KIT D`INFORMATION ATV Edoardo Amaldi

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ATV Edoardo Amaldi
European Space Agency
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
→ INFORMATION KIT
ATV Edoardo Amaldi
1. Présentation de la mission
3
2. Principales données 5
3. Description du vaisseau cargo
6
4. Pourquoi Edoardo Amaldi?
8
5. Faits marquants
9
6. Service de livraison express 10
7. Le voyage vers la Station spatiale
11
8. Plus de place pour l’équipage13
9. Une question de propulsion
14
10. Assistance au sol
15
11. Rencontre avec l’atmosphère
18
12. Héritage et avenir
19
13. Contacts et liens
20
Dessin technique de l’ATV
Couvrir: Amarrage de l’ATV-2 sous l’œil bienveillant de la Lune
2
PRÉSENTATION DE LA MISSION
Le véhicule de transfert automatique, ou ATV (de l’anglais « Automated Transfer Vehicle »),
constitue le plus ambitieux des projets de construction spatiale jamais entrepris en Europe. L’ATV
européen s’apprête à effectuer en 2012 son troisième voyage vers la Station spatiale internationale
(ISS), avec à son bord 6,6 tonnes de fret. Baptisé Edoardo Amaldi en hommage au physicien italien
pionnier des vols spatiaux, l’ATV-3 décollera en mars 2012 du port spatial européen de Kourou, en
Guyane française, sur le lanceur lourd européen Ariane 5.
Hormis le cargo russe Progress, l’ATV-3 est le seul véhicule
à pouvoir assurer le ravitaillement en carburant, le
contrôle d’attitude et le rehaussement orbital. L’ATV-3
intègre également un système de protection anticollision
permettant d’éviter les débris spatiaux.
Dernier-né de la famille des ATV, l’ATV-3 jouera un rôle
crucial dans la logistique de la Station spatiale puisqu’il
remplira les fonctions de ravitailleur, de véhicule de
stockage et de remorqueur spatial pendant près de six
mois. Bénéficiant de l’expertise éprouvée de l’ESA dans le
domaine de la propulsion, le vaisseau cargo spatial
européen transportera la cargaison sèche la plus
importante de son histoire.
Ce vaisseau cargo de 20 tonnes est en mesure de naviguer
de manière autonome et de s’amarrer automatiquement
à la Station spatiale avec une précision inférieure à six
centimètres. Pendant sa mission PromISSe à bord de l’ISS,
l’astronaute de l’ESA André Kuipers accueillera l’ATV
Edoardo Amaldi sur l’avant-poste orbital. André Kuipers
sera le membre de d’équipage chargé de superviser les
opérations de rendez-vous et d’amarrage.
De tous les véhicules ralliant l’ISS, l’ATV Edoardo Amaldi
est celui qui a la plus grande capacité de ravitaillement.
Marchant dans les traces de son prédécesseur (l’ATV-2
Johannes Kepler), l’ATV-3 ravitaillera l’ISS en vivres, eau,
oxygène, matériel de recherche et matériel d’entretien. Le
véhicule acheminera également une pièce essentielle
pour le système de recyclage de la Station spatiale, qui
permettra de transformer l’urine en eau potable.
L’ATV permet de combiner avec souplesse différentes cargaisons. L’ATV Edoardo Amaldi
transportera plus de 6 tonnes de fret, composées en grande partie d’ergols et de cargaison sèche
3
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
Impression d’artiste de l’ATV, le cargo spatial européen, en approche finale vers la Station Spatiale Internationale
Grâce à cette mission, l’Europe s’acquitte de sa part des
charges d’exploitation de l’ISS et fait un grand pas en
avant en matière de transport spatial. Pour l’Europe, l’ATV
est une véritable porte d’accès à l’espace.
véhicule de transfert japonais (HTV-3), réapprovisionnera
également l’avant-poste orbital.
Avant la mise en application effective du nouveau
programme commercial américain de véhicules de
ravitaillement, il est essentiel de maintenir une cadence
de lancement annuelle pour assurer la logistique de la
Station spatiale.
Un planning serré
Avec des délais d’exécution plus stricts et une capacité
accrue de chargement de dernière minute, l’ATV-3
s’annonce comme un coup de maître européen. Edoardo
Amaldi est le premier ATV à être programmé et lancé en
respectant l’intervalle d’un an prévu par rapport à la
mission précédente.
Les équipes et les industries européennes ont atteint la
ligne d’arrivée dans les temps, même si certaines des
recommandations techniques après vol de la mission ATV2 Johannes Kepler n’ont été disponibles qu’à un stade très
avancé de cette campagne de prélancement. Les chaînes
de production et d’intégration ont fonctionné à plein
régime.
Cet empressement répond à des contraintes spécifiques.
