Le Soyouz TMA

LE SOYOUZ TMA

Après que la Russie ait intégré le programme ISS en 1993, le développement par les Américains du ACRV (Assure Crew return vehicle) destiné à servir de chaloupe à la station Freedom n'est plus d'actualité dans la première phase d'assemblage. Ce rôle incombe au Soyouz TM qui désert déjà la station MIR depuis 1986. Freedom ISS étant sur la même orbite, le vaisseau n'est pas modifié. La station ne devant pas être habité par plus de trois occupants avant l'arrivée du module d'habitation en 2002, le Soyouz TM est le candidat idéal.
Le premier problème commence en Russie en 1995, à la Cité des Etoiles pendant l'entrainement des astronautes Scott Parazynski et Wendy Laurence pour un séjour dans MIR. Le premier est trop grand pour se tenir dans le Soyouz la seconde trop petite. Comme la moitié des astronautes Américains n'ont pas la taille requise pour entrer dans le Soyouz, les russes demandent à ce que leur occupant y sejournent sans scaphandre. Un risque acceptable pour la NASA considérant que le Soyouz ne sera habité qu'en cas d'évacuation en urgence, les équipages étant amené par le Shuttle. Cependant, la NASA reconsidère sa première décision et demande plutôt de modifier le Soyouz pour l'adapter aux astronautes Américains. Le contrat de modification est signé en décembre 1996 et le vaisseau baptisé Soyouz TMA (A pour anthropométrique).

Les principales modifications du Soyouz TMA sont d'ordre anthropométrique, le vaisseau a été "élargit" à la morphologie des astronautes US. De plus le niveau de protection de l'équipage a été augmenté pour le retour en diminuant la vitesse d'atterrissage de 40% et en améliorant l'absorption du choc par les siéges.

Ces siéges aux nombres de trois sont équipés de nouveau amortisseurs réglables en fonction de la masse de l'astronaute. Un réaménagement du module a permit de gagner sur la longueur des siéges et sur le passage par le sas vers le module orbital.

Deux des 6 moteurs de freinage pour l'atterrissage ont été remplacé par des moteurs plus souple et l'altimétre modernisé (Kaktus 2V).

HISTOIRE DE SOYOUZ...

La dénomination du Soyouz, union en russe est 7K OK attribuée par le bureau constructeur (7 signifiant la 7eme génération dessinée par Korolev et le K Koralb, "vaisseau"). La première version habitée du Soyouz est un vaisseau capable de transporter trois cosmonautes à son bord pour des missions de RV en orbite, amarrage et des EVA en préparation des missions lunaires. Ces Soyouz amarrés entre eux ne permettent des transferts d'équipages en interne. Ce Soyouz là est le père de tous les Soyouz a venir. Décliné en version Active et Passive, il est lancé 17 fois entre 1966 et 1970, avec 16 mise en orbite réussit. 8 seulement ont été habités Soyouz 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9.

Les premières photos du Soyouz sont montrées pour la première fois aux occidentaux en 1968 après le vol des Soyouz 4 et 5. En 1970, deux vaisseaux type Soyouz 4 et 5 amarrés sont montrés pour la première fois à l'exposition d'Osaka au Japon et au musée de l'espace à Moscou ainsi qu'au salon du Bourget à Paris en 1971.

D'une masse de 7000 kg environ, il comporte trois éléments:

_ A l'avant un compartiment orbital de 1300 kg. Dans une sphère allongée de 2,3 m de diamètre et 2,65 m de long, un habitacle long de 1,8 m a été aménagé offrant 6 m3:
Deux plans perpendiculaires à l'axe le délimitent, près de la porte et juste après du plan diamétral, pour laisser la place à un système d'amarrage long de 1,2 m, avec un diamètre de base de 1,7 m. Il possède 4 hublots. A l'intérieur on trouve une couchette, une armoire, le système de survie et des appareils de contrôle.

