LE MODULE EUROPEEN COLUMBUS
La partie européenne de la station ISS est
représentée essentiellement par le module laboratoire européen COF – Columbus Orbital
Facility. Extrêmement
polyvalent, ce laboratoire à usages multiples peut être adapté à
différentes missions par l'échange de bâtis normalisés à bord, tout comme
les avions de ligne à cabines modulaires peuvent se reconfigurer pour
différents usages. Le COF sera le lieu de travail privilégié des astronautes
et chercheurs européens.
Ce module pressurisé sera raccordé en
permanence à la station, dont il fera partie intégrante, et il en recevra
toutes les ressources nécessaires (alimentation électrique, air, contrôle
environnemental). Ses utilisations sont multiples, et portent
entre autres sur la science des matériaux, la physique des fluides, les
sciences de la vie, la physique fondamentale et de nombreuses autres
technologies. Il renfermera aussi la plupart des charges utiles pressurisées
européennes.
Columbus est un module cylindrique comparable
au MPLM mesurant 6,7 mètres sur 4,5 mètres et pesant 9500 kg au lancement.
Extérieurement, c'est est une coque
pressurisée cylindrique muni de deux cônes d'extrémité. Elle est rigidifiée et
recouverte de plusieurs couches d'isolant thermique et d'un blindage de
protection contre les météorites ainsi que les débris spatiaux. Elle est équipée d'une structure d'accrochage sur la
coque extérieure en vue des opérations de manutention et d'assemblage au moyen
du bras télémanipulateur de la Station Spatiale (SSRMS) pouvant aussi servir
à la transmission de signaux électriques et de données au moyen de relais
intégrés
Le cône avant intègre la partie passive du
mécanisme d'accostage universel (CBM) qui permet la fixation au Node 2. Le
cône arrière est prévu pour recevoir optionnellement sa propre antenne de
liaison et un équipement de télécommunications autonome avec le sol via le
système de relais de données européen DRS. Dans la perspective d'une telle
évolution future, il pourrait aussi recevoir divers points d'accrochage
nécessaires au raccordement d'une plate-forme de charge utile extérieure.
L'aménagement intérieur du module européen
est pluridisciplinaire et évolutif. Il a été conçu de façon à pouvoir être transformé et adapté en
fonction des besoins par l'utilisation de bâtis interchangeables IRPR, International Standard Payload Rack. Ils
sont acheminés dans les modules MPLM vers la
station, installés dans le module puis, plus tard, en être extraits à
n'importe quel moment de la durée de vie opérationnelle de la station. Du fait
que les modules européen, américain et japonais utilisent le même concept d'ISPR, les bâtis sont interchangeables entre les laboratoires, à l'exception
des laboratoires russes qui n'ont pas adopté ce standard. Alors que le module
US Destiny embarque 11 racks et le module japonais Kibo 8 racks, Columbus en
emporte 10. Quatre racks sont
situés sur le coté à l'avant, 4 sur le coté à l'arrière, 2 sont au dessus.
Trois rack abritent le système de climatisation et de support vie.
Le reste des rack ainsi que les deux au plafond servent pour le stockage. Au
lancement, Columbus emporte le rack Biolab, FSL, EPM, ERD et ETC.
Le Biolab
permet, par exemple, de réaliser des expériences sur les micro-organismes, les
petits animaux, également les plantes, et permet aussi de cultiver de cellules
et de tissus organiques. Exposé au vide spatial, il peut étudier la capacité
des bactéries à survivre sur une météorite artificielle et à l'activité
volcanique à 400 km sous Terre. |
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Fluid Science Laboratory (FSL)
laboratoire scientifique des liquides réalise des expériences sur le
comportement étrange des liquides légers. Eux aussi, pourront apporter des
avantages de grande envergure sur Terre : de meilleures manières de nettoyer
des flaques d'huile, par exemple, et également d'améliorer la fabrication des
lentilles optiques. |
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European Physiology Module (EPM) Ce rack est construit par OHB-System à
Brême. Il comprend un ensemble d'expériences qui examinent le comportement du
corps humain en l'absence de la pesanteur.