Le retrait en juillet 2011 des navettes spatiales a marqué la
fin d’une époque pour le programme spatial américain et
a changé la donne internationale. Depuis ce jour, le fret de
l’ISS est acheminé par des vaisseaux cargo sans équipage
fournis par les partenaires internationaux. Pendant la
période d’amarrage de l’ATV-3, Kounotori, le troisième
C’est Paolo Nespoli, un astronaute de l’ESA, qui a pris depuis l’ISS
ce cliché du lancement de l’ATV Johannes Kepler
4
ATV-3
PRINCIPALES DONNÉES
Diamètre maximal 4,5 m
Site de lancement Kourou, Guyane française
Longueur (sonde rétractée) 9,8 m
Date de lancement
9 mars 2012, 10h00 GMT (11h00 CET)
Masse totale du véhicule
12 039 kg
Lanceur
Ariane 5 ATV
Taille panneaux solaires déployés 22,3 m
Amarrage 19 mars 2012
Désamarrage 27 août 2012
Ariane 5
Durée de la mission171 jours
*En janvier 2012
Hauteur maximale 53 m
Diamètre maximal 5,4 m
Masse au décollage
760 tonnes
Charge utile maximale
20,1 tonnes
4.
5.
1.
Décollage du port spatial européen à Kourou, Guyane
française
Ascension
Séparation des accélérateurs à combustible solide
Largage du carénage
Allumage de l’étage supérieur d’Ariane 5 pour l’entrée en
orbite
Rendez-vous et amarrage
Période d’amarrage
Séparation et rentrée
7.
Combustion dans l’atmosphère
3.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
8.
2.
9.
1.
5
6.
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
DESCRIPTION DU VAISSEAU CARGO
•
Le véhicule de transfert automatique est composé de trois
sections principales :
-U
n module de propulsion, doté de quatre moteurs
principaux, auxquels s’ajoutent 20 micro-propulseurs
de contrôle d’attitude.
-U
n module d’avionique, qui regroupe la plupart des
composants électroniques requis pour l’exécution de
la mission.
- Un module de fret intégré, qui est arrimé directement
à l’ISS et peut contenir jusqu’à huit bâtis de charge
utile normalisés. Il abrite également des cuves pour
toute la cargaison liquide (ergols, eau et gaz).
Tuyère du moteur – l’ATV-3 possède
32 propulseurs : quatre moteurs
principaux et 28 micro-propulseurs de
manœuvre
Micro-propulseurs de
contrôle d’attitude et
de freinage
Antennes de
télécommunication TDRS
(système satellitaire de
poursuite et de relais de
données)
Système de ravitaillement avec cuves d’ergols
Équipement d’avionique
Cuves de cargaison liquide : carburant, eau potable et oxygène
Panneaux solaires
pour la production
d’électricité
Couverture isolante
thermique
multicouche
Quatre ailes solaires alimentent les batteries rechargeables pour les
périodes d’éclipse ; l’ATV peut fonctionner à plein régime avec les 4800 W
générés par ses panneaux solaires, l’équivalent de l’électricité utilisée par
un chauffe-eau domestique classique
6
Antennes GPS de
positionnement
La taille de l’ATV est équivalente à celle d’un bus à impériale.
Cloison étanche du fond du
module pressurisé
Micro-propulseurs de contrôle d’attitude
8 bâtis de charge utile normalisés
pour le stockage d’équipement
Capteur stellaire
Partie du système de rendez-vous et
d’amarrage de l’ATV, télégoniomètre,
qui fonctionne comme un radar
Système d’amarrage
Le « nez » contient les capteurs de rendez-vous et
l’équipement d’amarrage russe
4 capteurs optiques de rendez-vous – deux vidéomètres et deux
télégoniomètres émettant des impulsions laser vers les réflecteurs à
facettes du module de service russe Zvezda pour la détection de l’écart
Système de protection contre les
micrométéorites et les débris orbitaux
7
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
POURQUOI EDOARDO AMALDI ?
Le nom de baptême du troisième véhicule spatial ATV rend hommage à Edoardo Amaldi, célèbre physicien
italien pionnier des missions spatiales. Edoardo Amaldi était l’une des figures de proue de la science italienne
au XXe siècle, en particulier dans le domaine de la physique expérimentale fondamentale. Dans les années 30,
il était membre du groupe des Garçons de la rue Panisperna, qui a contribué à la célèbre découverte des
neutrons lents. Ces travaux ont permis plus tard l’invention du réacteur nucléaire.
Après des travaux initiaux de physique nucléaire, Edoardo
Amaldi a été l’un des premiers à explorer les rayons
cosmiques avant de consacrer ses recherches à la physique des particules. À la fin de sa carrière, il s’est tourné
vers des domaines inexplorés de la science, notamment
l’étude expérimentale des ondes gravitationnelles.
Edoardo Amaldi était un fervent défenseur de l’ouverture
de la science et de la coopération internationale. La mission ATV-3 rend hommage à cet homme qui compte parmi
les pères fondateurs de la recherche spatiale européenne.
Une reproduction d’une lettre écrite par Amaldi en 1958
sera acheminée par le vaisseau cargo jusqu’à la Station
spatiale internationale.
