ORION MPCV & SLS

2014

Janvier, c'est en 2015 que la NASA choisira le constructeur des boosters améliorés du SLS. Avec ces "uprated boosters" le SLS pourra satelliser 105 tonnes en LEO et envoyer plus de 35 tonnes vers la Lune. ATK est dans la course pour obtenir le marché avec de nouvelles versions des SRB 5 segments et d'autres constructeurs pour des boosters à propergols liquides se substitueront aux actuels. Avec ses 2 versions, dans un premier temps un SLS 105 expédie un LEM de 35 tonnes vers la Lune qui s'y satellise et dans un second temps un SLS 70 envoie un CSM Orion de 24 tonnes vers la Lune qui y rejoint le LEM en orbite. La suite de la mission selon une configuration de type Apollo.

La maquette Orion GTV dans le VAB, au complet. Elle va rejoindre le Langley Research Center, et plus précisément son grand bassin, pour une série de tests aquatiques. Cette maquette est plus proche du CM du vol EFT1 que le BTA, actuellement à San Diego. Ces tests d'impacts permettront d'affiner les résultats obtenus par
le BTA. En 2013, les techniciens du KSC se sont entraînés dans l'allée de transfert du bâtiment devant la baie de montage 3 à manipuler les différentes parties du système Orion, le CM, le SM et le LAS avec les grues de levage de 175 tonnes. Ces manipulations ont permit d'anticiper et résoudre les problèmes avant que l'équipement réel n'arrive, mais aussi de conserver les équipes a leur haut niveau de technicité pendant le long intervalle entre la fin du programme navette et le début du programme Orion / SLS car ce sont ces mêmes équipes qui ont travaillé sur la navette qui actuellement travaillent sur Orion.

Destinée à être implantée dans le "core stage", l'avionique du SLS a été activée pour la première fois. Boeing procèdera à des tests d'ensemble dès fin janvier.

16 janvier, base de Yuma, premier test de l'année des parachutes d'Orion avec éjection du carénage supérieur. Pour la première fois les ingénieurs de la NASA ont réalisé un test complet incluant l'éjection du capot des parachutes. Jusque là l'Orion PTV ne comportait pas de carénage des parachutes. Le système ralentisseur est à présent proche de l'opérationnalité.

En février débutera un exercice de récupération du BTA au large de San Diego, pour la seconde fois répétition des manœuvres de récupération d'Orion. L'US Navy va se roder au processus de l'après amerrissage, cette fois ci sur le lieu réel de retour des CM Orion dans le Pacifique au large de San Diego. C'est le mockup BTA qui resservira à cet exercice complexe en haute mer à la fois par temps calme et par mer agitée.

Washington, le programme SLS/Orion obtiennent 3,1 milliards de $ pour 2014. Le Congrès US (Chambre des Représentants et Sénat) a définitivement voté le budget de la NASA pour 2014, dans le cadre d'une autorisation "omnibus": 17,6 milliards soit en hausse par rapport à 2013. Orion et SLS, et leur infrastructure, demeurent avec 3,1 milliards de $ le premier budget  spatial habité. ISS obtient 3 milliards et le CCdev 0,7 milliard.

La NASA vient de lancer un "appel d'offres" pour la mise au point d'un atterrisseur lunaire commercial capable de poser de 100 à 200 kg sur la Lune. A développer uniquement sur fonds propres des entreprises. La NASA expérimente quant à elle le prototype Morphéus de "lander" planétaire.

CM et SM en intégration dans l'O&C Building KSC. Lorsque le CM sera terminé, il sera assemblé avec le SM dans l'ancien stand d'intégration Apollo à coté des chambres d'altitude. Le LAS sera assemblé dans le LASF, ancien Canister Payload Facility..

