La mission STS 122

Après avoir corrigé les problèmes dans la connectique des capteurs de niveau du réservoir d'hydrogène, la NASA planifie le lancement d'Atlantis STS 122 pour le 7 février 2008. Le décompte débute le 4 dans l'après midi. Les conditions météo sont a priori bonne pour le 7, meilleure les jours suivants; la NASA se donne trois jours pour lancer. Les responsables de l'ESA présents au centre spatial sont confiant. Cette fois ci, ce sera la bonne. Le 6, les prévisions météo donne 30% de chance de lancer, mais le remplissage en carburant et comburant commencera comme prévu au petit matin du 7. Les astronautes sont réveilles à 4h 15. Après un petit déjeuner et la séance d'habillage, ils sont amenés au pied du pad 39A à 11h 02.

A 12h 20, le décompte reprend à T- 1h 30. Sur les tribunes du centre Apollo Saturn, en bordure de la Banana River, les invités et les proches des familles de l'équipage commencent à arriver. Le décompte s'arrêtera à T- 20 mn et T-9 pour un lancement à 14h 45 mn 30s.

13h 30, T-20 mn. Le décompte fait une pause de 10 minutes et reprend. Les prévisions météo sont bonne pour 14h 45. 13h 51, T-9 mn. Le décompte s'arrête pour 45 minutes. Les services météo font un dernier point. Un orage est en formation à l'ouest du centre. Il devrait passer au nord. Les hélicoptères survolent la zone du pad de tir pour signaler tout danger.

14h 36 mn 30, le décompte reprend à T- 9 minutes, Atlantis est "GO" pour son envol. Les dernières minutes s'écoulent puis les dernières secondes. Allumage des moteurs SSME, puis des boosters, Atlantis s'arrache du sol tel une chandelle sous les cris de milliers de personnes venues assistés au lancement depuis les nombreux point de vue autour du centre. Au plus près, elles sont à 6 km du pad. 20 à 30 secondes sont nécessaire pour que le son leur arrive. D'abord un grondement qui s'amplifie, un crépitement caractéristique des boosters avec des pics, telle une pétarade de pétard de fête. Le bruit masque les commentaires officiels retransmit par les haut parleurs sur chaque site. Au bruit du Shuttle, s'ajoutent les cris et les applaudissement de la foule qui suit les yeux ébahie l'ascension d'Atlantis entre les nuages. On aperçoit à l'oiel nu la séparation des SRB au bout de 2 mn 10 s. La mise en orbite est "nominale" après 8 mn 30 s de vol. Le réservoir externe est séparé, STS 122 est sur orbite. Une orbite qui sera finalisée 20 minutes plus tard grâce aux moteurs de manœuvre OMS.

Le décollage d'Atlantis vue de Banana creek (photo Didier Capdevila)

MY SHUTTLE LAUNCH EXPERIENCE

L'équipage d'Atlantis est commandé par Steve Frick, dont c'est le seconde vol (STS 110) et Alan Poindexter est le pilote. A leur coté les MS Leland Melvin, Rex Walheim (STS110), Hans Schlegel (STS 55), Stanley Love et l'astronaute français de l'ESA Leopold Eyharts (ESA, MIR 98). La mission, désigné 1E va permettre la mise en place du module européen Columbus, la contribution majeure de l'Europe à ISS.

Premier travail de ce premier jour de vol avant l'ouverture des portes de la soute, photographier le réservoir externe après son détachement et avant sa désintégration dans l'atmosphère au dessus de l'Océan indien. Rien d'anormal est observé, les films du lancement montrant seulement 3 petits débris se détachant près de la conduite LH1 juste derrière le tripod support avant, à T+ 2mn 13, au moment de la séparation des boosters. Aucun n'a apparemment heurté l'Orbiter.

8 février, FD 2, les astronautes commencent l'inspection de la protection thermique de l'Orbiter avec les caméras du bras OBSS. Pendant ce temps là, Atlantis gagne de l'altitude et s'approche d'ISS. Le docking est avancé à 17h 17 TU le lendemain.