Edoardo Amaldi a directement contribué à la création de
projets nationaux et internationaux de renom, comme
l’Institut national pour la physique nucléaire (INFN) et
l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire
(CERN). Pendant l’après-guerre, il a activement encouragé
le développement d’une agence spatiale à l’échelle européenne, ce qui a donné naissance au Conseil européen de
recherches spatiales (plus connu sous son acronyme anglais ESRO, pour « European Space Research Organisation »), puis à l’ESA. Ce document unique, d’une grande valeur historique,
reflète sa vision ambitieuse d’une organisation spatiale
européenne pacifique et non militaire. Un rêve devenu
réalité. Ses mots voyageront à travers l’espace et devraient
avoir un impact majeur, comme il l’écrivait dans sa lettre,
pour « la frange la plus passionnée de la nouvelle
génération ».
Edoardo Amaldi (1908-1989). Son message atteindra
l’espace à bord de l’ATV-3
8
L’ATV-3 s’amarrera a la Station Spatiale Internationale en utilisant un système de guidage laser
Faits marquants
•
•
•
•
•
•
•
L’ATV-3 est le vaisseau cargo le plus lourd jamais envoyé dans l’espace par l’ESA sur une fusée Ariane.
Il peut transporter trois fois plus de charge utile que le vaisseau russe Progress-M et légèrement plus que le
HTV japonais.
Il possède une très grande autonomie et peut naviguer automatiquement. Il peut s’amarrer automatiquement à la
Station spatiale avec une précision inférieure à six centimètres.
Il possède la plus grosse capacité de rehaussement de tous les véhicules ralliant l’ISS, grâce au système de propulsion
le plus complexe, puissant et polyvalent jamais conçu par les équipes européennes.
Il peut assurer l’approvisionnement en eau, en gaz, en ergols et en cargaison sèche ainsi que le contrôle d’attitude et
le rehaussement de l’ISS.
C’est un véhicule spatial multifonctionnel qui associe les capacités entièrement automatiques d’un véhicule sans
équipage aux impératifs de sécurité exigés pour les vaisseaux habités.
Il possède le logiciel embarqué le plus puissant et sophistiqué jamais développé par l’ESA.
9
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
SERVICE DE LIVRAISON EXPRESS La Station spatiale internationale est habitée en permanence depuis 2000. Elle dépend donc de
véhicules logistiques comme l’ATV pour le ravitaillement en fret et en ergols afin de maintenir
son orbite. Cependant, les besoins de la Station spatiale changent à chaque mission.
DESCRIPTION DE LA CARGAISON
Cargaison liquide
Aide à la propulsion de l’ISS
Ergols Eau
Gaz
Cargaison sèche
Cargaison sèche principale
Cargaison sèche de dernière minute TOTAL 4395 kg
3150 kg
860 kg
285 kg
100 kg
2200 kg
1665
535 kg
6595kg
Chargement dans l’ATV-3 de sacs lourds. Le véhicule spatial
transportera un total de 60 sacs.
L’ATV-3 n’est pas la réplique exacte de l’ATV-2, son
prédécesseur en 2011. L’ATV Edoardo Amaldi transportera
près de 530 kg de cargaison sèche de plus et le volume
total a été revu à la hausse : des six bâtis de charge utile
des deux premiers ATV, ce nouvel ATV passe à huit bâtis.
Chaque centimètre cube du cargo est utilisé.
besoins de l’ISS. La cargaison la plus précieuse de l’ATV-3
est probablement la Pompe de contrôle des fluides (FCPA,
pour « Fluids Control Pump Assembly »). Cet équipement
de survie est une pièce majeure du système de recyclage
des urines en eau potable. À l’heure actuelle, un seul
FCPA est disponible en orbite. S’il tombait en panne, les
astronautes disposeraient de réserves d’eau potable
suffisantes pour tenir un certain temps, mais la Station
ne fonctionnerait pas à efficacité maximale.
La plupart du fret est déjà en place depuis novembre 2011,
mais les derniers colis ne seront chargés que trois
semaines avant le lancement. Le volume de cargaison de
dernière minute a doublé depuis la mission ATV-2.
Environ 60 sacs d’un total de 780 kg y seront stockés, y
compris les précieux paquets spécialement préparés
pour l’équipage, contenant des cadeaux et des objets
envoyés par les familles des astronautes.
La question du stockage et de la logistique au sein de
l’ATV a été soigneusement étudiée au cours des derniers
mois, en prenant en considération le centre de masse. Les
modalités de stockage de chaque sac ont été calculées
avec précision pour éviter toute interférence avec les
systèmes de guidage et de contrôle.
Le chargement de dernière minute est une opération
délicate. L’ATV étant placé au-dessus du lanceur Ariane,
l’ESA utilise un dispositif d’accès spécial pour charger le
fret via le sas qui permet de relier le véhicule à la Station
une fois l’amarrage effectué.
Toute la cargaison – à savoir les vivres, le matériel
scientifique, les pièces détachées, les outils et les
vêtements – est emballée dans des sacs spéciaux dotés
de codes à barres, afin de faciliter la tâche de l’équipage
lors du déchargement et d’informer les agents de
planification au sol sur la disponibilité des différents
éléments à bord de l’ISS.
Cette optimisation du chargement de dernière minute
− une grande première pour l’ATV-3 − démontre la
flexibilité dont l’ESA fait preuve pour s’adapter aux
10
LE VOYAGE VERS LA STATION SPATIALE
L’orée de la jungle amazonienne servira une nouvelle fois de cadre au lancement d’une mission ATV.