A l'arrière, un compartiment salle des machines, un cylindre de 3 m de long et 2,4 m de diamètre (2560 kg). Dans ce module, une enceinte thermostatée abrite les systèmes radio-électrique, les ordinateurs et le dispositif thermo-régulateur

_ Entre les deux, la cabine haute de 2 m avec un diamètre maxi de 2,3 m et une masse de 2700 kg. Les soviétiques ont retenu la forme de cloche avec un bouclier thermique à la base détachable. Cette cabine sert au lancement, au retour mais aussi pour toutes les manoeuvres en orbite. A l'intérieur, les occupants sont assis sur des siéges inclinés à 30° disposés en "patte d'oie" et montés sur des amortisseurs. La place de la cabine est occupée par des équipements de contrôle sur un large tableau de bord. Le commandant est au centre avec devant lui à sa gauche la manche à balai et à sa droite la poignée d'orientation. Comme sur le Vostok, le viseur optique a été conservé de même que deux hublots. Au dessus, la porte d'accès vers le module orbital servant au lancement et au retour. Le système de parachute est à l'avant de la cabine
Point important: par rapport à Apollo, les occupants de Soyouz ne voit pas l'avant de leur vaisseau, un système de caméras en circuit fermé permet de voir ce qui se passe à l'extérieur (deux caméras sur bras à l'avant et à l'arrière)

Le retour de la cabine sur terre se fait par parachute sur la terre ferme. Le système est enclenché à 9500 m d'altitude et permet l'extraction des parachutes de freinage et du principal (1000 m2). Le bouclier thermique est largué et la descente se poursuit. A un mètre et demi du sol, un moteur à poudre réduit la vitesse à 2 m-s.

Avec le lancement de la station Saliout 1 en 1970, le Soyouz subit quelques modifications. Sa masse a augmentée et le réservoir torique de carburant en salle des machines a été enlevé réduisant l'emport de carburant de 755 à 500 kg. La modification principale est le système d'amarrage qui permet maintenant des transferts d'équipage en interne, sans EVA dans l'espace (système "tige-cone" conçue par Legostaiev et Syromiatnikov).
Après la tragédie du Soyouz 11 en 1971, le vaisseau est à nouveau modifié. Premièrement conséquence l'équipage est réduit à deux cosmonautes vétus de leur scaphandre pressurisé Soko.
Les panneaux solaires sont supprimés, l'énergie électrique étant maintenant fournit par des batteries rechargées lorsque le vaisseau est amarré à la station. L'autonomie en vol orbital est ainsi réduite à deux jours lorsque l'amarrage est raté.

Le soyouz TM (Transport Modernisiravani) est rentré en service en mai 1986 pour desservir la station russes MIR. Le TM est doté d'ordinateur de plus grande capacité, de propulseurs améliorés et est plus léger. Le système de communication permet maintenant de garder le Soyouz en contact permanent avec le sol même hors des zones de visibilité grâce aux systèmes de satellites relais Cosmos 1700, via la station MIR.

Pour les opérations d'amarrage, le système KURS (trajet) version améliorée du Igla permet d'aborder la station sous n'importe quelle orientation. Il remplace la télémétrie laser qui imposait un alignement permanent avec la station.

Pour le retour, le système parachute a été allégé de même que le système d'éjection de la tour de sauvetage du lanceur.

L'économie de masse permet d'emporter 200 kg de fret en plus.


Paramètres	Soyouz TM	Soyouz TMA
1. Cosmonaute (astronaute) hauteur en cm maximum, en position debout minimum, en position debout maximum, en position assis	182 164 94	190 150 99
2. Cosmonaute (astronaute) circonférence en cm maximum minimum	112 96	Pas limité Pas limité
3. Cosmonaute (astronaute) masse en kg maximum minimum	85 56	95 50
4. Longueur de pied maximale en cm	-	29,5

Consoles de bord du Soyouz TMA

Le compartiment moteur du Soyouz TMA et le module orbital avec la pièce de jonction au centre.

Dans le contrat initial, le Soyouz TMA devait être utiliser seulement pour amener le premier équipage résident d'ISS, les autres équipages voyageant avec le Shuttle. Les autres Soyouz TMA servant de vol "taxi" pour des équipages internationaux ce qui permettra de changer le vaisseau arrivant en fin de durée de vie, tous les 6 mois. L'agrément de 1996 oblige aux russes de livrer 11 Soyouz TMA seulement sur les 50 premiers mois après la première occupation. Après cela, seuls les russes décideront qui embarquera dans leur vaisseau. Les retards de développement font que ce sont 4 Soyouz TM qui assurent les premiers voyage vers ISS à partir d'octobre 2000.