- Multi-Electrode Electroencephalography Module (MEEMM)
- Samples Collection Kid (SCK)
- Cardiolab (CDL)
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Material Science Laboratory (MSL) offre une multitude de
service pour la recherche scientifique comme la solidification physique,
la cristallisation de cristal pour les semi-conducteur et la mesure
thermodynamique des liquides. Le rack MSL occupe un demi rack ISPR dans
le module Destiny et un rack dans Columbus. |
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European Drawer Rack (EDR) est
un rack multi-usage. Il fournit le logement pour trois casiers ISS et 4
casiers Shuttle. Ses modules standards ECMs (Experiment Container Modules)
peuvent abriter des expériences scientifiques.
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ETC European transport Carrier
pour des expériences installés en orbite. |
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Les conditions de vie à bord permettent
d'assurer un grand confort pour trois astronautes travaillant sous atmosphère
d'air (959 à 1013 hPa) à une température de +16 à +27°C. Le module est
équipé d'ordinateurs, multiplexeurs et mémoires informatiques, de 2 caméra
vidéo, d'un système de communication audio, de 2 panneaux d'avertisseurs
d'alarme, de 2 extincteurs, de 2 appareils respiratoire portable, d'un système
de contrôle de l'environnement (climatisation, ventilation), d'alimentation
électrique (125 V) et échangeurs de chaleur (22 kW de dissipation à
l'extérieur)
Certaines expériences sont placées à
l'extérieur des modules. Quatre emplacements sont possibles sur la poutre S3
d'ISS (expérience AMS et EXPRESS) et 10 sur le module japonais Kibo sur des
palettes (Eperiments Module Exposed Facility). Columbus possède quatre
emplacements à l'extérieur, appelés CEPF, Columbus External Payload Facility.
Ces emplacements permettent de "voir" devant, en bas et au dessus du
module. Deux structures de 1,2 m sur 1 m placées en symétrie permettent de
placer les expériences. sur quatre plaques support CEPA Columbus External
Payload Adapter (volume utile de 1,16 x 0,86 x 1,3. L'ensemble supporte 209 kg
de charges utiles. Le module assure toutes les commodités, l'alimentation
électrique (la puissance disponible sur chaque emplacement est de 1,2 kW, mais
limité à 2,5 kW pour les quatre) et les liaisons pour les données.
EXPERIENCES
ENVOYEES SUR COLUMBUS |
European Technology Exposure
Facility (EUTEF) |
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Solar Monitoring Observatory (SMO) transporte trois
instruments pour mesurer les irradiations spectrales et le soleil. Il
est monté sur un pointeur CDP Coarse Pointing Device. |
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Atomic Clock Ensemble in Space
(ACES) est un programme de test sur les performances d'un type nouveau
d'horloge en micro-gravité qui sera envoyé en 2010. |
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Sky Polarisation Observatory
(SPORT) doit surveiller la polarisation des rayons cosmiques entre 20 et
70 GHZ. |
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D'autres expériences seront envoyées
ultérieurement sur ISS.
Expose est un système multi-usage qui consiste à
étudier les microbes dans l'espace. Son vol reste à définir.
FOCUS Intelligent Fire Detection Infrared Sensor System
est un système de détection autonome et d'analyse depuis l'espace des
hautes températures venant du sol comme les incendies ou les volcans.
Technology Exposure Facility (TEF) est un système
multi-usage pour des expériences technologique montées dans des
modules
LA COOPERATION ESA-NASA
Dans les accords de partenariats
de 1997, l'Europe avait 50% de la place dans les racks du module Destiny pour
une période de 2 ans avant l'arrivée de Columbus. A cela s'ajoutait
l'utilisation d'une demi palette sur les poutres extérieures pendant trois ans
et l'envoie de deux astronautes européens en orbite. Les accords signés
avec les russes de Roskomos en 2001 portaient sur l'envoie de 6 astronautes
européen dans des Soyouz "taxi" entre 2001 et 2006 et des vols de
longue durée. En échange, l'ESA devait livrer un certain nombre
d'équipements comme la "boite à gants" MSG, Microgarvity Sciences
Glovebox, le congélateur MELFI Minus Eighty Degrees Freezer, le système de
pointage Hexapod Pointing System et l'adaptateur Columbus Mission Data
Base à intégrer dans le segment sol d'ISS. Depuis cet accord, des
modifications ont été demandé à l'ESA sur le MGS et le MELFI. De même,
après 2001, il a été décidé de déplacer certaines expériences placé sur
la poutre extérieure sur le CEPA de Columbus.