Le lanceur Ariane 5 décollera de Kourou en battant pour la deuxième fois son propre record. Avec
une masse totale de plus de 20 tonnes à son lancement, l’ATV Edoardo Amaldi sera le véhicule
spatial le plus lourd jamais propulsé dans l’histoire des fusées Ariane.
PRÉ-RADIO RALLIEMENT
RADIO-RALLIEMENT
FERMETURE
AMARRAGE
Approche
ellipsoïde Système vidéo
5 km en dessous
5 km en dessous
5 km en dessous
100 m au-dessus
Manœuvre d’évitement des collisions à tout moment
Avant que la fusée ne soit acheminée vers sa zone de
lancement, les équipes locales s’assureront que l’ATV
Edoardo Amaldi et Ariane 5 reconnaissent à la perfection
leurs commandes respectives et que les capteurs
optiques pour l’amarrage fonctionnent correctement.
PHASES PRINCIPALES DE LA MISSION
•
•
•
Lancement et séparation du lanceur
Rendez-vous et amarrage
Désamarrage et rentrée atmosphérique
Le compte à rebours de l’ATV commencera dix heures
avant son lancement. Le moindre retard, même d’une
seule minute, n’est pas envisageable. La fenêtre de
lancement, d’une dizaine de jours, a été définie pour
s’adapter au planning très chargé de la Station spatiale.
Environ une heure après le décollage, Edoardo Amaldi se
séparera de la fusée, puis son système de navigation de
haute précision prendra le relais pour guider le vaisseau
cargo sur sa trajectoire de rendez-vous jusqu’à la Station
spatiale. Un capteur stellaire identifiera les différentes
constellations dans le ciel pour calculer l’orientation du
vaisseau cargo dans l’espace et un récepteur GPS
transmettra la position de l’ATV durant son trajet. Ces
dispositifs sont les équivalents modernes des techniques
de navigation ancestrales.
L’ATV Johannes Kepler approche de la Station spatiale
Les risques d’une intense activité solaire ont déjà été pris
en considération par les ingénieurs de l’ESA. Durant la
phase de vol libre de l’ATV, les panneaux solaires
n’affectent pas le vaisseau. Néanmoins, pendant la phase
de rendez-vous, les systèmes GPS de l’ATV et de l’ISS
doivent fonctionner avec une précision maximale. Après
le premier vol du Jules Verne, un nouveau logiciel a été
L’ATV sous l’objectif de la caméra du module Zvezda
11
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
la phase de rendez-vous durera près de trois heures
trente.
L’astronaute de l’ESA André Kuipers et son équipier Oleg
Kononenko, commandant de la mission Expedition 31,
suivront la progression de l’ATV vers la Station. L’ISS ne
possède pas de fenêtre donnant sur la trajectoire
d’approche de l’ATV, mais ils pourront observer la
manœuvre par l’intermédiaire d’une caméra montée sur
l’extrémité arrière du module Zvezda. Les astronautes
ont été formés aux procédures d’intervention en cas de
situation irrégulière empêchant l’amarrage de l’ATV.
La conception des véhicules de transfert automatique
garantit une sécurité avancée, mais également des
caractéristiques opérationnelles de haute performance.
Au moins trois mécanismes de sécurité protègent l’ISS et
son équipage. En cas de problème de dernière minute,
les ordinateurs de l’ATV, les équipes de l’ATV-CC à
Toulouse ou André Kuipers peuvent interrompre
l’approche et éloigner le véhicule en toute sécurité. Dans
le pire des cas, il est possible de déclencher une séquence
programmée de manœuvres anticollision totalement
indépendante du système de navigation principal.
André Kuipers et Oleg Kononenko pendant leur programme de formation
installé sur le système de GPS russe afin d’exclure les
perturbations ionosphériques et d’assurer une précision
maximale pendant les phases initiales du rendez-vous.
Les débris spatiaux peuvent compromettre une mission,
c’est pourquoi l’équipe de Dynamique de vol de l’ATV-CC
surveille constamment les réseaux spatiaux pour
prévenir tout problème potentiel. Si un objet passe à
proximité, une nouvelle trajectoire et des manœuvres
d’évitement seront automatiquement calculées.
Une fois que les crochets seront fermés et que la sonde
d’amarrage de l’ATV sera rétractée, les connexions
électriques et hydrauliques pourront avoir lieu. Et une
fois toutes les interfaces en place, l’équipage pourra
ouvrir le sas et pénétrer dans la partie pressurisée de
l’ATV. À partir de cet instant, André Kuipers sera
responsable des opérations logistiques sur le véhicule.
Il faudra quelques jours à l’ATV-3 pour atteindre un point
d’arrêt à environ 30 km de l’ISS. À partir de là, l’ATV
Edoardo Amaldi effectuera les opérations de guidage, de
navigation et de pilotage, se dirigeant seul vers l’ISS selon
un plan prédéfini, afin de se rapprocher progressivement
de la Station alors que les deux véhicules orbiteront
autour de la Terre à près de 28 000 km/h.
