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L'ATV-2 Johannes Kepler paré au décollage

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Baptisé Johannes Kepler, le deuxième exemplaire de l'ATV rejoindra l'ISS pour la ravitailler et y rester amarré plusieurs mois. Un responsable du constructeur, Astrium, nous explique aujourd'hui les petits secrets de ce véhicule automatique. Lundi, nous laisserons la parole au chef des Opérations du Cnes, qui nous ouvrira les coulisses de la salle de contrôle.

L'ATV-2 Johannes Kepler dans les locaux du centre spatial de Kourou, avant son installation dans la coiffe du lanceur Ariane 5. © Esa/S. Corvaja

Tout a été dit sur l'ATV, véritable vitrine technologique de l'industrie spatiale européenne. Comme le rappelle à juste titre Michael Menking, responsable des systèmes orbitaux et de l'exploration chez Astrium : « L'ATV constitue actuellement le "robot spatial" le plus performant puisqu'il est capable de s'arrimer automatiquement à l'ISS à quelque 28.000 km/h. D'autres fonctionnalités comme le rendez-vous et l'arrimage automatique à l'ISS et la technologie de pointe associée, font de l'ATV le véhicule spatial de transport de fret le plus sophistiqué jamais fabriqué en Europe ».

Construit sous maîtrise d'œuvre d'Astrium, l'ATV est une des trois contributions majeures de l'Europe au programme de la Station spatiale internationale avec le laboratoire scientifique Columbus et le bras robotique Era. Il s'agit d'un véhicule de transport automatique utilisé pour ravitailler la Station et rehausser son orbite.

Le système d'arrimage à l'ISS, de conception et de fabrication russe, identique à celui qui équipe les vaisseaux Soyouz et les cargos Progress depuis plus de trente ans. L'ATV-2 s’arrimera au module de service russe Zvezda. © Astrium /C. Armieux, 2010

Docking prévu le 23 février

D'une masse totale de 20,1 tonnes, l'ATV-2 est la plus lourde charge utile jamais emportée en orbite par le lanceur Ariane. Sa mission est d'acheminer plus de 7,1 tonnes de fret vers l'ISS, dont 850 kilos de carburant destinés à la Station spatiale, 100 kilos de gaz et plus de 1,6 tonne de charge sèche. La charge utile comprend également 4,5 tonnes d'ergols prévus pour les manœuvres de « reboost » visant à rehausser l'orbite de l'ISS à environ 400 kilomètres d'altitude.

Le lancement de l'ATV-2 est prévu le 15 février. Il sera lancé par une version spéciale d'Ariane 5 équipée d'un étage supérieur EPS permettant jusqu'à deux ré-allumages. Le lanceur injectera l'ATV-2 sur le plan d'orbite de l'ISS, incliné à 51,6° par rapport à l'équateur. Environ 8 minutes après le décollage, l'étage principal se détachera, laissant l'ATV-2 fixé sur l'étage supérieur poursuivre sa route. Après environ 60 minutes, l'étage supérieur injectera l'ATV-2 en orbite à une altitude d'environ 260 kilomètres. Il restera amarré à la Station pendant au moins trois mois et demi, tant qu'il restera des ergols dans ses réservoirs pour pouvoir rehausser l'orbite de l'ISS et effectuer d'autres corrections de trajectoires comme des manœuvres d'évitement.

Assemblage du module de charge utile ICC sur le module de service SSA qui abrite le système de propulsion de l'ATV, composé de quatre moteurs principaux et de vingt-huit moteurs de manœuvre (dont huit sont installés sur l'ICC), ainsi que les chaînes avioniques du vaisseau constituant le cerveau du véhicule. © Esa/S. Corvaja

De Jules Verne à Johannes Kepler

Comme nous l'explique Olivier de la Bourdonnaye, directeur du programme ATV chez Astrium, « l'optimisation de la capacité d'emport est l'une de nos priorités étant donné que l'ATV a essentiellement vocation à ravitailler l'ISS ». Bien qu'il soit visuellement identique au premier ATV - « il s'agit toujours du même véhicule, même architecture » -, l'ATV Johannes Kepler a subi un petit lifting qui se traduit par des « capacités d'emport supérieures à celles de Jules Verne (7,1 tonnes contre 4,5) » et une efficacité grandement améliorée.

De nombreuses modifications ont été apportées suite au retour de vol de Jules Verne dont « certaines ont un intérêt substantiel ». Les couvertures de la protection thermique qui s'était détachées ont été repensées, tout comme les régulateurs de pression, pour les anomalies techniques les plus connues. Les étagères ont été considérablement allégées (300 kilogrammes).

D'autres modifications, moins visibles, contribuent également à augmenter l'efficacité du véhicule. « On a revu la structure de la télémesure et du logiciel de vol » de sorte que le dialogue entre l'ATV et le sol est « plus conforme aux attentes des contrôleurs qui avaient mis en exergue un certain manque dans les données reçues lors de la première mission ». Enfin, Arianespace a également apporté quelques modifications sur son système de lancement.

Vue d'artiste d'une évolution possible de l'ATV en ARV avec une capsule récupérable. Cet engin utilisera le module de service de l'ATV. Le conteneur de fret de l'ATV étant remplacé par un module de rentrée servant à ramener sur Terre en toute sécurité des charges utiles et des expériences. © Astrium

Deux autres ATV en projet

À ce jour, l'Agence spatiale européenne a commandé à Astrium « quatre engins, en plus de Jules Verne ». En raison de la prolongation à 2020, voire 2025, de la durée de vie de la Station spatiale, l'industriel a soumis à l'Esa une « proposition portant sur les ATV 6 et 7 dans leur version actuelle et une version évoluée pour un nouveau véhicule avec une capacité de récupération (ARV) ». Une évolution facilitée par la conception modulaire de l'ATV qui se « prête assez facilement à certaines adaptations ». En effet, cet engin est constitué d'un module de propulsion, d'une case à équipements et d'un module de la charge utile. L'idée serait de « remplacer le cargo par une capsule récupérable, voire de partir sur un véhicule plus classique mais modulaire que l'on adapterait selon le profil de la mission ».

L'Agence spatiale européenne devrait prendre une décision au second semestre 2011 sur la mise en chantier des ATV 6 et 7. Il est raisonnable de penser que l'Esa pourrait autoriser le développement d'une version récupérable pour, d'une part, capitaliser sur la capsule récupérable ARD (1998) et, d'autre part, préparer les étapes futures de l'exploration robotique de l'espace qui fera la part belle aux missions de retour d’échantillons.

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