Un autre accord a visé l'achat
par la NASA auprès d'Airbus Industrie d'un avion de transport Super guppy pour
amener les différents éléments de la station entre les différents centres de
la NASA. En échange, l'ESA pouvait emporter 450 kg de charges utiles à bord du
Shuttle.
Le lancement de Columbus fait
partie d'un 3eme accords ESA-NASA de 1997. En échange du lancement par le
Shuttle, l'ESA s'engageait à fabriquer les deux modules Node 2 et 3, le
congélateur cryogénique et le réfrigérateur pour l'équipage dans ISS et des
rechanges pour le laboratoire. Depuis, la donne a quelque peu changée. La
configuration des Node 2 et 3 a changé avec l'abandon par la NASA du module
d'habitation et divers équipements ont été modifié ou rajouté.
L'accord pour la fabrication de
deux coupoles Cupola fait partie d'un accord signé en 1998 autorisant l'ESA a augmenter
la charge utile de Columbus (+ 68 kg) son contrôle thermique et ses liaisons
ethernet. En échange, le Shuttle pouvait embarquer 5 charges utiles ESA. En
septembre 199, le nombre de coupole est réduit à un.
En retour de sa participation,
l'ESA dispose de 8% des ressources de la station et du temps de l'équipage,
hors partie russe. Avec Columbus, l'ESA utilisera 50% des ressources, le reste
étant assigné aux partenaires. Les résultats de ces expériences sont envoyés au centre
de commande de Columbus en Allemagne et également transmis à la NASA. Columbus réunit des chercheurs de toute l'Europe, qui
peuvent même demander leurs propres expériences.
Columbus est un programme ESA sous la maitrise d'oeuvre
d'EADS-Space
Transportation. Le module est intégré dans les locaux de Brême en Allemagne.
La structure de vol, le système de protection météoritique, le système de
contrôle environnemental, les harnais et tout l'équipement sol est fabriqué
par Alenia Spazio à Turin. Le module laboratoire européen est amené
vers la Station Spatiale Internationale dans la soute de la navette,
entièrement équipé, comprenant des bâtis et leurs charges utiles initiales
d'environ 2500 kg.
DES
RADIO AMATEUR SUR ISS
En 2002, le président de ARISS Europe soumet son projet d'installer
des antennes pour les radio amateur sur le module Columbus à
l'ESA.
ARISS Amateur Radio on International
Space Station. (Les radioAmateurs à bord de la Station Spatiale
Internationale est un programme qui offre aux étudiants et aux
radioamateurs une opportunité de faire l’expérience de la
radioamateur en parlant directement avec des radioamateurs à bord
de la station spatiale internationale. Des organismes radioamateur,
et les agences spatiales des États-Unis, de la Russie, du Canada,
du Japon et de l’Europe commanditent ces expériences. Des
centaines de radioamateurs, incluant ceux du Radio Club de la NASA
au centre spatial de Johnson, le centre de vol spatial de Goddard et
le centre de vol spatial de Marshall, travaillent en coulisse pour
mettre sur pied ces expériences.
ARISS désire que les antennes soient
montées sur la face "nadir" du module, celle qui regarde
la terre, mais comme le module voyage dans la soute de la navette,
la place et la masse disponible reste très limitée. Un compromis
est trouvé avec la fabrication d'antenne plate, en bandes UHF, L et
S fixées contre les panneaux de protection anti météorites
Meteorite Debris Panels (MDP) . Pour relier les antennes aux
appareils de bord à l'intérieur du module, il est décidé de
passer à travers un passage aménagé dans le cône avant du module.
Les plans pour les antennes sont confiées à un radio amateur Danny
Orban. En décembre 203, l'antenne VHF est abandonnée. Orban laisse
sa place au Dr Pawel Kabacik, professeur au Institute of
Telecommunications and Acoustics of Wroclaw University of Technology
de Pologne. Au niveau financier, ARISS devra supporter 50 000 euros
pour installer les antennes sur Columbus, l'ESA le reste soit 100
000 euros. Une campagne de dons est lancé dans la communauté des
radio amateurs.