Février, le moteur RS 25D commencera ses essais au banc cet été. Chaque moteur délivre une poussée de 320 tonnes et une ISP de 453 secondes dans le vide et 363 secondes au sol. Composé de 50 000 pièces il est réutilisable 20 fois. Initialement, le moteur devait servir pour l'étage supérieur d'Ares 1 avant d'être remplacé par le J2. La production a cessé en 2007 laissant seulement 4 moteurs de plus  pour les derniers vols. Le RS 25 avait aussi un avantage sur le RS 68. Dans le concept d'Ares 5, l'étage de base était équipé de 6 moteurs RS 68 en plus de 2 boosters. Des études ont ainsi montré que l'interaction des moteurs entre eux allaient produire des problèmes de chauffe à la base du lanceur alors que une baie de propulsion avec 4 RS 25 était plus sécurisante.
Avec la mort de Constellation, Ares, la NASA donne une nouvelle chance aux moteurs RS 25 et les associent au lanceur lourd SLS. Au centre Stennis, un adaptateur est mis en place au banc d'essai A1 pour tester le moteur Le premier moteur qui honorera le banc sera le 0525 pour des tests sur les nouveaux contrôleurs. Il n'a jamais volé dans l'espace. Il fut un des 2 moteurs utilisés sur le banc A2 pour des essais de composants. 15 moteurs RS 25 sont actuellement au centre Stennis, dont 9 qui ont volé lors des derniers vols STS en 2011. (2044, 2048, 2058 sur STS 133, 2059, 2061, 2057 sur STS 134 ett 2047, 2060 2045 sur STS 135). Les 15 moteurs plus de quoi en faire un 16e seront utilisés pour les 4 premiers vols du SLS. Après quoi Aerojet passera au RS 25E. Le premier RS 25 sera livré au banc en mai.

Centre Marshall, le modèle de test de l'adaptateur qui reliera la cabine Orion au lanceur Delta 4 termine ses tests de charge. Il va rejoindre l'usine de Décatur en Alabama puis par bateau le centre Kennedy.

Du 18 au 22 février ont lieu les essais de récupération en mer au large de San Diego du BTA Orion. Ces tests ont pour but la récupération de la cabine, d'un parachute et du FBC (Forward Bay Cover) par un navire de l'US Navy dont le pont intérieur s'immerge, tout cela avec une houle assez établie. Pendant ce test, les contrôleurs du JSC de Houston simulent le lancement et l'amerrissage de la cabine Orion par un F-18 qui effectue une plongée de 13000 pieds pour simuler la descente d'Orion dans l'atmosphère et son amerrissage. Des hélicoptères observent la "cabine" lors de la descente, comme ils le feraient au cours d'une mission de récupération réelle. Les essais se sont terminés rapidement a cause d'une forte houle a l'intérieur du navire. Suite à l'analyse de ces tests par l'équipe de récupération, des essais seront reprogrammés à une date ultérieure.

21 février, Décatur, Alabama, les deux premier booster CBC composant le Delta 4 destiné au vol EFT 1 quittent l'usine par bateau pour la Floride.

24 février, la NASA approuve la durée de la mission EM1 de 2017 de 10 à 25 jours. Elle prévoit une mise en orbite du CM Orion à 65 000 au delà de la lune.

10 avril, Centre Stennis, la NASA vient de terminer les essais du moteur J2X. Le stand A1 va maintenant accueillir les essais du moteur RS25, ancien SSME. 4 de ces moteurs équipera le premier étage du SLS. Le RS25 sera plus puissant que la version "Shuttle" (232 tonnes de poussée dans le vide soit un fonctionnement à 109%).

Mai, KSC, SLC 37, tous les éléments du vol EFT 1 sont sur site dans le HIF, les 3 boosters "core" du Delta, le second étage DCSS (Delta Cryogenic Second Stage). La cabine Orion est dans l'O&C Building avec le module de service, les adaptateurs SAF (Spacecraft Adaptator & Fairings) qui relie le vaisseau au lanceur et MSA qui relie la structure du véhicule en entier sur l'étage DCSS, le système d'éjection LAS dans l'ancien Payload Canister, le LAS Facility. Lorsque le CM sera assemblé au SM il sera positionné sur le MSA (Multipurpose Crew Vehicle Stage Adapter). L'ensemble posé sur une plateforme qui sera amené dans le PHSF pour remplissage en ergol. Ensuite, l'ensemble sera amené au LASF pour installer le LAS. L'ensemble ira ensuite sur le pad 37 pour être hissé sur le DCSS comme un satellite classique.

Le DCSS 5 développé par Boeing ULA est un étage cryogénique développé pour les Delta 3 et 4. Il sera utilisé pour propulser le SLS Block 1. Il est équipé d'un moteur Pratt & Witney RL 10B2 de 11 tonnes avec tuyère extensible en carbone. Il mesure 14 m de long pour 5 m de diamètre et pése 30 tonnes.

