Véhicule automatique de transfert européen - Définition

Développement et production

Le maître d'œuvre de l'ATV est EADS Astrium Space Transportation qui mène pour le compte de l'Agence spatiale européenne (ESA) un consortium composé de nombreux sous-contractants. Les bureaux du maître d'œuvre sont pour l'instant aux Mureaux (France) et seront transférés à Brême (Allemagne) une fois le développement terminé et la production des exemplaires successifs entamée. Le client, l'ESA dispose pendant tout le développement d'une équipe intégrée sur le site des Mureaux.

Le premier ATV a été lancé par une fusée Ariane 5 depuis la base de Kourou en Guyane française, dans la nuit du 8 au 9 mars 2008 à 01 h 03 mn heure locale. Il a été baptisé Jules Verne, du nom du premier auteur de science-fiction des temps modernes. Les contrats et accords existants prévoient la production de quatre exemplaires supplémentaires de l'ATV, qui seront lancés au rythme d'environ un par an (Voir le paragraphe ). Ces lancements s'étaleront de 2009 à 2013, en vertu d'accords entre la NASA et l'ESA.

Deux principaux sous-contractants du projet sont :

• Thales Alenia Space, dans son établissement de Turin, en Italie, responsable du développement et de la production du module pressurisé ;
• RSC Energia (Russie) qui fournit le système d'arrimage (RDS, Russian Docking System), le système de ravitaillement (refuelling system) ainsi que divers équipements électriques.

Second lancement : l'ATV-002 Johannes Kepler

Le second ATV est nommé Johannes Kepler, du nom de l'astronome allemand. Le choix de ce nom a été soutenu par l'Agence spatiale allemande (DLR), alors que l'année 2009 est le jubilé de la publication de l'œuvre majeure de Kepler, Astronomia nova où il y énonce les deux premières Lois de Kepler.

Son lancement est prévu en pour la fin de l'année 2010 par une fusée Ariane 5.

Premier lancement : l'ATV-001 Jules Verne

Le premier lancement (vol 181 d'Ariane) du Jules Verne a eu lieu le 9 mars 2008 à 01 h 03 (heure locale), 4 h 03 UTC.

La fusée Ariane 5 ES a suivi une trajectoire très particulière (départ direction France métropolitaine), et son moteur Aestus a été allumé trois fois. Après une première phase propulsée au-dessus de l'océan Atlantique, l'étage supérieur EPS (pour Étage à propergols stockables) a été arrêté et après une longue phase balistique, c'est-à-dire sans aucune propulsion, au-dessus de l'Europe et de l'Asie, cet étage a été rallumé pour une deuxième poussée et c'est au-dessus du Pacifique Sud que l'ATV se sera séparé du lanceur.

Comme lors de tout lancement d'Ariane, les données de télémesure, faisant état du comportement du lanceur et des évènements importants survenus, émises pendant les phases propulsées, ont été reçues par un réseau de stations qualifié d'atypique car constitué de moyens et de lieux en grande partie nouveaux. Ce réseau est constitué de, outre la station habituelle de Kourou:

• la Station Navale Ariane (SNA), mobile, embarquée sur un navire au nord de l'Amérique du Sud, déjà utilisée lors de certains lancements
• une nouvelle station fixe sur un site créé sur l'île de Santa Maria aux Açores
• une station fixe de l'Institut de Recherche en Télécommunications située à Adélaïde
• une station mobile installée sur un nouveau site, créé à Awarua, près d'Invercargill au sud de la Nouvelle-Zélande. C'est cette dernière station qui aura reçu l'information de séparation de l'ATV du lanceur.

Enfin, à l'issue d'une orbite complète, une dernière station, située au Sud-Ouest de l'Australie, à Dongara, aura permis de suivre un troisième allumage de l'EPS, cette dernière poussée ayant pour but de désorbiter l'étage supérieur d'Ariane 5 pour le précipiter dans l'océan Pacifique.

Réussite de la procédure d'urgence anti-collision

L'ATV dispose d'un dispositif nommé collision avoidance manoeuvre, ou CAM, qui peut être activé depuis le sol ou bien de manière automatique par le monitoring and safety unit si la situation d'amarrage présente un risque de collision.