Juin 2005, l'antenne UHF est
abandonné, seule reste les antennes bandes L et S. La construction
est demandé au Wroclaw University en coopération avec UBA, la
société belge de radio amateur. 2 antennes de vol et 2
"spares" sont fabriqués ainsi que 2 éléments de
développement. L'ESA et EADS décident d'installer 2 antennes
identiques en deux endroits du panneaux protecteur MDP. Si un
panneau est enlevé dans l'espace pour inspection, les antennes
seront probablement perdues. Le contrat est estimé à 47 000 euros
pris en charge par UBA.
Juillet, un meeting est donné à
l'ESTEC à l'ESA au Pays Bas avec les parties en lice.
Novembre, deux câbles coaxiaux sont
installé sur le module et à travers le cône pour acheminer les
signaux à l'intérieur. En raison des faibles dons reçus par
ARISS, l'ESA accepte de payer la totalité de l'installation.
Juin 2006, AMSAT Belgique signe un
contrat avec Wroclaw University pour les tests de qualification
(3000 euros). Lors des tests de vibration simulant le décollage du
Shuttle, les antennes se cassent.
Mars 2007, de nouvelles antennes
ARISS 31 à 35 sont développées pour 18 000 euros. Elles passent
les tests de vibration mais échoue aux tests thermique (-100°C et
+ 102°C en chambre à vide). Une de ces antennes ARISS 31 est
exposée à Bruxelles au parlement européen.
En août, un nouveau contrat est
signé pour fabriquer de nouvelles antennes 2 de vol et une de
qualification avec de nouveaux matériaux.
Septembre, les antennes ARISS 41, 42
et 43 terminent les essais de vibration à l'ESTEC. L'ESA décide de
les installé sur Columbus.
Octobre, KSC, les antennes 41 et 43
sont mise en place sur Columbus dans la grande baie du SSPF. Les
propriété électrique des antennes sont testé quelques jours
après avec succès. A la mi octobre, l'antenne ARISS 42 passe avec
succès ses essais thermique à l'ESTEC.
Parallèlement, depuis septembre
2005, 17 réunions par téléconférence permettent de finaliser le
projet d'équipement ARISS dans le module, un transpondeur large
bande, un émetteur bande L et un récepteur bande S. Des
contraintes de place et de masse et de consommation énergétique
imposent de nombreuses limites.
ARISS ET ISS
Les radio amateurs ont eu un rôle à
jouer dans l’activité humaine sur l’ISS.
L’équipage Expedition-1 sur l’ISS
aura contribué à une nouvelle occupation de l’espace. le
Commandant William "Shep" Shepherd KD5GSL, et les
cosmonautes Yuri Gidzenko et Sergei Krikalev U5MIR sont devenus les
premiers habitants de la nouvelle station pour des séjours aux
longs cours. C’était le 31 oct 2000 que le taxi Soyouz
transportant le premier équipage de l’ISS décollait de
Baïkonour pour s’arrimer à l’ISS le 2 novembre suivant. A ce
moment là Shepherd était le second astronaute US à voyager sur un
vaisseau Soyouz. Sergeï Krikalev U5MIR est devenu le commandant de
la mission Expedition-11. Shepard réalise le premier contact
scolaire ARISS le 21 décembre. La station radio initiale Phase-1
est installée dans Zaria
McArthur a fait le 200 ème contact
ARISS sur l’ISS avec une école. Il a participé à un Field Day,
à un JOTA Jamboree et a fait qqs QSO en maraude. Le premier
matériel ARISS était à bord de l’ISS à l’arrivée du premier
équipage. Expedition-1 a installé la VHF en phonie FM et le packet
sous les call NA1SS et RS0ISS.
A la fin 2003 une phase importante a
été atteinte avec la livraison du matos Phase-2 installée dans le
module Russe Zvezda où se trouve les quartiers d’habitation de l’équipage.
Maintenant les équipages utilisent de façon routinière la station
ARISS pour faire des contacts scolaires avec le tranceiveur Kenwood
TM-D700E qui est le coeur de cette station radio. ARISS cherche à
activer un transceiveur Yaesu FT-100 en bandes HF-VHF-UHF ainsi qu’un
SSTV.
Lors de quelques opérations EVA
(Extravehicular Activity), quatre antennes ont été fixées à des
mains courantes à l’extérieur de Zvesda. La fonction principale
de ces antennes est d’offrir aux astronautes des communications en
micro ondes lorsqu’ils travaillent à l’extérieur de l’ISS.
