosphère d'oxygène pur. Le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de...) est absorbé par des cartouches d'hydroxyde de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) tandis que de l'oxygène est régulièrement libéré dans l'atmosphère : sa composition est surveillée de manière automatique et ces informations ainsi que des alarmes sont affichées sur le tableau de bord du module de descente. Des filtres absorbent et retiennent poussières et odeurs. La pression est maintenu à l'aide d'une bouteille qui contient 4,5 kg d'air comprimé (L'air comprimé est de l'air ambiant, mis sous pression avec un compresseur, le plus souvent aux alentours de 10 bars mais parfois jusque 300 bars.) et qui est également utilisée pour égaliser la pression des parties habitables après l'amarrage à la station. Cette réserve d'air peut être également employée en cas de dépressurisation accidentelle comme celle qui s'est produit au cours du vol de Soyouz 11.

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