L'Orion-MPCV, véhicule des expéditions lointaines de la Nasa, utilisera un module de service fourni par l'Europe inspiré de celui de l'ATV. © D. Ducros, Esa

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En route vers l'ISS, le dernier ATV-5 sera le dernier mais pas tout à fait...

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Hier, le lanceur Ariane 5 a mis en orbite l'ATV-5 Georges Lemaître, ce véhicule automatique qui va, tout seul, rattraper la Station spatiale internationale, sans aucune aide humaine. Pour cette ultime mission d'un ATV, l'astronaute Jean-François Clervoy fait le bilan de ce programme européen de cargo autonome. Les technologies poussées, et uniques au monde, qui ont été développées, serviront à d'autres aventures, à commencer par celle du futur Orion-MPCV de la Nasa, ou encore le retour d'échantillons martiens.

Alors que l'ATV-5 Georges Lemaître, après son lancement réussi, fait route à destination de la Station spatiale internationale (ISS) pour la ravitailler, l'Agence spatiale européenne (Esa) et le consortium des industries européennes des systèmes spatiaux qui ont participé à ce programme et regroupés sous la houlette d'Airbus Espace, nous laissent un bel héritage. Depuis sa première mission en mars 2008, l'ATV aura joué un rôle essentiel dans la logistique de l'ISS. De tous les véhicules qui la ravitaillent, c'est celui qui dispose de la plus grosse capacité d'emport de fret si bien qu'il peut transporter à la fois une cargaison sèche et liquide, notamment des ergols qui permettent de rehausser l'orbite de la Station.

Si elle clôt un chapitre de l'histoire de l'Agence spatiale européenne, la cinquième et dernière mission de ce cargo spatial s'apprête néanmoins à en ouvrir un nouveau, tant son héritage aura des implications fortes dans les étapes futures de l'exploration humaine et robotique du Système Solaire.

Si l'on peut regretter qu'il n'y ait pas un ATV (Automated Transfer Vehicle) de nouvelle génération avec, par exemple, une capacité de retour d'orbite ou une adaptation aux vols habités, un certain nombre de programmes spatiaux bénéficieront, quant à eux, des retombées technologiques de ce programme.

Comme nous l'explique Jean-François ClervoySenior Advisor Astronaut sur le projet ATV, cet « engin spatial est le plus complexe jamais construit par l'industrie européenne ». Si on devait la résumer en une seule citation : « il doit atteindre de façon automatique et autonome, une cible se déplaçant à la vitesse de 28.000 km/h à une altitude de l'ordre de 300 km, avec une précision de 10 cm et une vitesse relative inférieure à 7 cm/s ». Dans les faits, cette précision était bien meilleure, et cela dès sa première mission en mars 2008 (ATV Jules Verne). Les missions suivantes l'ont confirmé, lorsque l'ATV s'est amarré à moins de deux centimètres de l'axe parfait (les spécifications ne demandaient que dix centimètres !).

Juin 2007 à l'Estec, le Centre technique de l'Esa. Ingénieurs et techniciens préparent le système d'amarrage de l'ATV sur le premier exemplaire, Jules Verne, qui sera lancé en mars 2008. © Rémy Decourt

Des technologies utilisables pour d'autres missions

Ainsi, les technologies ATV pourraient-elles servir pour le retour d’échantillons prélevés sur des planètes ou petits objets du Système solaire (comètes, astéroïdes) : opérations de remorquage, services de desserte, réparations en orbite. Enfin, les installations de contrôle, simulateurs et autres équipements mis en place pour les besoins du programme pourraient être intégrées à de futurs projets de transport spatial. Par ailleurs, on trouve d'ores et déjà de l'ATV dans le cargo Cygnus d'Orbital Sciences et le futur véhicule d'exploration Orion de la Nasa. Cygnus se compose d'un module de service fabriqué par Orbital Sciences et intégré avec le module pressurisé PCM développé par Thales Alenia Space lequel s'est inspiré du module de fret de l'ATV, construit pour Airbus Espace.

Quant à Orion, l'Esa fournira le module de service de l'engin (MPCV-SM) qui sera construit par Airbus Espace. Il s'inspire du module de service SSA (Spacecraft Sub-Assembly) de l'ATV. Le module de service de l’Orion-MPCV sera « utilisable pour tout type de mission au-delà de l'orbite terrestre et permettra de faire toutes les missions d'exploration envisagées par la Nasa », avait expliqué Philippe Deloo, chef d'étude du module de service du MPCV, rencontré lors de l'officialisation de cette participation.

Gros plan sur le mécanisme d'amarrage de l'ATV. À l'image, l'ATV-4 lors de son dedocking de la Station spatiale internationale, en novembre 2013. © Nasa

Seul au monde !

Avec l'ATV, l'Europe possède d'autres atouts. En particulier pour le rendez-vous autonome, une technologie pour laquelle l'Agence spatiale européenne croit beaucoup. Nous avons tout de même le « seul véhicule spatial au monde capable d'un rendez-vous automatique et autonome avec la Station spatiale ». Certes, le russe Progress s'amarre lui même à la Station (ISS) mais seulement de façon automatique, sans l'autonomie de l'ATV.

À la différence du Progress lequel, pour ajuster son orientation relative et sa position, a besoin que la Station lui envoie sa propre altitude, l'ATV peut s'en passer. « Cet engin a les moyens d'aller tout seul s'amarrer à l'ISS sans que la station l'aide à naviguer. » Notamment, avec l'aide de ses capteurs, dont des vidéomètres. Mieux, par reconnaissance de forme, l'Automated Transfer Vehicle se situe par rapport à sa cible, à la fois en positon et en orientation.

Quant aux autres cargos spatiaux utilisés pour ravitailler ISS, que ce soit la capsule Dragon, SpaceX, le Cygnus d’Orbital Sciences ou le HTV japonais, aucun ne parcourt les derniers mètres ou ne s'y amarre automatiquement. C'est l'équipage à bord du complexe orbital qui pilote manuellement le bras robotique pour les saisir et les docker à la station.

Objectif Mars

C'est là un savoir-faire et une technologie nécessaires pour une mission de retour d'échantillons. Par exemple, lorsqu'un petit vaisseau décollera de Mars pour rejoindre en orbite la sonde spatiale qui le ramènera sur Terre, il devra être totalement autonome. À l'aide de capteurs, de logiciels et d'intelligences embarquées, il devra s'approcher et s'amarrer, sans que personne ne corrige la trajectoire en temps réel. À ce jour, seul l'ATV est capable de le faire.

Certes, ce ne sont pas exactement les mêmes technologies qui seront utilisées autour de Mars, mais on a toutefois une communauté d'experts scientifiques et techniques qui ont « l'état d'esprit, l'approche, la façon d'inventer le système puis le concevoir et le qualifier nécessaire à ce type de mission ».

En conclusion, souligne, Jean-François Clervoy, « afin de ne pas disperser cette compétence (et d'autres) voire la perdre, il faut se lancer assez rapidement dans des programmes en coopération prévoyant d'utiliser cette capacité du rendez-vous autonome ».

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