LA STATION I.S.S

 

LA MISSION DE L'ATV

L'ATV, Automated Transfer Vehicle (Véhicule de transfert automatisé) est un véhicule logistique destiné au ravitaillement de la Station Spatiale Internationale (ISS) et à la remontée périodique de son orbite. Le système ATV devait être opérationnel dès 2006 et desservir la station environ une dizaine de fois jusqu'à 2014. Par les services logistiques remplis tout au long de ces vols, l'ATV représente la contribution "en nature" de l'Europe aux dépenses d'exploitation de l'ISS. De nombreux retards dans le développement du programme ont décalé sa mise en service à 2008 et le nombre de vols a été réduit de moitié.

La capacité d'emport de l'ATV est pratiquement double par rapport au Progress-M, ce qui implique que le nombre de missions sera deux fois moindre pour un même résultat. La fonction de "reboost" est considérée par la NASA comme un élément d'infrastructure. Or, si le rehaussement d'orbite est assuré par l'ATV, l'Europe devient fournisseur d'un élément d'infrastructure et, à ce titre, obtient un part du quota d'utilisation des éléments d'installation réservés aux fournisseurs des éléments d'infrastructure. En clair, cela signifie que l'Europe serait autorisée à accroître les droits d'utilisation de son propre module laboratoire au-delà de la base de départ de 51%. Il faut aussi considérer que sans l'ATV, le Progress-M est le seul véhicule capable d'assurer le rehaussement d'orbite. Or, pour des raisons aussi bien technologiques que politiques, il est souhaitable de disposer de deux moyens indépendants pour assurer cette fonction, particulièrement vitale pour la station.

LA MISION DE L'ATV

Tous les 12 à 15 mois, l'ATV emportera 7,5 tonnes de cargo depuis la base de Kourou vers la station à 400 km d'altitude. Un système embarqué de navigation à haute précision va guider l'ATV sur une trajectoire de rendez-vous avec la station ISS, où il va automatiquement s'amarrer au module de service russe Zvezda. L'ATV va rester là comme une extension pressurisée, à part entière de la station pendant plus de 6 mois. 

L'ATV fournit tout d'abord un support propulsif à la station. Il met son système propulsif à la disposition de la station qui l'utilise pour corriger son orbite et compenser les pertes régulières d'altitude, pour maintenir son attitude lors de l'arrivée d'autres véhicules à la station, ou encore pour dé-saturer ses roues à inertie. L'ATV permet aussi à la station d'effectuer une manœuvre d'évitement de débris si nécessaire. Jusqu'à quatre tonnes d'ergols stockés dans les réservoirs de l'ATV peuvent ainsi être consommés pour cette mission.

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L'ATV apporte également du fret de la station sous plusieurs formes :

  • jusqu'à 100 kg d'air, ou d'un mélange d'oxygène et d'azote, transporté dans des réservoirs haute pression et destiné à renouveler l'atmosphère de la station.

  • jusqu'à 840 kg d'eau potable, destinée à l'équipage,

  • jusqu'à 840 kg d'ergols pour le système propulsif de la station. Ces ergols, différents de ceux de l'ATV, sont transportés et transférés à la station grâce à un système spécifique.

  • jusqu'à 5 500 kg de charges utiles, sous la forme de sacs, de tiroirs ou de racks, transportés dans un environnement pressurisé permettant leur déchargement par l'équipage.

Lors de chaque vol, l'ATV emporte une combinaison de l'ensemble de ces frets, déterminée par les besoins opérationnels de la station et par sa propre capacité d'emport. Elle est aujourd'hui de plus de sept tonnes de fret et d'ergols. A la fin de sa mission, l'ATV récupère les eaux usées et les déchets de la station (6500 kg) . Ils seront détruits lors de sa rentrée dans l'atmosphère.

Chaque vol de l'ATV se déroule suivant un scénario comportant 5 grandes phases:

L'ATV commence sa mission après avoir été lancé depuis Kourou par une Ariane 5. Sous la responsabilité du Centre de Contrôle Européen de Toulouse, France, l'ATV se sépare d'Ariane et ses systèmes de navigation sont activés. Les propulseurs sont activés pour envoyer l'ATV sur une orbite de transfert vers l'ISS.

Le vol orbital pour rejoindre l'orbite de la station. Après 3 jours d'ajustements orbitaux, l'ATV va arriver à vu de l'ISS et va commencer une navigation relative à 30 km derrière et 5 km dessous la station. Les ordinateurs du module ravitailleur commencent à commander les manoeuvres d'approche finale sur les 2 orbites suivantes (soit environ 1h30 au total) pour se rapprocher de l'ISS.