Dans le VAB, le modèle de test avec les panneaux de l'ogive et la maquette du CM sert pour des tests de simulation GIZMO, un manipulateur pneumatique qui sera utilisé pour installer les écoutille du CM et du LAs lors du vol EFT 1.

Les 4 moteurs RS25 (SSME) qui seront utilisé pour le vol EM1 seront livré au MAF en septembre 2015. Il s'agit des moteurs 2045 (STS-89, 95, 92, 102, 105 et 110, 113, 121, 118, 127 et 131), 2056 (STS 104, 109, 114 et 121), 2058 (STS 116, 120, 124, 119, 129 et 133), 2060 (STS 127, 131 et 135). Ils seront assemblés au corps central puis l'étage sera envoyé au KSC. 4 autres moteurs serviront en secours (M 2047, 2059, 2062 et 2063).

KSC, O&C Building, le module de commande et de service Orion EFT 1. A droite, le bouclier thermique qui est mis en place le 1er juin. Il est constitué de matériaux ablatif comme Apollo réalisé en Avcot à base de carbone imprégner et pèse 860 kg.

Entre le 12 et le 16 mai, la NASA teste les procédures  de transport d'Orion de la base de San Diego vers le KSC. Après son premier voyage dans l'espace, Orion sera récupéré par un navire de la Marine des États-Unis dans l'océan Pacifique, ramené à la base navale de San Diego puis préparé pour son retour vers le Kennedy Space Center. C’est une équipe d'environ 20 techniciens et ingénieurs du KSC, de Lockheed Martin, de l'US Navy et de l'US Air Force qui a pratiqué ces essais de pré-transport et d'aménagement de l'équipement de soutien d’Orion.

Juin, la NASA décide de changer l'étage supérieur du SLS pour le vol EM 2. Selon le planning initial, le SLS devait débuter ses vols en 2016, mais le calendrier a vite glisser à fin 2017 avec la version Block 1 équipée de moteurs RS25 du Shuttle, d'un étage supérieur cryogénique ICPS dérivé du second étage du Delta 4 et de boosters dérivé du STS. La mise en service d'un étage supérieur spécifique pour le SLS était prévu pour le vol EM3 inhabité. Le premier vol EM 1 pour Exploration Mission 1 verra la mise en orbite d'une cabine Orion doté d'un module de service dérivé de l'ATV européen. Le vol EM 2, habité aura lieu en 2021. EM 3 fera voler le nouvel étage supérieur EUS, Exploration Upper Stage sans équipage en 2023. Le lanceur SLS doit voler pour ses premiers vols en version Block 1A sans étage supérieur et Block 1B avec un étage supérieur le EUS. Par ailleurs, le Block 1B pourrait devenir le Block 2 selon les décisions politiques et l'état du financement du programme. Au printemps dernier, il a en effet été décidé d'avancer le développement du Block 1B pour réaliser les vols EM 2 et 3. A l'heure actuelle, selon la NASA, le vol EM2 utilisera le SLS Block 1B avec l'étage EUS. Cet étage sera équipé de 4 moteurs RL10 C1 et remplit de 110 tonnes de carburant. Sa hauteur ne devra pas excéder 18 m pour un diamètre de 8,4 m pour le réservoir LH2 et 5,5 m pour le réservoir LOX. Si ce calendrier est confirmé, le vol EM 2 sera inhabité ce qui repoussera le premier vol habité d'Orion à 2023.

KSC, O&C Building, début juin,  les techniciens procèdent à l'assemble des modules de commande et de service d'Orion dans la cellule FAST (Final Assembly & System Testing).

Houston, 14 juin, l'équipe en charge d'Orion et la Navy viennent de tester une nouvelle procédure de récupération d'un module test d'Orion dans l'immense piscine du Neutral Buoyancy Lab (NBL).

La NASA termine un test important avec les parachutes d'Orion sur la base de Yuma le 25 juin. Largué à 7600 m d'altitude d'un avion C17, le PTV Parachute Test Vehicle a permit de valider le retour sur terre de la cabine avec 3 parachutes. 14 des 17 tests prévus ont été réalisés avec seulement 2 échecs en 2008 en 2010. En août, un autre essais permettra de  faire atterrir Orion avec seulement 2 parachutes.