Le mode de fonctionnement de la procédure est complètement indépendant des organes primaires de l'ATV. Le système informatique et les logiciels sont physiquement différents, l'alimentation se fait par des batteries séparées.

Le but, en cas de risque de collision, est d'allumer des moteurs durant 3 minutes, pour provoquer un freinage d'urgence, puis éloigner le vaisseau de la station. Un calculateur de bord choisit une trajectoire pour mener l'ATV hors d'une zone nommée Keep out sphere, sphère virtuelle de 200 mètres de rayon autour du centre de gravité de la station.

Cette procédure induit l'arrêt des systèmes de l'ATV et l'activation d'un mode de survie. La manœuvre est modélisée par l'ESA dans le lien suivant : Manœuvre anti-collision.. Le 14 mars 2008 à 10 h 45 CET, le test du CAM s'est révélé positif.

Réussite de l'amarrage pour l'ATV Jules Verne

L'amarrage de l'ATV Jules Verne à la station spatiale internationale (ISS) s'est déroulé le 3 avril 2008 comme prévu, en mode automatique.

La séquence d'approche finale a débuté à 10 h 32 (TU), le vaisseau se trouvait alors à 39 km derrière ISS. Il a alors navigué par GPS et s'est approché jusqu'à un point situé à 3,5 km où il s'est arrêté pendant 30 minutes, le temps que l'équipage de la station fasse des tests d'arrêt et de recul. Il est ensuite reparti à une vitesse de 40 cm/s avant de s'arrêter pendant 37 minutes à 249 m de la station. À 13 h 53, les instruments laser sont mis en marche. Puis il entame une approche à la vitesse de 7 cm/s pour s'arrêter 15 minutes à 19 m d'ISS. Il est alors 14 h 14 (TU). Il reprend ensuite sa course s'arrêtant une dernière fois à 11 m pendant 6 minutes. Arrivé à 1 m, les astronautes ne pouvaient plus intervenir. Finalement, le contact eut lieu à 14 h 45 min 30 s (TU) et la fermeture des crochets de jonction à 14 h 52 (TU).

Ce n'est que le 4 avril que les astronautes ont ouvert la porte de l'ATV pour y placer un appareil de filtrage de l'air. Le lendemain à 8 h 30 (TU), l'équipage a pu allumer la lumière, débrancher l'appareil de filtrage, amener des appareils respiratoires portables et un extincteur. Le premier voyage de l'ATV a amené 9 357 kg de charges dont 3 556 kg d'ergols. La charge cargo était constituée de 1 150 kg de vêtements, équipements et nourriture, 269 kg d'eau, 21 kg d'oxygène.

Cet amarrage « marque l’entrée de l’ESA dans le club fermé des partenaires capables d’accéder par leurs propres moyens au complexe orbital », et c'est donc une étape importante pour l'Europe.

« Une page totalement nouvelle s’ouvre dans l’histoire de l’Agence spatiale européenne » (Esa), a souligné son directeur général, Jean-Jacques Dordain, au centre spatial guyanais de Kourou, désormais troisième « port » pour des liaisons avec l’ISS, après Cap Canaveral aux États-Unis et Baïkonour au Kazakhstan.

Le convoyage du fret dans l’espace est démontré depuis longtemps par les Européens avec le lanceur Ariane. Mais injecter une charge sur une orbite à quelques mètres près est très différent de s’approcher d’une station habitée, puis de s’y greffer avec une précision centimétrique. Le tout à 30 fois la vitesse du son et sans intervention humaine puisque le pilotage de l’ATV a été entièrement automatique.

Outre cette prouesse technologique, les Européens ont dû aussi relever une gageure imprévue, celle-là, puisqu’elle est diplomatique. L’ATV a été un chemin de croix dont se souvient encore EADS Astrium, son maître d’ouvrage. Lancé en 1998, le développement du véhicule a dû être totalement remis à plat en 2000. « Nous avons dû respecter les règles de sécurité dictées par les Russes et les règles imposées par les Américains. Cela a entraîné une complexité incroyable du véhicule », explique Robert Lainé, directeur technique d’EADS.