Le premier Soyouz TMA est lancé le 1er novembre 2002 avec un équipage formé d'un commandant russe et de deux ingénieurs de vol (l'un belge et l'autre russe). Il s'amarre à la station ISS pour un séjour de une semaine.

Le second Soyouz TMA est lancé le 26 avril 2003 embarquant l'équipage Youri Malentchenko et Edward Lu. C'est le premier vol habité depuis l'accident de la navette Columbia le 1er février. Les deux hommes relèvent l'équipage résident n°6 (Ken Bowersox, Nikolai Budarin et Don Pettit) en orbite depuis novembre 2002.
Le retour du vaisseau est mouvementé pour l'équipage à bord du Soyouz TMA 1, l'atterrissage a lieu au Kazakhstan, à environ 460 km du lieu initialement prévu. Le centre de contrôle de Koroliov (Moscou), a annoncé l'atterrissage à 02h19 TU, soit environ trois heures et trente minutes après le départ de la capsule de l'ISS. Si tout s'est semble-t-il bien déroulé lors de la descente, selon la communication établie avec l'équipage, le vaisseau ne s'est pas posé à l'endroit prévu. Après plus de deux heures de recherches aériennes, Soyouz a été repéré au nord de la mer d'Aral. L'annonce de sa localisation a été saluée par des applaudissements dans la salle de contrôle, tant la tension et l'inquiétude étaient allées en grandissant. Dix hélicoptères de recherche à bord desquels se trouvaient des médecins de la NASA, des responsables de l'agence spatiale russe, des militaires et des journalistes sont partis en direction du site.

27 mai, suite au retour mouvementé de Soyouz TMA 1, la commission d'enquête qui a remis son rapport a confirmé que les problèmes rencontrés étaient la conséquence d'un problème technique et non d'une erreur de pilotage de la part des astronautes. La RKK Energia va maintenant procéder aux modifications nécessaires sur le vaisseau Soyouz TMA-3 qui devrait être lancé vers la Station Spatiale Internationale à l'automne prochain. Cependant, ces modifications ne pourront pas être réalisé sur le Soyouz TMA-2, amarré actuellement à la station et devant ramener sur Terre, toujours cet automne, l'astronaute américain Edward Lu et son confrère russe Iouri Malenthenko.

Juin, le troisième vaisseau TMA est déclaré bon pour le service. Il enverra en octobre un équipage vers ISS.

Soyouz TMA 6 et 7

	Un Soyouz TMA en exposition en 2005

Départ d'ISS de Soyouz TMA7 le 8 avril 2006

Le Soyouz peut être amarré à la station derrière le module de service Zvezda, sur le module MRM1 ou Rassvet, face à la terre ou sur le sas Pirs à l'opposé. A partir de 2012, l'amarrage se fait en "direct" à la 4e orbite, soit 6 heures après le lancement au lieu des 48 heures et 33 orbites. Pour la désorbitation, ,si le Soyouz est sur Zvezda, il retombe sur terre en se plaçant sur une orbite elliptique plus basse. Lorsqu'il est sur MRM 1 ou Rassvet, la station doit d'abord manoeuvrer pour s'orienter afin que le Soyouz soit sur la "route". Il rejoint une orbite elliptique plus haute, ceci pour éviter une collision avec la station une orbite plus tard. Lorsque les crochets du vaisseau son ouvert, des ressorts libèrent le Soyouz qui s'éloigne de la station à 12-15 cm/s. Les moteurs de contrôle d'attitude ne sont allumés que lorsque la distance entre les deux est suffisamment grande pour ne pas contaminé la station avec des résidus de carburant. Le moment de la désorbitation est crucial afin d'éviter soit un rebond sur l'atmosphère soit une chutte trop brutale qui risquerait de désintégrer la cabine. Le temps de combustion du moteur pour cette manoeuvre est d'environ 5 minutes. L'atterrissage a lieu 50 minutes plus tard. Le Soyouz se débarrase de son module orbital et moteur ainsi que de son périscope. La cabine s'oriente ensuite pour pouvoir attaquer correctement les premières couches de l'atmosphère son bouclier thermique vers l'avant. Sa trajectoire est assimilable à un surfer sur une vague, elle suit un corridor d'entrée qui va lui permettre d'ajuster l'endroit de l'atterrissage. Le pilotage est automatique mais en cas de problème, l'équipage peut prendre le relais. A bord, la gravité commence à se faire de nouveau sentir.