Juillet, Boeing vient de signer un contrat de 2,8 milliards $ pour la production du SLS.

KSC, 27 juillet, le LAS qui sera utilisé pour le vol EFT 1 est mis en position verticale dans l'ancien bâtiment qui abritait les Payload Canister du STS. Haut de 16 m, il sera positionner au dessus du CSM Orion. Un échafaudage va être monter pour cette opération.

Août, la NASA cherche des vols supplémentaires pour le SLS alors que le vol EFT 1 reste prévu pour le 4 décembre 2014. Le décollage depuis le SLC 37B est prévu pour 8h03 locale (13h03 TU). Le premier vol d'Orion au sommet du SLS lui a glissé au 30 septembre 2018, soit un an de retard. Le second vol glisse aussi au 31 décembre 2020.

Du 1er au 4 août, Lockeed Martin et la marine US réalise le test URT 2 (Underway Recovery Test) visant à récupérer la cabine Orion en haute mer. Au large des coté de San Diego, la cabine est récupérer à l'arrière du navire de transport amphibie USS Anchorage selon la technique "Well deck", le pont d'embarquement étant situé au dessous de la ligne de flottaison. Le test UR1 en février n'avait pu être réaliser à cause des mauvaises conditions météo en mer.

KSC, O&C Building, les ingénieurs installent le bouclier thermique arrière d'Orion. En forme de cône, il est fabriqué à partir de 970 tuiles noires similaire à celle recouvrant le STS.

KSC, SLC 37B, les techniciens installent un nouveau bras de service sur la tour ombilicale du pad. Il servira pour les fonctions vitales d'Orion du vol EFT 1. Des tests ont réalisés avec les autres bras du mat pour s'assurer leur parfait déploiement.

9 septembre, la campagne vol de la cabine Orion pour le vol EFT 1 démarre. 12 semaines de préparation avant le lancement du 4 décembre. Pour Lockheed Martin, c'est le début après 2 ans d'intégration dans l'O&C Building du KSC. Orion a été entièrement recouvert de 1200 capteurs de mesure pour l'accélération, les vibrations, la température, la pression et les données de vol. La cabine sera amené dans le Payload Hazardous Servicing Facility le 11 quelques jours afin de faire le plein en carburant et liquide de refroidissement puis assemblé au système d'éjection en vol, le LAS. Point, final, le rollout vers le pad 37B. Le premier vol avec le SLS aura lieu en 2018. La cabine Orion EFT sera restauré à la suite de son vol et réutilisée pour un vol test "abort".

Assemblage du second étage du Delta 4 du vol EFT 1, le 12 septembre.

29 septembre, le CSM Orion EFT1 est amené au LASF, le Launch Abort System Facility, ex Payload canister du programme Shuttle ou la mise en place de la tour de sauvetage au sommet du CM.

1er octobre, retardé à cause de la météo, le lanceur Delta 4H est amené vers le pad 37B

Processing d'encapsulation de la cabine Orion dans le LASF, le Launch Abort System Facility

Début novembre, Les ingénieurs de Lockheed recommandent déjà des changements au niveau du bouclier thermique. Plus de 330.000 cellules forment cette structure en nid-d’abeilles et les techniciens de Textron ont rempli ces cellules, à la main, d'une matière appelée Avcoat. Une vérification du bouclier a révélé que la couche d'Avcoat était légèrement plus inégale qu'attendu. Le changement visera à tenir compte des différents taux de contraction entre l'Avcoat et la peau en fibre de carbone sans changer la matière du bouclier mais son approche industrielle. Ce sera pour le vol suivant en 2017, Mission d'Exploration 1 (EM-1,)que les ingénieurs projettent de changer le design en nid-d'abeilles par un bouclier monolithique.
 

12 novembre, le CSM Orion est amené sur le pad 37. Passant devant le VAB, le vaisseau fait une pose photo. Après le vol EFT 1, débutera la construction du SLS 70 (les premiers tronçons sont déjà usinés), la  mise en chantier du premier vaisseau Orion "man-rated" (nouveau CM construit au MAF et SM construit par l'ESA), la mise au point des nouveaux SRB du SLS 105, 2ème "abort test" cette fois-ci en altitude avec vraisemblablement le CM d'EFT1, la mise en opération du VAB, du ML/LUT, du pad 39B, de la "Fire-room" et des scaphandres et la formation des premiers équipages.