Sur les 250 derniers mètres, le système de rendez-vous
spatial automatique de l’ATV, à la pointe de la
technologie, activera les capteurs d’un vidéomètre, qui
analyseront les images du faisceau laser émis par l’ATV,
lui-même réfléchi par une cible installée sur l’ISS il y a
plus de dix ans.
En dépit de sa masse de 20 tonnes environ, le vaisseau
cargo peut manœuvrer avec une précision inférieure à
6 centimètres. Après avoir calculé la distance et la
direction jusqu’au port d’amarrage sur le module russe
Zvezda, l’ATV-3 s’amarrera à la Station spatiale. Au total,
Entraînement de l’équipage dans le simulateur du Centre des
Astronautes européens
12
PLUS DE PLACE POUR L’ÉQUIPAGE
Le vaisseau cargo européen n’est pas seulement un véhicule de ravitaillement. Chaque voyage de
l’ATV est un élément vital pour l’entretien de l’ISS, la recherche scientifique et le bien-être des
astronautes. Par rapport au reste de l’ISS, Edoardo Amaldi offre un très bon niveau de silence.
Une fois que l’ATV-3 sera solidement arrimé au complexe
orbital, les astronautes pourront pénétrer dans le
vaisseau cargo pour commencer à décharger la
cargaison. Ils y trouveront du matériel d’entretien, du
matériel scientifique, des colis de nourriture et du
courrier de leurs proches.
L’ATV-3 apporte des kits pour une expérience qui permet de mesurer
les besoins énergétiques d’André dans l’espace
Plus de place, plus de science
À l’intérieur du module de fret, la configuration de l’ATV
permet de transporter des cuves de stockage d’ergols
pour le système de propulsion de la Station, ainsi que de
l’oxygène, de l’azote ou de l’air. Le système d’alimentation
en gaz est très simple. Les vannes manuelles du panneau
de commande de gaz permettent aux astronautes de
diffuser la quantité d’oxygène désirée directement dans
l’atmosphère de la Station.
L’ATV-3 embarquera plusieurs charges utiles d’un grand
intérêt scientifique. Des précieux équipements seront
acheminées vers l’ISS pour contribuer à plusieurs
projets de recherche de l’ESA, de la NASA et de la JAXA.
Expérience Altea
Des panneaux spéciaux seront transférés dans la
Station dans le cadre de cette expérience dont l’objectif
est de mieux comprendre le phénomène des flashs
lumineux, et plus particulièrement les interactions
entre les rayons cosmiques et l’activité cérébrale. Les
panneaux permettront de tester différents matériaux
de protection contre les radiations.
Edoardo Amaldi est également équipé de trois cuves à
eau. L’une des cuves sera remplie de 285 litres d’eau, alors
que les deux autres pourront servir à stocker de « l’eau
technique » (par exemple de l’eau d’alimentation, de
circulation ou de refroidissement supplémentaire)
durant toute la période où le véhicule restera amarré. Il
est aussi possible de remplir les cuves vides de déchets
liquides avant que l’ATV ne quitte la Station.
Énergie
Des vivres et des kits de collecte d’urine seront livrés à
l’ISS, pour cette expérience qui étudie comment les
bilans énergétiques négatifs observés pendant les
voyages spatiaux peuvent affecter les fonctions
physiologiques. Le bilan et les dépenses énergétiques
d’André Kuipers seront mesurés afin de déterminer les
besoins énergétiques en conditions d’impesanteur.
L’objectif ? Calculer la cargaison de vivres idéale.
Laboratoire de recherche biologique Biolab.
Biolab est un laboratoire multi-utilisateurs qui a été
conçu pour accueillir des expériences portant sur des
micro-organismes, des cultures de cellules et de tissus,
des plantes de petite taille et de petits invertébrés. Un
module dédié et des cartes d’alimentation pour
l’expérience ESEM (de l’anglais « Evaluation of Space
environment and Effects on Materials », Évaluation de
l’environnement spatial et des effets sur les matériaux)
seront également envoyés afin d’améliorer les
fonctionnalités du Biolab.
Les astronautes de la NASA Cady Coleman et Scott Kelly avec des
articles promotionnels de l’ATV-2
13
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
UNE QUESTION DE PROPULSION
L’ATV intègre le système de propulsion le plus sophistiqué jamais conçu par l’ESA. Ce véhicule de transfert
automatique européen est en mesure de procéder au contrôle d’attitude et au rehaussement orbital de
la Station spatiale internationale ainsi que d’accomplir des manœuvres anticollision pour éviter des débris
spatiaux. De plus, les propulseurs du vaisseau doivent pouvoir le guider jusqu’à l’ISS, mais également le
ramener vers l’atmosphère terrestre à la fin de sa mission.
De tous les vaisseaux capables de ravitailler l’ISS, l’ATV est
celui qui peut livrer la plus grande quantité de carburant.
En effet, l’ATV Edoardo Amaldi est essentiellement destiné
à la livraison d’ergols : sa principale charge utile consiste
en plus de 4 tonnes de carburant sous différentes formes
afin de réapprovisionner les réserves de la Station.