9 février, FD 3, la manoeuvre de "pitch" permet aux occupants de la station de photographier en détail la carlingue d'Atlantis dans l'approche finale. A 17h 17 TU, les deux vaisseau entre en contact. La liaison mécanique est instaurée 20 minutes plus tard. Le sas est ouvert à 18h 41, l'équipage STS 122 rejoint celui d'ISS 16.

L'astronaute français Leopold Eyharts et le module Columbus dans la soute d'Atlantis. L'astronaute de l'ESA a officiellement rejoint l'équipage permanent de l'ISS quand son siège anatomique a été transféré de la navette au vaisseau Soyouz. Une fois son siège échangé avec celui de L. Eyharts, l'astronaute Daniel Tani de la NASA a rejoint l'équipage de la mission STS-122.

Dans la soute d'Atlantis, la majeure contribution de l'Europe à ISS, le module Columbus. Columbus était à l'origine une station orbitale dont l'ESA devait se doter avec l'avion spatial hermès et des plate-forme en orbite polaire. Quand les Américians proposent une participation internationale à la Space Station, l'Europe est dans la partie. Columbus est associé à ISS et son lancement assuré par le Shuttle. En échange du coût de lancement, l'ESA fournira le remorqueur ravitailleur ATV. Columbus, du nom latin de Christophe Colomb - en hommage au navigateur qui découvrit le Nouveau Monde en 1492, est un module pressurisé construit par 41 sociétés représentant 14 pays sous la responsabilité de EADS Space Transportations (coût global de 880 millions d’euros. Il mesure 6,871 m de long pour 4,477 m de diamètre. Son volume est de 75 m³ dont un tiers est exclusivement réservé aux racks contenant les expérimentations. Au décollage, il a une masse de 12 775 kg dont 2 500 kg représentent la charge utile à proprement parlé.

Columbus est lancé avec à son bord 5 bâtis internes, Biolab pour les expérimentations sur les micro organismes, la culture des cellules et des tissus, observation des petites plantes et petits insectes, le laboratoire européen de science des fluides Fluid Science Laboratory (FSL), le laboratoire modulaire européen de physiologie European Physiology Modules (EPM), le bâti à tiroirs européen European Drawer Rack (EDR) pour les expériences et le module de transport européen European Transport Carrier pour les équipements. Les 5 autres racks seront montés ultérieurement. La laboratoire est équipé d'ordinateurs pour la collecte et la transmission de données multiplexeur haut débit, unité de mémoire de masse, 2 caméras vidéo, système moniteur, audio, deux panneaux d'alarme, 2 extincteurs, 2 portables, valves de ventilation, et de contrôle thermique, unité de distribution de puissance (22 kW), ordinateurs de bord en liaison avec les ordinateurs du sol. A l'intérieur, 3 astronautes peuvent travailler en bars de chemise dans un environnement avec une température de 16 à 27°C.

Le rack de physiologie EPM sera pour sa part utilisé sous la responsabilité du CADMOS à Toulouse, l'un des 9 centres désignés par l'ESA pour aider les utilisateurs scientifiques de l'ISS. D'autre part, le CADMOS préparera et exploitera les expériences développées par le CNES.

Columbus doit rester opérationnel pendant 10 ans et recevoir quelque 500 expérimentations par an, dont certaines utiliseront des équipements multi-utilisateurs. Il doit aussi pouvoir s'adapter à l'évolution des conditions opérationnelles. Le réseau informatique fait appel à un réseau de type Ethernet, auquel des nouveaux utilisateurs peuvent se connecter et accéder à toutes les fonctionnalités informatiques, chose innovante dans l'espace encore aujourd'hui. Le DMS (Data Management System) est charger d'assurer l'ensemble des transmissions en réseau à l'intérieur de Columbus et vers le laboratoire US Destiny, le stockage des données sur les disques durs ou les mémoires de masse, la connexion entre les ordinateurs portables et les expérimentations, la gestion des actuateurs dans les expérimentations, la télémanipulation en direct avec les laboratoires terrestres ainsi que la préparation des transmissions vers les équipements et les utilisateurs externes, par exemple pour le retour des données vers la Terre. Le DMS joue un peu le rôle du système opératoire (OS) dans un ordinateur. Il doit assurer le bon fonctionnement des équipements et la permanence du service. Ensuite des applicatifs viennent se connecter sur ce système, parmi lesquelles l'ensemble des expérimentations à bord du module. Pour raison de sécurité, le DMS est entièrement redondé et comporte une « partie vitale » qui surveille le système informatique lui-même et reprend le contrôle en cas d'anomalie pour assumer les fonctions les plus vitales - telles que la surveillance anti-incendie, le contrôle de température et de l'air ou les communications avec le laboratoire américain Destiny – et relancer le système. Le DMS représente à lui seul la moitié de la contribution industrielle française au module. Il est constitué de très exactement 252,7 kg de matériel réparti en une quarantaine d'équipements installés dans le plancher et une des parois de Columbus et surtout d'un logiciel d'environ 160 000 lignes de code en Ada et en langage C, plus adapté à la gestion des activités en temps réel. Pour le matériel, il a été développé huit types d'équipements spécialisés dont des unités de communication, des mémoires de masse, des calculateurs et des unités de gestion de puissance électrique. Le DMS réutilise des éléments du DMS-R, un système de gestion informatique plus simple, destiné au module russe Zvezda, conçu en 1994 et lancé en 2000. Par ailleurs, la conception du DMS est modulaire et de nouveaux équipements pourront être ajoutés au réseau en fonction des besoins.