Ces antennes sont multiplexées vers un commutateur qui couvre les
bandes HF, VHF, UHF, et la bande L. Actuellement la station amateur
marche en Packet (VHF) ou en répéteur FM crossband (VHF en montée
et UHF en descente). Les astronautes et cosmonautes licenciés
utilisent aussi la station pour des QSO avec les stations radio
amateurs au sol.
L’utilisation la plus significative
est l’activité de la station en VHF au service de l’éducation.
ARISS a développé une organisation efficace pour ouvrir des
Contacts Scolaires permettant aux étudiants et jeunes élèves de
poser des questions aux astronautes et de recevoir des réponses en
direct de l’espace. Des radio amateurs volontaires mettent à
disposition leur station radio vers les écoles sélectionnées au
moment prévu. La NASA autorise un contact par semaine avec l’équipage.
ARISS-Europe a signé un accord avec l’ESA pour les astronautes
Européens et elle est en train d’en négocier un autre avec
Energia de l’Agence Russe de l’Espace. L’ARISS School Contact
permet d’encourager vivement des jeunes à s’intéresser aux
sciences, à la technologie, et à se cultiver. En Allemagne et en
France des étudiants qui participaient à ces contacts ont fini par
devenir radio amateurs. En plus ces radio contacts, qui sont
largement couverts par les média contribuent à donner une image
positive du radio amateurisme à un vaste public.
Les antennes ARISS existantes sur le
Module de Service passent par des duplexeurs et ne sont pas bien
efficaces en micro ondes. Le fait d’utiliser sur Colombus une
antenne dédiée permettra pour la première fois des opérations
ARISS optimisées pour ces bandes. Le module Colombus sera installé
à bonne distance des deux autres stations ARISS, cela permettra des
activités en parallèle sur les nouvelles bandes, pendant que les
autres seront aussi utilisées. La disponibilité de ces nouvelles
bandes à large spectre nous permettra d’utiliser la vidéo pour
la première fois. Cette possibilité va autoriser l’ATV pendant
les contacts avec les écoles, tout en utilisant en parallèle un
transpondeur. Le module Colombus est destiné aux activités
expérimentales, mais il peut aussi servir temporairement de zone
vie (pour dormir) pour les astronautes Européens. Sans anticiper,
il faut rappeler que presque tous ces astronautes seront déjà
radio amateur licenciés. Le régime du sommeil des astronautes peut
amener à restreindre l’activité des opérations radio amateur,
mais un contrôle à distance de la station peut lever cette
contrainte. En résumé l’ajout de ces nouvelles antennes
améliorera grandement les opportunités d’opérations radio
amateurs sur l’ISS et participera aussi a ajouter des moyens de
secours aux communications de bord pour les astronautes.
Le 30 juillet 2006, le commandant de
l’expédition 13 à activé pour la première fois le système
SSTV de l’ISS pour quelques orbites. Le week end du 13/14 aout des
images supplémentaires ont été diffusées. Les images ont été
reçues dans plusieurs pays ( Russie, UK, Brésil, Autralie ...).
Les tests réalisés ont démontré que le systéme SSTV était
correctement configuré. La réalisation de nouveaux tests sera
fonction du temps disponible de l’équipage et de son commandant.
Les tests ont lieu sur la fréquence : 145.800 Mhz. Une fois l’ensemble
des tests finalisés, le système diffusera éventuellement en
permanence sur la bande des 2m. Le système SSTV SpaceCam1 peux
diffuser 200 images par jours au format Robot 36. le logiciel à
bord possède un mode « slide show » qui ne nécessite pas d’action
de l’équipage. Il peut fonctionner ainsi indéfiniment.
Au 31 octobre 2007, 333 écoles
avaient eu un contact avec ISS, dont 5 françaises (Rueil
Malmaison en janvier 2005, Montaud
en septembre 2004, St Mard en avril 2004, la fédération française
des radio mateur de Rouen en juillet 2003, Brest en janvier 2003,
Commelle-Vernay en décembre 2002 et Raphele les Arles en avril
2002) . Un autre contact
est prévu en février 2008 avec Leopold Eyhards dans ISS avec
l'école élémentaire Robespierre-B de Rueil-Malmaison.
Remerciement à AMSAT
France et ARISS pour leur
contribution à cet article |
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