Le module de fret de l’ATV-3, en cours de préparation avant le
lancement depuis le port spatial
Ergols à bord :
•
En rehaussant progressivement l’orbite de l’ISS de 40 km
en 2011, les moteurs de l’ATV-2 (Johannes Kepler) ont effectué une opération de rehaussement jamais vue depuis les
missions lunaires Apollo. Le maintien de l’orbite de la Station spatiale est crucial, et ce d’autant plus qu’une période
d’activité solaire intense s’annonce : la densité atmosphérique des altitudes auxquelles croise l’ISS va en effet augmenter et accroître les effets de la traînée atmosphérique,
qu’il faudra activement compenser.
-
-
-
Le système de propulsion, qui a déjà fait ses preuves, a été
spécialement paramétré pour la mission de l’ATV Edoardo
Amaldi. Après la désorbitation de l’ATV-2, les équipes de
l’ESA ont constaté avec surprise que le système de propulsion fonctionnait toujours lors de la phase de rentrée dans
l’atmosphère terrestre, essayant de garder le contrôle du
véhicule spatial. C’est une preuve de la robustesse du
système de propulsion.
•
En quoi le système de propulsion de l’ATV est-il
unique ?
•
•
•
Il est compatible avec les exigences des vols spatiaux
habités.
Son fonctionnement est quasi-automatique. Certains
moteurs sont utilisés pendant l’intégralité de la mission.
Ses dimensions sont uniques. La masse sèche du seul
système de propulsion est de 1,5 tonne. Le système de
propulsion comprend 32 propulseurs, 68 vannes électriques, 84 capteurs de pression et près de 200 sondes
thermiques et réchauffeurs.
Le système de propulsion de l’ATV utilisera plus de
3 tonnes d’ergols pour remplir trois fonctions :
Le contrôle d’attitude de la Station. Cette fonction
permet à l’ISS d’économiser une précieuse quantité
d’ergols.
Le rehaussement orbital de la Station afin de réduire
la traînée atmosphérique à laquelle l’ISS est exposée.
L’orbite de la Station décline chaque jour de 50 à
100 mètres.
Les manœuvres permettant d’éviter toute collision
entre l’ISS et des débris spatiaux.
L’ATV livrera par ailleurs 860 kilos d’ergols russes, qui
seront transférés dans les cuves du module Zarya
après l’amarrage. Ce carburant permet à la Station
d’effectuer ses propres manœuvres de contrôle
d’attitude et de rehaussement en l’absence de véhicule amarré. L’ATV est relié au circuit d’ergols de la
Station spatiale afin de réapprovisionner les cuves
russes.
L’ATV-2 vu depuis la navette spatiale Discovery
14
ASSISTANCE AU SOL
Même si les phases de navigation et d’amarrage de l’ATV sont automatisées, sa surveillance et son
contrôle restent assurés par les équipes du Centre de contrôle de l’ATV (ATV-CC) situé dans les
locaux du Centre national d’études spatiales (CNES), à Toulouse.
Les équipes au sol se félicitent du succès de la désintégration par combustion de Johannes Kepler après sa désorbitation
Deux mois seulement après la fin de la mission Johannes
Kepler, les équipes de l’ATV-CC ont commencé à préparer et
à simuler les différents scénarios opérationnels de la
mission ATV-3. Un délai aussi serré, une grande première
pour une mission de l’ESA, aurait été impossible à tenir
sans l’esprit d’équipe dont ont fait preuve tous les acteurs
du projet ATV.
le cargo est amarré, le centre de contrôle reste opérationnel
24 heures sur 24 (avec un nombre restreint d’opérateurs).
La mission ATV réunit environ 2000 collaborateurs de l’ESA
et de l’industrie européenne. L’ATV Edoardo Amaldi a été
développé et construit sous la direction de l’ESA, par un
consortium industriel européen piloté par EADS Astrium.
Sans modification majeure depuis la dernière mission, les
opérations liées à l’ATV ont été d’une grande efficacité. De
nouvelles procédures et une formation spécifique aux
situations à risque ont été spécialement développées. Tout
le personnel de l’ATV-CC a suivi des simulations intégrées
conjointes, auxquelles ont participé les trois centres de
contrôle internationaux (Moscou, Toulouse et Houston).
Durant les phases les plus actives d’un vol de l’ATV – du
lancement à l’amarrage, puis du désamarrage à la rentrée
atmosphérique – une équipe dédiée de 60 personnes
contrôle toutes les procédures. Même durant la période où
Le Centre de contrôle de l’ATV à Toulouse (France)
15
ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
L’esprit d’équipe
Dominique Siruguet
Responsable de campagne à Kourou
« Même après avoir assisté à plus de 50 lancements, et
même si nous savons à quoi nous attendre pendant ce
nouveau compte à rebours, le lancement de l’ATV Edoardo
Amaldi sera spectaculaire et chargé d’émotions. S’il y a le
moindre problème avec le véhicule, c’est à moi que
reviendra la responsabilité d’appuyer sur le bouton rouge
au dernier moment. Je suis sûr que cela n’arrivera pas,
mais nous devons nous préparer à toutes les éventualités.
