Sciences

Interview : Jules Verne repousse son rendez-vous avec l'ISS

ActualitéClassé sous :Astronautique , module ATV , ravitailleur de l'espace

-

Le lancement du premier exemplaire de l'Automated Transfer Vehicle (ATV), le Jules Verne, connaît un nouveau report en 2007. Dans un communiqué de presse du 7 Novembre, l'ESA évoque des problèmes techniques. Pourtant, le vaisseau cargo européen, considéré par l'agence spatiale comme le véhicule spatial le plus complexe jamais développé et construit en Europe, devait connaître son premier vol en 2004 et ravitailler la station spatiale internationale à raison d'un à deux rendez-vous par an. Voici un zoom sur l'un des projets les plus ambitieux de l'Europe spatiale.

Le vaisseau cargo ATV en approche de l'ISS (Crédit : EADS)
Le vaisseau cargo ATV en approche de l'ISS
(Crédit : EADS)

Futura-Sciences vous propose de découvrir le travail des collaborateurs de l'ATV, par le biais d'interviews d'ingénieurs travaillant sur le site des Mureaux d'EADS Space Transportation.

Aujourd'hui, nous retranscrivons l'interview d'Hélène, ingénieur sur l'ATV, qui travaille sur les algorithmes de surveillance du futur cargo spatial.

Futura-Sciences : Bonjour Hélène. Depuis combien de temps travaillez-vous sur l'ATV, et quelle est votre fonction sur ce projet ?

Hélène : Bonjour. Je participe depuis Avril 2004 au programme ATV, dans les bureaux d'étude d'EADS Space Transportation aux Mureaux (NDLR : dans les Yvelines, à l'ouest de Paris).

Je travaille actuellement sur les essais des algorithmes de surveillance des moteurs. L'objectif est de faire réagir le logiciel embarqué de surveillance des pannes, avec pour stimuli (NDLR : comme paramètres d'entrée) les essais (Hard) réalisés en Allemagne et des simulations.

Futura-Sciences : A quoi doivent servir ces algorithmes de surveillance ?

Hélène : L'ATV est automatique, et doit donc pouvoir détecter les pannes de manière autonome. Entre autres, il doit pouvoir réagir à un allumage non désiré, sans commande des moteurs, à un non-allumage, à la surpression des réservoirs et aux problèmes de vannes. Après avoir détecté l'anomalie, il doit être capable de se reconfigurer.

Futura-Sciences: Quelle est la contribution des allemands aux essais et simulations de l'ATV ?

Hélène : Les allemands on développé une plateforme avec les équipements réels de l'ATV à échelle réduite. Les moteurs sont modélisés à l'échelle ¼, et le système de pressurisation est également simulé. Les essais ont consisté en la mise à feu des moteurs et la simulation d'une mission entière de l'ATV. Ce sont - entre autres - les données de pression et de température récoltées pendant ces essais par les capteurs qui nous servent à faire réagir le software (NDLR : le logiciel embarqué de surveillance des pannes).

Futura-Sciences : Pourquoi avoir baptisé le premier ATV Jules Verne ?

Hélène : Parce qu'à l'origine, le lancement du premier ATV était prévu pour 2005, année de commémoration du centenaire de la mort de Jules Verne.

Futura-Sciences : Vous travaillez au centre d'EADS Space Transportation des Mureaux. Quelles sont les infrastructures dédiées à l'ATV présentes sur le site ?

Hélène : Sur le site, on réalise la campagne d'essais de qualification électrique et fonctionnelle de l'ATV. Il y a plusieurs plateformes de tests par sous-système, qui se présentent sous forme de stations. Il y a notamment la plateforme de simulation FSF (NDLR : Functional Simulation Facility), qui permet de tester les chaînes électriques de l'ATV dans des conditions extrêmes. Une autre plateforme de test est basée aux Pays Bas, à l'ESTEC. Là-bas, ils peuvent reproduire les conditions du vide et vérifier la bonne tenue de l'ATV au lancement.

Merci à Hélène. Rendez-vous la semaine prochaine sur Futura-Sciences pour une nouvelle interview et la présentation d'un autre aspect du programme ATV.

Le programme ATV

Le module ATV, pour Automated Transfer Vehicle, est un véhicule cargo non habité, censé assurer la logistique de la Station Spatiale Internationale. Il doit être utilisé comme étage supérieur de la fusée Ariane 5 et servir de ravitailleur en ergols, en fret et en équipement à la station.

D'après EADS Space Transportation, l'ATV est le véhicule spatial le plus novateur et le plus complexe jamais mis au point et construit en Europe.

C'est sûrement la raison pour laquelle la date de son premier vol a été repoussée à de multiples reprises. En effet, à la naissance du programme, le vol de démonstration de l'ATV devait avoir lieu en Juin 2003. Suite à des problèmes techniques, ce premier essai en conditions réelles a été reporté une première fois à 2006, et vient tout juste d'être officiellement remis à 2007.

D'après les données de l'ESA, après son premier vol, le module ATV devrait réaliser une à deux missions par an.

L'ATV intégré à la fusée Ariane 5 (Crédit : ESA)

Les responsables du programme

C'est EADS Space Transportation qui est le maître d'œuvre du développement et de la construction de l'ATV. Ce contrat, au budget prévisionnel avoisinant le milliard d'euros - dont 835 millions consacrés à la seule construction du module - est avec le laboratoire Colombus la principale contribution de l'Europe à la Station Spatiale Internationale.