Après plusieurs années d'études sur des bancs d'essai, alors que le programme Freedom était profondément remanié plusieurs fois avant d'aboutir à l'ISS, la phase de développement du DMS proprement dite a débuté en 1996 à Toulouse. L'ensemble du matériel et du logiciel a été livré pour intégration sur le module en 2000. La qualification intervient en avril 2001. Depuis le DMS a été expérimenté avec les équipements de Columbus et a démontré sa fiabilité.

A l'extérieur du module, accrochés au cône arrière se trouvent 4 emplacements de 1,2 sur 1,3 m permettant de charger 370 kg d'expériences et d'équipements. Dans la soute d'Atlantis, sur l'ICC se trouve deux expériences EuTEF (European Technology Exposure Facility) et Solar (Solar Monitoring Observatory). Deux autres expériences seront installées par la suite comme EXPOSE et SPOrt et Atomic Clock Ensemble in space.

Solar est une suite de 3 instruments dédiés à l'observation du Soleil dans les longueurs d'ondes comprises entre 17 nanomètres et 100 micromètres. Solar comprend le radiomètre suisse SOVIM (variable solaire et moniteur d'Irradiance), le spectromètre allemand SolACES (spectrophotomètres extrêmes de Automobile-Calibrage solaires d'UV/UV) et une version améliorée du spectrographe franco-belge Solspec (Solar Spectrum). Ces 3 instruments fourniront des informations sur l'activité du Soleil en se focalisant en particulier sur son rayonnement ultraviolet qui constitue la source d'énergie principale de l'atmosphère de la Terre.

EUTEF est constitué d'une palette qui contient des expériences destinées à être exposées au vide.

Columbus sera géré depuis le sol pare le Col CC Columbus Control Centre, à Oberpfaffenhofen en Allemagne. "Munich" sera responsable des systèmes bord et des activités européenes dans ISS.

L'équipage comprend 2 astronautes de l'ESA, le Français Léopold Eyharts, pour qui ce sera le 2ème séjour dans l'espace et l'Allemand Hans Schlegel (STS 55 Spacelab D2). Ils superviseront l'installation de Columbus et de SOLAR, une expérience installée à l'extérieur du module, qui sera amarré à Harmony. Hans Schlegel redescendra sur Terre à l'issue de la mission et Léopold Eyharts restera à bord de la Station pendant au moins 2 mois. Membre de l'Expedition 16 en qualité d'ingénieur de vol, il supervisera la recette de Columbus. Son retour sur Terre est prévu vers la fin février. Il redescendra à bord de Endeavour (STS-123) qui aura alors livré une partie du laboratoire scientifique japonais (Kibo) et Dextre en février 2008. Ce sera le second vol ISS pour un astronaute européen après STS 120 et Nespoli. L'agrément entre l'Europe et la NASA signé en janvier 1998 prévoyait un vol d'un astronaute européen (Schlegel) pour mettre Columbus en service. Le vol de Eyharts fait partie d'un autre accord qui prévoit l'utilisation de 8,3% du temps d'ISS par un astronaute européen dès la mise en place de Columbus. Les Italiens ont aussi leur accord avec la NASA : 1 vol tous les deux ans en échange du MPLM.