Gérer une équipe, réagir au quart de tour, prendre les
bonnes décisions... C’est mon travail et j’adore ça ! »
Massimo Cislaghi
Responsable de mission
« Depuis le lancement de l’ATV-2 Johannes Kepler vers
l’ISS il y a environ un an, et même des mois avant cela,
nous avons appris à composer avec des délais très serrés.
Même si on pourrait croire que la préparation et les
opérations en vol de l’ATV sont devenus des activités de
routine pour cette troisième mission, un relâchement
n’est pas envisageable. L’ATV-3 pourrait sembler une
réplique exacte de l’ATV-2 mais, en réalité, les systèmes
de transport spatial sont en évolution permanente. »
Kirsten MacDonell
Ingénierie d’intégration cargo
« Je travaille sur les missions ATV depuis huit ans. J’ai
commencé comme responsable de l’équipe des
instructeurs au Centre des Astronautes européens, où
nous formons les astronautes grâce au simulateur de
l’ATV. J’ai ensuite assuré la gestion de la cargaison, plus
particulièrement pendant la mission ATV-2. Je pensais
vraiment que cette troisième mission serait plus facile,
qu’il y aurait juste une peu plus de travail au quotidien.
Cependant, nous sommes sans cesse confrontés à de
nouvelles situations ! »
Massimo Cislaghi au travail
Jean-Michel Bois
Chef des opérations au Centre de contrôle de l’ATV
« Pendant les opérations de rendez-vous de l’ATV-1, j’ai eu
l’honneur de voir – depuis la salle de contrôle – la masse
du véhicule approcher de la Station alors que la lumière
du Soleil se reflétait sur les panneaux solaires du
vaisseau cargo. Faire de ce projet une réalité était
vraiment exaltant. Pour l’ATV-3, nous ferons le maximum
pour contribuer au succès de la mission. C’est un
véritable effort collaboratif et quand nous
communiquons avec Houston ou Moscou, nous avons le
sentiment de vivre une nouvelle aventure spatiale
vraiment passionnante. »
Kirsten MacDonell à côté du sas de l’ATV-3 pendant les opérations de chargement
Fabio Caramelli
Spécialiste de la propulsion
« Pendant les phases d’approche et d’amarrage, les
caméras de la Station spatiale sont braquées sur le
vaisseau cargo. Vous pouvez simultanément suivre sur
les terminaux l’ensemble des lignes de code et voir, sur le
grand écran central, les images du déroulement de la
mission. C’est véritablement unique ! Pour moi, le projet
ATV n’est déjà plus au stade adolescent, c’est un adulte à
part entière. Je suis convaincu du succès de la mission
ATV-3. Les trois années que je viens de passer à l’ESA sur
ce projet ont été formidables à tous les points de vue.
Notre esprit d’équipe est très positif. »
Jean-Michel Bois vérifie des données
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Module de fret :Thales Alenia Space Italie:
• Turin
Italie
Centre de contrôle de
mission de la NASA:
• Houston
États-Unis
Site de lancement:
• Kourou
Guyane
Compartiment de propulsion et avionique :EADS Astrium:
• Brême
Allemagne
Centre de contrôle de mission russe:
• Korolev
Russie
Centre de contrôle de l’ATV:
• Toulouse France
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ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
RENCONTRE AVEC L’ATMOSPHÈRE
Pendant plus de cinq mois, Edoardo Amaldi constituera une partie pressurisée du complexe orbital.
L’ATV peut rester amarré jusqu’à six mois, la durée de son séjour dépendant des besoins de l’ISS et
du calendrier de visite des autres vaisseaux.
Durant la phase d’amarrage du vaisseau cargo, l’équipage
déchargera progressivement la cargaison et la remplacera
par des déchets liquides et solides afin de libérer de
l’espace, un bien précieux à bord de la Station. Plus de six
tonnes de déchets de l’ISS peuvent être détruites pendant
la rentrée dans l’atmosphère.
Lorsque la mission de ravitaillement prendra fin,
l’équipage de la Station fermera le sas et les ingénieurs au
sol désolidariseront le vaisseau cargo de l’ISS. À la fin du
mois d’août, l’ATV-3 entamera son voyage de retour et
libèrera ainsi le port d’amarrage pour un autre véhicule.
Le voyage retour de l’ATV-3 s’achèvera par une rentrée
destructive contrôlée dans l’atmosphère terrestre. Ses
moteurs procéderont à sa désorbitation selon une
trajectoire de vol très prononcée, qui entraînera sa
désintégration par combustion au-dessus d’une zone non
habitée de l’océan Pacifique Sud.
L’une des dernières photos de l’ATV Johannes Kepler, prise
quelques secondes après son désamarrage de l’ISS
Une nouvelle chance pour la future « boîte noire de l’espace »
Un petit dispositif retransmettra le voyage final de l’ATV-3 : l’enregistreur REBR
(Reentry Breakup Recorder) recueillera des données qui aideront les ingénieurs à
comprendre le processus de rentrée atmosphérique. Il pourrait également servir
de prototype à une boîte noire pour les futurs systèmes de transport spatial.