3 décembre, pad 37B, 21h 05 locale, début du compte à rebours de la mission EFT 1 à T-9h 30 mn. Avec 30 minutes de pause programmé, le décollage reste prévu pour le 4 décembre 7h 05 locale.
4 décembre, la tour de service est positionnée en retrait du lanceur à 4h 40. Le remplissage des réservoirs du lanceur débute à 2h 35 et se termine à 4h 45.

Le Delta 4 Heavy sur le pad 37B. Le lanceur est le plus puissant de l'arsenal US avec une masse de 740 tonnes au décollage et 71 m de hauteur. Il est capable de placer 21 tonnes en orbite basse. Les 3 moteurs RS38 délivrent une poussé e au sol de 900 tonnes. Depuis 2002, United Launch Aliance a lancé 27 Delta 4 dont 7 en version "heavy" depuis le 37B de Cap Canaveral et le SLC 6 de Vandenberg. ULA fête à cette occasion son 90eme tir. Depuis 1960, il y a eu 369 lancement de Delta

A San Diego CA, le USN Salvor est avec le USS Anchorage participent à la récupération de la cabine Orion en mer.

Bâtiment AE de Cap Canaveral, la salle de contrôle du vol EFT1 et celle de Houston au MCC

A T-10 mn, un bateau dans la zone de tir repousse le tir à 7h17 locale. Puis à 7h 13, un nouvel arrêt à cause du vent trop fort au sol à T-3mn 37s (limite de 38 km/h). La fenêtre de tir court encore pour 2h 27mn. A 7h 45mn, le décompte reprend pour un décollage à 7h 55mn, mais à T- 3mn 05s, nouvel arrêt. Reprise du décompte à 7h 59 et nouvel arrêt à cause du vent. Vers 8h10, un "hold" technique, température trop élevée sur le moteur du corps central du lanceur du à un capteur récalcitrant. A 8h 16, un nouvel horaire est annoncé, 8h 26mn. Nouvel arrêt à T -3mn 09s du à la non fermeture d'une vanne de drainage en oxygène sur le corps central et le corps de gauche. Le même problème avait eu lieu lors du tir du NRO 15 en juin 2012 avec un Delta H. Les ingénieurs de Lockheed suggèrent de réaliser 5 cycles de purge à 35 psi sur chaque vannes pendant 2 minutes pour enrayer le problème. Dans la demi heure qui suit, le même problème affecte les vannes d'hydrogène. Les équipes tentent en vain de faire fonctionner les vannes en les secouant un peu. A  9h 30, un nouvel horaire est donné, 9h 44, la fin de la fenêtre de tir. La limite de 9h 44 locale pour la fenêtre de tir est imposée par le fait que la zone d'amerrissage en Californie doit être de jour lors du retour de la cabine. Les techniciens décident de passer en manuel les capteurs de vents et de faire un point à 4 minutes et 30 secondes du lancement et de tester les vannes à T- 3mn 32s. A 9h 35, T- 10mn, le lancement est ajourné de 24 heures. La météo devrait être bonne à 40%.

5 décembre, les conditions météo sont à 40% favorable avec en prévision un mieux pour un tir à 7h 05 locale. A T-7 secondes, les moteurs RS68 des 3 corps centraux du Delta H sont allumés, Orion décolle. T+3mn 56s, séparation des étages extérieurs, le Delta continue son ascension propulsé par l'unique moteur du corps central. Il se sépare à T+5mn 33s, l'étage supérieur prend alors le relais, à 1500 km à l'ouest de Dakar ; T+6mn 15s, les panneaux de protection du module de service sont éjectés suivit de la tour de secours. T+17mn 40s, l'étage supérieur est arrêté, la cabine Orion est sur orbite à 198,5 km de périgée et 878,3 km d'apogée, inclinée à 28°.