Les astronautes d'Atlantis réaliseront 3 EVA pour mettre en service Columbus. Au 4eme jour de vol, le 9, comme pour Harmony, les astronautes Walheim et Schlegel devront fixer une poignée sur la carlingue du module afin que le bras RMS puisse le sortir du la soute et déconnecter l'alimentation de bord. Le bras SSRMS positionnera Columbus sur le port d'amarrage droit du Node 2. Aussitôt la jonction faite, le module sera pressurisé.

La poignée PDGF que saisira le bras RMS pour mettre en place Columbus sur ISS.

Pour la seconde EVA, le 11 Walheim et Schlegel remplaceront le NTA (Nitrogen Tank Assembly) destiné au système de refroidissement sur P1. Le NTA vide sera déboulonné et stocké sur le CETA avant d'être attachés sur le ICC dans la soute pour être ramené sur terre. Après restauration, il sera remonté sur ISS. Des couvertures seront installées sur les trônions qui maintenaient Columbus dans la soute et les câbles du SSPTS mis en place.

Lors de l'EVA 3 le 13 avec Walheim et Love, les expériences SOLAR et EUTEF seront fixées sur la palette externe de Columbus External Payload Facility. Le gyroscope CMG 3 défectueux stocké sur la palette EPS 2 lors du vol 118 sera mis dans la soute pour être ramené sur terre. La mise en place de rambardes externes terminera l'habillage de Columbus.

La durée de la mission est rallongée de 24 heures, l'astronaute allemand Hans Schlegel est en effet malade, il ne participera pas à la première EVA le 10. La sortie sera repoussée de 24 heures , Stan Love remplaçant Schlegel avec Rex Walheim à ses cotés. Si son état s'améliore, il participera à la seconde EVA le 13. La journée du 10, 4eme jour de vol est passée à préparer la première sortie des astronautes. L'analyse des photos prises lors de l'approche montrent qu'un morceau de couverture recouvrant un pod OMS s'est décollé comme sur la mission STS 117 avec d'ailleurs le même Orbiter. Il sera recousu lors de la 3eme EVA par Danny Olivas.

11 février, FD 5, la première EVA permet de fixer sur Colombus une "poigné" spéciale dite "PDGF" (Power and Data Grapple Fixture) afin de permettre sa prise "en main" par le bras robot RMS. Pour cette opération, les astronautes enlèvent les panneaux anti-débris fabriqués par Astrium à Bordeaux puis les remettent en place.
A 19h 53, le bras SSRMS piloté par Leland Melvin capture Columbus toujours dans la soute d'Atlantis. Lentement, il est retiré et positionné contre le Node 2. A 21h 43, Le Laboratoire Européen Colombus fait partie intégrante de la Station Spatiale Internationale: "Colombus is touching the station for the first time" annonce Leopold Eyharts. Débutée à 14h 14, la sortie prend fin après 7h 48 d'activité dans l'espace. Pendant la mise en place de Columbus, les astronautes en ont profité pour dévisser les boulons maintenant le réservoir d'azote Nitrogen Tank Assembly sur la poutre P1 qui sera remplacer par manque de temps lors de la seconde EVA.

12 février, FD 6, Léopold Eyharts pénètre dans le module Columbus avec un masque et des lunettes protectrices pour activer les systèmes de support-vie. Il est le premier humain à pénétrer à bord de Columbus depuis que le module a été scellé sur Terre avant son installation dans la soute d'Atlantis. Même si l'atmosphère a été renouvelée peu avant la fermeture des portes de la navette le 3 février, il y a un risque que certains matériaux et équipements aient dégazé et que l'air présent dans le module soit impropre à la respiration. Par ailleurs, il important de brasser l'air ambiant pour le faire circuler et éviter l'accumulation de bulles de gaz carbonique autour des astronautes (sur terre avec la pesanteur, le CO2 retombe au sol). Une première inspection de l'astronaute se révèle très satisfaisante, ni condensation, ni particules, ni dégazages sont détectés. La mise en service est suivit au sol par le MCC de Houston et le centre de Munich (Allemagne). L'ouverture "officielle" du module a lieu dans la soirée. Columbus n'est pas encore complètement aménagé. Pour des problèmes de centrage de masse au décollage, les racks labos ont été fixé au plafond. Il va falloir les déplacer.

