La Station spatiale internationale vue par l'équipage de la mission STS-132 le 23 mai 2010. © Nasa, mission 132

Sciences

Columbus, le laboratoire de la Station spatiale, pourrait être modernisé

ActualitéClassé sous :Astronautique , STS 122 , Léopold Eyharts

Si les partenaires de la Station spatiale internationale décident de prolonger la durée de vie du laboratoire Columbus jusqu'en 2030, l'Agence spatiale européenne devrait engager sa modernisation. Frank De Winne, ancien astronaute, conseiller auprès du directeur des vols habités et des opérations à l'ESA et directeur du Centre européen des astronautes, nous explique l'intérêt de cette modernisation nécessaire.

Parmi les décisions attendues lors du Conseil de l'ESA au niveau ministériel qui se tiendra dans quelques jours à Séville, en Espagne (Space19+), figure la « décision politique de prolonger la durée de vie de la Station spatiale internationale jusqu'en 2030 », nous explique Frank De Winne, conseiller auprès du directeur des vols habités et des opérations à l'ESA, et directeur du Centre européen des astronautes. Si cette prolongation de l'utilisation du complexe orbital au-delà de 2024, est « décidé par les partenaires de l'ISS, [l'ESA] devra se préparer à la modernisation du laboratoire Columbus ». Les décisions budgétaires sur ces deux points, c'est-à-dire le financement de cette modernisation et des coûts liés à cette utilisation seront débattus lors du Conseil ministériel suivant, en 2022.

Pour l'heure, il est seulement question de « préparer la modernisation et l'adaptation des capacités de Columbus à cette prolongation ». Intégré à la Station spatiale en février 2008, ce module en forme de gros cylindre, long de 6,84 mètres et large de 4,49 m, se porte bien. Sa structure interne et les boucliers de protections primaires et secondaires ne « montrent pas de signe de faiblesse et ne nécessitent donc aucun lifting particulier de sorte qu'il peut fonctionner jusqu'en 2030 ».

Le laboratoire européen Columbus (à gauche) et le japonais Kibo (à droite). Au centre le nœud de jonction numéro 2, qui relie les deux laboratoires, avec un port d'amarrage. © Nasa

Disposant d'un volume pressurisé de 78,5 m3, Columbus est l'un des trois éléments exclusivement consacrés à la science en micropesanteur, avec le laboratoire américain Destiny et le laboratoire japonais Kibo. Un quatrième laboratoire, le russe Nauka, sur lequel est installé le bras robotique ERA de l'ESA, est espéré pour la fin 2020. Le but de cette modernisation est d'adapter les équipements destinés aux expériences à « la science que l'on souhaite faire dans le futur » et de faciliter leur intégration, « tâche complexe à réaliser aujourd'hui ».

Sur les 16 installations de bâtis internes (4 bâtis x 4 côtés), dont 10 sont destinées à recevoir des expériences et des sous-systèmes, « deux devraient être redescendues sur Terre et remplacées par des racks plus modernes ». Pour répondre aux souhaits de la communauté des utilisateurs et faire face à l'augmentation des demandes d'utilisation de Columbus, un « équipement à rayons-X et un microscope de fluorescence Flumias seront installés dans le laboratoire ». Il sera également nécessaire de moderniser « l'infrastructure informatique du module et du segment sol qui date des années 90 » afin de supporter les expériences futures.

Le big data entre dans Columbus

Le système et l'architecture informatique de Columbus ont été développés à la fin des années 90, à une époque où les premiers micro-ordinateurs faisaient leur entrée chez les particuliers, dix ans avant l'explosion de l’Internet. Si, à cette époque, l'informatique de Columbus était adaptée aux expériences attendues pendant sa durée de vie initiale de dix ans, aujourd'hui, elle « montre ses limites compte tenu des besoins et de la masse de données à traiter ». Certaines expériences vont générer « deux à trois fois plus de données », de sorte que le système informatique « devra gérer des données qui se compteront en gigabits et térabits ».

L'intérêt de cette modernisation est aussi de « faciliter l'accès des scientifiques aux expériences qu'ils mettent en œuvre à bord de Columbus depuis leurs installations terrestres où chez eux ». La télémanipulation en direct avec les laboratoires terrestres ainsi que le retour des données vers la Terre seront grandement facilités : « Nous voulons que les scientifiques suivent leurs expériences depuis leur laboratoire et qu'ils puissent ajuster les paramètres en temps quasi-réel, ce qui n'est pas possible aujourd'hui ».

Columbus photographié par l'astronaute de l'ESA, Luca Parmitano, lors de sa sortie dans l'espace en juillet 2013. © Nasa

Enfin, avec la mise en service prévue dans le courant de l'année des services de transports commerciaux d’astronautes de SpaceX et de Boeing, l'équipage permanent à bord de l'ISS passera de 6 à 7 personnes. Cela aura comme principale conséquence de « doubler le temps disponible pour faire de la science à bord de l'ISS ». Aujourd'hui, 60 % du temps des astronautes est accaparé par des tâches de maintenance et de gestion du trafic à destination et au départ de l'ISS.