A T+1h 55mn 26s, l'étage Centaur est rallumé 5 minutes pour envoyé Orion à 5800 km d'altitude. La cabine est maintenant dans les ceintures de radiation de Van Hallen et atteint son altitude maximale après une heure de vol libre.
En mer, au large des cotes de Californie, les navires USS Anchorage et Salvor se dirrigent près de la zone de retour.
T+3h 23mn 41s, la cabine se sépare du module de service et commence sa descente.
T+4h 13mn 35s, c'est la rentrée dans l'atmosphère et le Black out radio. La traversé dure quelques minutes, les liaisons radio reprennent à T+4h 16mn 05s. Après le déploiement des parachutes, Orion amerrit à T+4h 23mn 20 dans le Pacifique. Il est 11h 23mn, heure locale cote Est.

La cabine Orion a été envoyée dans l'espace à plus de 6500 km d'altitude, soit 15 fois l'orbite d'ISS. Après 2 révolutions, elle a plongé dans l'atmosphère. Issue du programme Constellation abandonné en 2010 par le président Obama, Orion renaît en 2011 avec le programme de lanceur lourd SLS et l'objectif d'envoyer des équipage visiter des astéroïdes et se poser sur Mars. Construit par Lockheed martin, Orion EFT 1 est une maquette qui comprend néanmoins 55% des équipements qui seront nécessaire pour le premier vol habité, comme le système d'amarrage, de navigation, les commodités (toilettes, recyclage de l'eau, contrôle environnemental, écran de monitoring, siéges. 1200 capteurs sont là pour mesurer l'ensemble des paramètres de vol. Le module de service est un "mass simulator" qui possède les mêmes caractéristiques que le modèle de vol en terme de masses. Le moteur principal du Launch Abord System est aussi opérationnel pendant le vol, les moteurs de contrôle étant eux inactifs.

Livré en juin 2012 au KSC, le premier Orion était un vaisseau spatial tout nu avec seulement sa structure primaire en aluminium. Dans l'O&C Building, les techniciens l'ont habillé intérieurement et extérieurement pour son premier vol. Des fissures découvertes dans la structures principales durant des tests ont repoussé le vol de 6 mois. La naissance électronique d'Orion FET1 a eu lieu à l'automne 2013 suivit de la mise en place de son bouclier thermique et du LAS.

Orion emporte avec elle pour son vol orbital des tas d'objets "souvenir", comme une figurine Marvel (Iron Man), un T Rex, un muppet de Sesam Street et le capitaine Kirk de Star Treck A bord également, un morceau de scaphandre lunaire EMU (tube du réservoir d'oxygène), des autographes d'acteurs de série US et de films (Retour vers le futur, Big bang théory), des médailles commémoratives ainsi que les 1 379 961 noms des personnes ayant signées pour faire partie du programme "journey to Mars".

Paris, l'ESA a sélectionne Airbus Defence & Space pour développer le module de service pour Orion. C'est la première fois que l'Europe participe à un projet si important dans le spatial. L'ESA va donner 390 millions d'euros à Airbus pour ce module. Le module de service fournira la propulsion, l'alimentation électrique, le contrôle thermique et les composants vitaux à la capsule de l'agence spatiale américaine (NASA). Il repose sur l'expérience Airbus D & S avec le véhicule de ravitaillement automatique (ATV)  de la Station spatiale internationale (ISS) pour le compte de l'ESA.

La fourniture des 2 premiers SM pour Orion (mission EM1 et 2) permettra à l'ESA de payer sa quote part à ISS jusqu'en 2020, suite à l'abandon de l'ATV.
La Nasa, qui prévoit d’utiliser l’Orion-MPCV pendant les 20 à 30 prochaines années, aura besoin d’autant de modules de service. Bien qu’elle ait « négocié avec l’Agence spatiale européenne la possibilité de le reproduire », elle devra néanmoins aussi négocier avec les industriels européens du programme pour certains éléments qui relèvent de la propriété industrielle.

Autrement dit, la Nasa ne pourra pas reproduire entièrement le module de service. Les éléments les plus pointus « resteront sous la maîtrise d’œuvre européenne ». Si pour un certain nombre d’éléments, il n’y a « aucun problème à fournir les plans et les détails d’agencement », d’autres feront l’objet de négociations. Par exemple, ce sera le cas pour les moteurs de contrôle d’altitude, pour lesquels « l’Esa ne fournira ni plans ni licences ». La Nasa n’aura alors pas d’autre choix que de les acheter à l’industriel concerné.