13 février, FD 7, c'est un grand jour pour l'astronaute de l'ESA Hans Schlegel, puisqu'il effectue enfin sa première sortie dans l'espace. Il est accompagné par Rex Walheim. Les astronautes installent un nouveau réservoir d'azote NTA (Nitrogen Tank Assembly) sur la poutre P1. Ce réservoir contient de l'azote sous haute pression pour pressuriser l'ammoniac des circuits de refroidissement de la station. Le réservoir vide est démonté pour être ramené à terre pour y être conditionner. Des protections thermiques sont placés sur les trônions qui fixaient Columbus à la soute.

Léopold Eyhart, Dan Tani, Peggy Whitson et Youri Malenchenko ont passé la journée à poser des mains courantes, des cale-pieds et des caméras dans le laboratoire européen, ainsi qu'à ôter des cales anti-vibrations.
Les astronautes ont également posé des poignées "k-bar" sur les "racks" et déplacé ceux contenant le laboratoire des sciences de la vie Biolab et le laboratoire modulaire pluridisciplinaire EDR (European Drawer Rack) du plafond vers leurs emplacements définitifs, dans des espaces laissés vides sur la paroi de droite (Biolab) et de gauche (EDR) du module. Ils ont aussi reconfiguré le rangement de deux armoires, qui avaient été organisées en fonction de l'accélération au lancement. Pour terminer la journée, ils ont activé des micro-ordinateurs de contrôle.
La NASA annonce que Atlantis restera attaché à ISS un jour de plus. Son retour sur terre est prévu le 20 février à 9h 06 locale.

14 février, FD 8, tous les systèmes centraux de Columbus sont activés avec succès. Le module est sain mais les astronautes ne pourront y dormir que dans quelques jours. Trois des quatre baies scientifiques installées au plafond de Columbus sont déplacées vers leur emplacement définitif, le laboratoire de physiologie EPM (European Physiology Modules) qui a été déplacé dès le 5eme jour de vol et branchés le lendemain, le laboratoire de sciences de la vie BioLoab et le laboratoire pluridisciplinaire modulaire EDR (European Drawer Rack). La journée de vol rajoutée va permettre d'activer plus rapidement les modules Biolab et le laboratoire de physique des fluides FSL (Fluid Science Laboratory) afin que les expériences Waico et Geoflow puissent être achevées avant le prochain vol de navette. Au sol, une téléconférence animée par l'astronaute Thomas Reiter a été organisée dans l'après midi entre Léopold Eyharts, Hans Schlegel, Peggy Whitson et youri Malenchenko et la chancelière allemande Angela Merkel au ministère fédéral de l'Economie et de la Technologie à Berlin, en présence du directeur-géneral de l'ESA, Jean-Jacques Dordain, du ministre allemand de l'Economie et de la Technologie Michael Glos, du président du directoire exécutif de du DLR Johann-Dietrich Wörner et du directeur général d'Astrium GmbH Evert Dudok.
« Nous somme fiers en tant qu'Allemands et Européens d'avoir pu contribuer à l'ISS avec Columbus. L'Europe possède désormais une base permanent pour la recherche dans l'espace, » a souligné la chancelière.

15 février, FD 9, Rex Walheim et Stan Love sortent dans l'espace pour leur 3eme EVA à 14h 07. Walheim installe des mains courantes sur Columbus pour faciliter les déplacements. Accroché au bras RMS de la station, commandé par Léopold Eyharts et Leland Melvin, Stan Love s'est saisit de l'expérience SOLAR dans la soute d'Atlantis et l'a installé à l'arrière du module sur les palettes extérieure vers 16h. Avant d'installer l'autre expérience EuTEF, les astronautes ont récupéré un des gyroscopes défaillants de la station qui avait été placé de coté lors d'un précédent vol. Il sera réparé et remonter vers ISS. A 21h 32, les deux astronautes rentrent dans le sas Quest après avoir travaillé 7h 25 dans l'espace. Deux palettes extérieures restent encore inoccupées sur Columbus, elle recevront ultérieurement des expérimentations de la NASA.