Le système REBR figurait parmi les dispositifs auxiliaires de l’ATV-2. Malheureusement, aucune donnée n’a été
reçue. Dans ce type d’environnement difficile et extrêmement dynamique, les causes de ce dysfonctionnement
peuvent être multiples. Pour ce nouveau voyage, le REBR a été éloigné des modules de propulsion afin d’éviter
tout dommage avant la désintégration du vaisseau cargo.
Au moment où l’ATV-3 entrera dans l’atmosphère, le système activera ses capteurs afin d’enregistrer pendant
environ cinq minutes des données sur la désintégration du véhicule. Fabriqué par l’Aerospace Corporation et financé par l’US Air Force, le dispositif contient des capteurs miniatures qui recueillent des informations sur la
température, la pression et d’autres données.
L’ATV-3 se désintègrera en raison de l’échauffement aérodynamique et, sous l’effet des
secousses, le dispositif REBR se détachera de l’ATV Edoardo Amaldi. Le REBR activera
alors son propre transmetteur, qui transfèrera les données enregistrées vers un satellite Iridium lors d’un « dernier appel » avant sa désintégration.
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HÉRITAGE ET AVENIR
Après le succès des deux premières missions ATV en 2008 et 2011, l’ESA a prouvé
qu’elle pouvait assurer la livraison des vaisseaux cargo afin de ravitailler la Station
spatiale internationale et de permettre à son équipage permanent, composé de
six astronautes, de travailler à plein régime.
Aujourd’hui, le troisième véhicule de transfert
automatique de l’ESA s’apprête à partir en mission, en
s’appuyant sur un niveau d’expertise qui n’est plus à
démontrer. Pour l’ATV-3 Edoardo Amaldi, un réseau
international de centres de contrôle a été mis en place
afin de répondre efficacement aux exigences de la
Station spatiale internationale. La trilogie va bientôt être
bouclée, mais la saga est loin d’être terminée.
accessible et informelle – avec des citations, des
interviews, des vidéos et des commentaires – contribue
largement au succès de cet outil de communication de
l’ESA.
Le blog s’est également imposé comme une source
d’autorité pour l’actualité et les données relatives aux
missions en cours. Même le chef de la mission ATV
répond directement aux internautes !
Avec au moins une nouvelle décennie de soutien à l’ISS,
l’ESA confirme son engagement en matière de transport
spatial européen. La production d’une nouvelle gamme
de véhicules est déjà en cours. Les lancements de l’ATV-4
et de l’ATV-5 ont été programmés pour 2013 et 2014.
Tous les aspects de la mission sont couverts, de la
campagne de lancement aux phases d’amarrage et de
rentrée atmosphérique, en passant par la formation des
astronautes et le décollage du port spatial. Le blog est
actualisé en temps réel durant les phases les plus
importantes de la mission. La fréquentation est décuplée
pendant les grands moments du programme. L’an
dernier, le blog a enregistré plus de 23 000 connections
en moins de six heures pour suivre l’amarrage à la
Station spatiale.
Les spécifications et la cargaison de chaque véhicule
évolueront en fonction des besoins de la Station spatiale.
Pour l’ATV-4, un système de plate-forme interne
permettra d’embarquer une cargaison de dernière
minute plus importante. Avec des sacs cargo individuels
de plus grande contenance et des masses accrues, la
gestion de ce type de cargaison sera optimisée.
Suivez le déroulement de la mission ATV-3 à l’adresse
suivante :
http://blogs.esa.int/atv/
C’est cette flexibilité à toute épreuve qui fait de l’ATV une
excellente base de développement pour un module de
service polyvalent permettant d’exécuter plusieurs types
de missions d’exploration.
Suivez la mission ATV-3 en ligne !
Depuis son lancement en 2008, le blog de l’ESA dédié
aux missions ATV rencontre un franc succès. C’est une
source d’information extrêmement populaire. De
nombreux sites publient des liens vers le blog ATV, qui
est cité par des médias de renom et sur un grand nombre
de sites spécialisés. Les médias sociaux ne sont pas en
reste.
Avec quasiment 250 000 visiteurs en 2011, sans compter
des millions de références sur Facebook et Twitter, le
succès du blog ATV n’est plus à prouver. Sa ligne éditoriale
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ATV-3 Edoardo Amaldi KIT D’INFORMATION
→ C ONTACTS ET LIENS
Pour en savoir plus, veuillez contacter :
Liens
ESA/ESTEC
Bureau de Communication
Tél: +31 71 565 3009
Email: [email protected]
Site Internet ATV de l’ESA
www.esa.int/atv
Blog ATV de l’ESA
http://blogs.esa.int/atv
Direction Vols spatiaux habités et Opérations
Bureau de Promotion
Tél: +31 71 565 5069
Email: [email protected]
Blog ATV du CNES
http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8698-atv-2.php
Comptes Twitter de l’ESA
@esa, @esaoperations
Mentions complémentaires
Ce document a été compilé, produit et rédigé par
l’Agence spatiale européenne à Noordwijk, aux Pays-Bas.
Chaîne YouTube de l’ESA
www.youtube.com/ESA
© 2012 Agence spatiale européenne
Compte Flickr de l’ESA
www.flickr.com/europeanspaceagency
Sources photographiques : ESA, NASA, Roskosmos,
CNES, Aerospace Corporation
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European Space Agency