C'est sur le site d'EADS Space Transportation aux Mureaux, dans les Yvelines, que la maîtrise d'œuvre de la phase de développement du premier exemplaire Jules Verne est assurée (cf interview d'Hélène ingénieur sur l'ATV). EADS Astrium, la branche d'EADS spécialisée dans les satellites, fournit les sous-systèmes avioniques. Le site de Brême, quant à lui, s'occupe de l'intégration et des essais du module.

Le site des Mureaux d'EADS Space Transportation (Crédit : EADS)

Le premier rendez-vous automatisé avec une station orbitale

Les véhicules de transfert automatisés réaliseront pour la première fois dans l'histoire de l'Europe une mission de rendez-vous dans l'espace et d'arrimage automatique avec une station orbitale.

Pendant les trois minutes d'ascension à haute pression aérodynamique, l'ATV sera protégé par la coiffe d'Ariane 5.

Sa première mission sera de ravitailler la Station Internationale en ergols, en eau, en nourriture et en matériel scientifique. Chaque module pourra ainsi transporter 9 tonnes de charge utile.

Mais, outre son rôle de « ravitaillement », l'ATV assurera également après son arrimage, et pendant une durée maximale de six mois, la correction de l'orbite de la station, ainsi que son maintien à la bonne altitude. En effet, sous l'effet de l'attraction terrestre résiduelle, l'ISS tend naturellement à perdre de l'altitude, et doit être régulièrement « reboostée ». Pour ce faire, les moteurs du module seront allumés à intervalles réguliers et imprimeront des faibles poussées à la station, qui l'empêcheront ainsi de « tomber » de son orbite.

Enfin, au terme de sa mission, l'ATV sera chargé de déchetset se désintègrera pendant sa rentrée dans l'atmosphère. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle certains détracteurs du projet parlent de l'ATV comme d'une « poubelle de l'espace ».

Pendant la durée de l'arrimage, les moteurs de l'ATV seront régulièrement allumés pour maintenir la station en orbite. (Crédit : ESA)

L'enfance du programme ATV

En 1998, les équipes de l'Aerospatiale, de la British Aerospace, de la société MBB et de Matra Marconi Space se lancent dans les études préliminaires d'un module pouvant prendre place dans l'étage supérieur des versions améliorées d'Ariane 5.

La Phase B de développement du projet a débuté en 1993. En février 1995, à cause de contraintes budgétaires, l'ESA décide de retarder le développement de 15 mois. Mais dès octobre 1995, les membres de l'ESA décident de le reprendre, et proposent un calendrier prévoyant un premier vol en 2002. Ils attribuent alors au projet une enveloppe de 441 millions d'euros.

A la fin de sa mission, l'ATV se désintegrera dans l'atmosphère, avec les déchets de l'ISS à son bord (Crédit : ESA)

Sous-systèmes et spécifications de l'ATV

D'une masse de 20 tonnes au décollage, le module ATV mesure 10 mètres de long et 4,5 mètres de diamètre. D'une capacité de 9 tonnes, la composition de sa charge utile sera fonction de sa mission. Ainsi, il pourra emporter entre 1,5 et 5,5 tonnes d'équipement (matériel scientifique, nourriture...), jusqu'à 100 kilogrammes de gaz (air, oxygène ou azote), 4 tonnes d'ergols pour alimenter ses moteurs et 840 kilogrammes d'eau.

L'ATV peut être découpé en trois parties : le module de propulsion, la case à équipement et le compartiment comportant la charge utile.

La propulsion de l'ATV sera assurée par quatre moteurs principaux de 490 N de poussée, et par 28 propulseurs de 220 N. C'est la DASA's Space Infrastructure Division, à Brême, qui est en charge de leur élaboration.

Le corps central de l'ATV comporte quatre panneaux solaires d'une envergure de 22 mètres qui approvisionneront le module en énergie pendant la phase d'arrimage et durant toute la durée de sa mission. Ils pourront fournir au vaisseau cargo une puissance maximale de 4800 watts.

Nouveau report pour le Jules Verne

Le premier exemplaire de l'ATV est à l'assemblage et aux tests depuis l'été 2004. Selon les dires de l'ESA, il serait actuellement « prêt à 98% ». Néanmoins John Ellwood, le chef du programme ATV, précise dans un communiqué de presse paru hier sur le site de l'agence, que « nous ne pourrons pas effectuer le lancement avant que tout soit prêt et testé à 100% »

Début 2005, le Jules Verne avait connu plusieurs problèmes techniques. C'est sans doute la raison pour laquelle l'ESA a décidé de remettre le lancement du Jules Verne à 2007, soit deux ans plus tard que la date prévue initialement. Ce report fait suite à un premier changement de calendrier, qui avait déjà vu le premier vol décalé de 2004 à 2006.

"Le cargo européen ne sera pas lancé avant le deuxième semestre de l'année 2006, voire début 2007", a déclaré à ce propos Anatoli Perminov, le directeur de l'agence fédérale russe qui collabore avec l'ESA au projet.

Actuellement, ce sont les logiciels pour les systèmes de commande et de surveillance qui sont à l'étude. "La mise à jour des logiciels pour les systèmes de commande est un processus technique qui demande une attention soutenue. Nous avons fait des progrès considérables et les logiciels sont stables. Nous sommes persuadés que nous pourrons respecter le calendrier", a précisé M.Ellwood à ce sujet.

L'ATV est un projet passionnant que Futura-Sciences vous proposera de découvrir dans les semaines à venir, à l'occasion d'interviews, d'actualités et d'articles de fond. Alors, rendez-vous la semaine prochaine !

L'ATV approche de l'ISS en vue de l'arrimage (Crédit : ESA)