Dans ISS, l'activation du module européen continue: Léo et Hans, comme le reste de l'équipage travaillent à un rythme qui dépasse les prévisions, avec le centre de contrôle à Munich. Le 16, au 10 eme jour de vol, ils travaillent sur l'équipement du laboratoire pluridisciplinaire modulaire EDR (European Drawer Rack), du laboratoire de physiologie EPM (European Physiology Module) et du Biolab. L'équipement technique de ces deux derniers laboratoires s'est terminé et le centre de contrôle de Columbus est en train de les vérifier.
Les travaux de préparation du Biolab sont à demi achevés. Hans Schlegel s'est particulièrement consacré à ce laboratoire et devrait encore y travailler une journée. Léopold Eyharts, pour sa part, a surtout travaillé sur le laboratoire de physique des fluides FSL (Fluid Science Laboratory) et devrait en avoir fini ce dimanche 17. Toutes les activations se déroulent bien, sans difficulté majeure.
Avant d'aller dormir, Peggy Whitson, commandant de l'ISS, referme l'écoutille de Columbus pour une vérification d'étanchéité entre le module Harmony et le laboratoire européen. Ce contrôle avait déjà été effectué avant la première ouverture mais comme depuis plusieurs vannes (celles utilisées pour la configuration de lancement) ont été remplacées, une nouvelle vérification s'impose. La pression dans le vestibule sera donc surveillée toute la nuit à la recherche d'une quelconque fuite.

Devant de gauche à droite:Daniel Tani, Steve Frick, Peggy Whitson, Leland Melvin, etYuri Malenchenko. Derrière, de gauche à droite: Stanley Love, Hans Schlegel, Leopold Eyharts, Rex Walheim, et Alan Poindexter.

Atlantis effectue un "reboost" de la station en poussant la station, le module Zvezda à l'avant. La manoeuvre, d'une durée de 36 minutes a permit d'accéléré l'ensemble de 1,3 m/s, soit une hausse d'altitude de 2,3 km. L'orientation normale de la station, c'est: le vecteur vitesse parallèle à l'axe des modules Zvezda-PMA2 et la surface Zvezda-PMA2-poutre parallèle au sol terrestre local. La station tourne autour d'elle-même à la vitesse d'une rotation par orbite. Pas besoin des gyroscopes pour cela, il suffit de lancer le mouvement. Les gyroscopes ne font que de la compensation des variations locales.

Le 17 février, l'équipage se prépare pour la séparation avec ISS et le retour sur retour. Daniel Tani rejoint l'équipage de STS 122, laissant Leopold Eyharts sur ISS jusqu'à la fin mars. Tani devait à l'origine resté 2 mois sur ISS et revenir avec STS 122 en décembre 2007. Les report du vol, dus aux problèmes avec les capteurs de niveau ECO du réservoir externe ont rallongé sa mission de deux mois. Il n'a d'ailleurs pas pu assister aux obsèques de sa grand-mère, décédée dans un accident de la route le 19 décembre.

18 février, FD 12, la séparation avec ISS intervient à 4h 24, heure de Houston. Atlantis tourne autour de la station pour prendre une série de photos de la nouvelle configuration avec Columbus. Une dernière inspection de la protection thermique avec le bras RMS et l'OBSS autorise un retour pour le 20.

La journée du 19 permet de faire du rangement dans l'Orbiter et préparer le retour. La météo pour le lendemain est excellente sur la Floride.

20 février, dernier jour de vol. A 10h 28 TU, les portes de la soute sont refermées. 12h 32, MCC donne le "GO" pour la désorbitation. A 13h 00, les moteurs OMS sont mis à feu 2 mn 43 s alors qu'Atlantis survole l'océan Indien. L'Orbiter arrive par le Sud traversant le Golfe du Mexique et le Sud de la Floride. Au dessus du cap Canaveral, Atlantis fait une large virage à 180° et s'aligne sur la piste 15. A 14h 07, le train principal touche la piste, Atlantis est de retour. L'avion s'arrête après avoir rouler une minutes. La mission STS 122 a duré 12 jours, 18 heures 22 minutes et 38 secondes.