L'approche de la station et l'arrimage. Le système d'amarrage est entièrement automatique. S'il y a le moindre problème de dernière minute, aussi bien les ordinateurs de l'ATV que l'équipage de l'ISS peuvent lancer une séquence préprogrammée de manoeuvres anti-collision, qui est totalement indépendante du système de navigation principal. Ce système de secours ajoute un niveau de sécurité.

La phase dite " attachée " où l'ATV fait partie intégrante de la station. Une fois l'ATV fermement amarré, l'équipage de la station peut y entrer et vider la partie cargo : les équipements de maintenance, les blocs d'expériences scientifiques, des containers alimentaires, des mails, cassettes ou CD-Roms de leur famille. Pendant ce temps, les réservoirs de l'ATV vont être branchés sur ceux de la Station Spatiale et vont se décharger dans ceux-ci. L'équipage va manuellement retirer les bonbonnes de gaz. Durant plus de 6 mois, l'ATV, la plupart du temps en veille, restera attaché à l'ISS avec le sas ouvert. L'équipage le remplira progressivement de déchets. A des intervalles de 10 à 45 jours, les propulseurs de l'ATV seront utilisés pour rehausser la Station Orbitale sur une orbite plus haute. .

Le départ de la station, la désorbitation et la rentrée dans l'atmosphère. Quand sa mission de ravitaillement est terminée, l'ATV, rempli de déchets, sera fermé par l'équipage et automatiquement séparé. Ses propulseurs utiliseront les ergols restants pour désorbiter le module, non pas avec un angle léger comme pour les rentrées d'équipages humains mais brutalement pour effectuer une entrée destructive contrôlée très haut au dessus du Pacifique.

PREPARATION ET INTEGRATION

Chaque vol de l'ATV est préparé et défini en fonction des besoins opérationnels de la station, ce qui détermine la période à laquelle il doit remplir sa mission, ainsi que son chargement et sa configuration de vol. La préparation du vol garantit que l'on disposera du véhicule et du centre de contrôle en ordre de marche, que le fret à transporter sera prêt pour être embarqué, que le lancement par Ariane 5 sera possible comme prévu, et que les services de communication utilisant les satellites relais seront disponibles. Elle garantit également que la station est prête pour l'arrivée de l'ATV et que l'ensemble des équipes opérationnelles de la station, américaines et russes, ainsi que celles de l'ATV sont prêtes et disposent de tous les moyens et ressources nécessaires.
Enfin, la garantie de la sécurité de l'équipage et de la station, qui est au cœur de la préparation du vol, se traduit par l'entraînement des opérateurs et de l'équipage, et par la certification du véhicule, des procédures et des personnels.

A l'issue de cette phase de préparation, l'ATV arrive à Kourou. Il est encore, à ce moment là, en deux parties : d'un côté le module de service, de l'autre le module de fret, déjà rempli des sacs, tiroirs, racks qu'il doit emmener à la station. Si nécessaire, quelques éléments de charge utile supplémentaires peuvent encore être rajoutés.
On procède ensuite à l'intégration finale du véhicule, puis au remplissage en ergols et gaz, et enfin aux essais de vérification. L'ATV est alors placé sur Ariane 5 et la préparation finale du lancement peut commencer.

ORGANISATION INDUSTRIELLE

30 sociétés à la fois européennes, russes ou américaines partagent le travail sous la direction d'EADS Division Lanceur (France) pour la construction des véhicules ATV. La répartition des activités de développement est la suivante.

EADS LAUNCH VEHICLES (France)

  • Maître d'œuvre du développement du segment spatial ATV

  • ingénierie système et véhicule

  • algorithmes et logiciels de vol pour le guidage, navigation et contrôle,

  • algorithmes et logiciels de vol pour le fonctionnement automatisé du véhicule

  • développement des moyens et plate-formes d'essais

  • vérification et qualification du véhicule et de ses interfaces externes

Alenia Spazio (Italie)

  • développement et intégration du "Cargo Carrier" (module de fret)

  • études thermiques en support à l'ingénierie système et véhicule

Astrium (Allemagne)

  • sous-système de propulsion et de reboost

  • intégration du " spacecraft " et du véhicule

Astrium (France)

  • sous-système avionique

  • intégration de la baie avionique

Contraves Space (Suisse)

  • structures du module de service (spacecraft)

Fokker (Pays Bas)

  • panneaux solaires