De nombreuses expériences installées à l'extérieur de Columbus

Quant aux expériences installées à l'extérieur de Columbus, Solar et Eutef, elles ont été mises hors service en 2018 et remplacées par Asim, puis Aces en 2021. Asim est un instrument dédié à l'étude des phénomènes lumineux transitoires (TLE) mis en service en 2018. Quant à Aces, il s'agit d'un ensemble de deux horloges atomiques qui afficheront une précision de 1x10-16, soit une erreur de temps de l'ordre de 1 seconde sur 300 millions d'années ; l'une, Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite (Pharao), et l'autre, basée sur un Maser spatial à Hydrogène (SHM).

Concernant la plateforme Bartolomeo, réalisée dans le cadre d'un partenariat public-privé avec Airbus et l'Agence spatiale européenne, les deux partenaires ont récemment conclu une déclaration d'intention portant sur son utilisation commune en vue de réaliser un nombre limité de missions scientifiques. Cette plateforme, réalisée par Airbus, offrira 12 emplacements pour des charges utiles allant de 5 à 450 kg ; ceux-ci seront commercialisés auprès d'utilisateurs du monde entier, dans des domaines tels que l'observation de la Terre, les démonstrateurs technologiques, l'astrophysique, l'héliophysique et la science des matériaux. La commercialisation des emplacements a déjà débuté et l'installation de Bartolomeo sur Columbus est prévue dans le courant du deuxième trimestre 2020.

Pour en savoir plus

Le jour où le laboratoire Columbus s'installa sur la Station spatiale internationale

Article de Jean Etienne publié le 03/12/2016

En février 2008, l'Europe s'installait dans la Station spatiale internationale : le module Columbus, venu avec la navette Atlantis, y était définitivement arrimé. L'astronaute français Léopold Eyharts s'occupait de l'opération et fut le premier à pénétrer dans ce grand laboratoire. C'est là, aujourd'hui, que Thomas Pesquet, arrivé dans l'ISS le 21 novembre 2016, passe le plus clair de son temps. Retour sur cet épisode historique.

Les deux astronautes américains Rex Walheim et Stanley Love, ce dernier remplaçant son collègue allemand Hans Schlegel momentanément empêché pour raison médicale, sont sortis ce lundi 11 février 2008 à 14 h 35 TU de la Station spatiale et ont guidé le déplacement du module de 12.775 kg depuis la soute de la navette jusqu'à son emplacement définitif.

Columbus a été ainsi fixé au sas tribord du module Harmony (nœud de jonction numéro 2), son arrivée ayant été saluée par des cris et une salve d'applaudissements de la part des occupants de l'ISS ainsi que des nombreux techniciens et membres des services de presse à Houston. Le spationaute français Léopold Eyharts a ensuite actionné les seize vérins électriques chargés de fixer définitivement les modules entre eux.

Le laboratoire européen Columbus dans la soute de la navette Atlantis le 11 février 2008. © Nasa

Le laboratoire européen Columbus est équipé de 16 installations de bâtis internes (4 sur chacun des 4 côtés). Dix sont des bâtis standards de l'ISS (International Standard Payload Rack d'une capacité unitaire de 998 kg) auxquels sont déjà intégrés les réseaux d'alimentation électrique, de refroidissement ainsi que de transmission vidéo et de données.

Quatre plateformes externes peuvent aussi recevoir des expériences, d'une masse unitaire maximale de 370 kg, directement exposées au vide spatial. Elles sont fixées sur l'extrémité conique tribord de Columbus, groupées par paires. Lors d'une prochaine sortie, les deux premières expériences externes seront installées et activées, Solar et Eutef (European Technology Exposure Facility).

Découverte de dommages sur l'ISS

Au cours de la sortie, Stanley Love a découvert ce qui semble être un impact de débris sur une rambarde d'appui située sur le pourtour de la trappe du sas. Ces derniers mois, les techniciens s'étaient déjà déclarés préoccupés par de tels dégâts, qui peuvent présenter des arêtes tranchantes dommageables aux gants des astronautes. Des photos ont été prises pour expertise ultérieure.

En raison d'un travail légèrement plus lent que prévu, qui a notamment obligé les deux astronautes à se réapprovisionner en oxygène à l'intérieur du sas, quelques raccordements ont été reportés à une des prochaines sorties auxquelles participera vraisemblablement Hans Schlegel.

Extrait de la soute de la navette, le module Columbus va bientôt être fixé sur la Station spatiale internationale. © Nasa-TV

Cette première sortie dans l'espace de la mission STS-122 a duré au total 7 heures 24 minutes. Une deuxième sortie sera exécutée mercredi et aura pour principal objectif le remplacement d'un réservoir d'azote sur la station. Vendredi, la troisième sortie verra vendredi le branchement de divers systèmes sur Columbus ainsi que l'installation des deux expériences scientifiques Solar et Eutef.

Le spationaute français Léopold Eyharts ne reviendra pas sur Terre au terme de cette mission, mais remplacera Daniel Tani en orbite depuis le mois d'octobre 2007 et aura en charge l'activation des instruments à bord de Columbus, dont il sera le premier occupant officiel. Il rentrera en mars prochain avec la navette Endeavour, dont le lancement est prévu le 11 avec dans sa soute le laboratoire japonais Kibo.

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