Le Gateway et ses différents modules dont ceux que réalisera Thales Alenia Space (l'Américain Halo et les Européens Esprit et I-Hab). © ESA
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Thales Alenia Space : interview du leader mondial des modules pressurisés pour les astronautes depuis 50 ans !

ActualitéClassé sous :exploration spatiale , Thales Alenia Space , station spatiale internationale

À l'occasion du choix de Thales Alenia Space (TAS) pour fournir les deux principaux modules européens du Gateway de la Nasa (programme Artemis), Futura a rencontré Walter Cugno. Directeur des activités sciences et exploration chez Thales Alenia Space, il nous explique comment son entreprise est devenue la référence mondiale pour la construction de modules pressurisés pour des stations spatiales et pour de nombreuses autres applications. Passionnant.

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Depuis près de 50 ans, l'entreprise Thales Alenia Space (TAS) construit des modules pressurisés pour les astronautes. Elle vient d'être sélectionnée par l'ESA pour fournir deux modules à la future station spatiale lunaire baptisée Gateway. Rencontre avec Walter Cugno, directeur des activités sciences et exploration chez Thales Alenia Space, qui a bien voulu répondre à nos questions.

Futura : Thales Alenia Space devient-elle la référence mondiale des stations spatiales ?

Walter Cugno : TAS est certainement l'une des références majeures pour le développement de stations spatiales, qu'elles soient conçues pour l'orbite basse, l'orbite Cis-lunaire, ou encore pour la surface de la Lune, et demain pour Mars. Dans le monde, il y a très peu d'acteurs capables d'en construire. Et nous sommes l'un d'eux ! Depuis près de 50 ans, nos capacités et performances ont été démontrées avec la fourniture de nombreux éléments pressurisés de tous types (habitation, nœuds de jonction fonctionnels, transport de fret, système d'atterrissage humain...), pour différents projets et applications pour le compte d'agences spatiales ou dans le cadre de partenariats B2B.

Thales Alenia Space, c'est donc :

  • modules historiques : Spacelab (2x), SpaceHab (5x) ;
  • modules permanents : ISS : Node 2, Harmony, Node 3 Tranquillity, Columbus, Permanent Multipurpose Module Leonardo, Axiom Commercial Space Station : Axiom Node 1, Axiom Node 2, Axiom Habitation, Lunar Gateway: Halo, I-HAB, Esprit ;
  • modules temporaires : Multi Purpose Logistic Module (3x) Leonardo, Raffaello, Donatello, ATV (5x), Cygnus PCM (18x) ;
  • modules « Spéciaux » : Cupola, Airlock « Bishop ».

Futura : Vous avez construit plusieurs générations de modules pressurisés. Comment résumeriez-vous chaque génération en matière de techniques de construction, d’utilisation, de retour d’expérience, d’acquis de compétences...

Walter Cugno : Notre société a commencé à développer ces éléments il y a près de 50 ans avec le premier module pressurisé habité européen, Spacelab, l'un des premiers laboratoires spatiaux. Les différentes étapes ou générations de modules ont été motivées par les besoins de fournir l'environnement adéquat aux astronautes pour opérer dans l'espace et exploiter les opportunités offertes par ce nouvel environnement. Bien entendu, l'objectif ultime est le développement de la capacité de l'humanité à explorer et à se développer dans l'espace, et à exploiter les ressources spatiales. Ce sont les principaux moteurs à prendre en compte avec le développement des technologies requises et des moyens de transport disponibles.

En Europe, principalement sous la direction de l'Allemagne et de l'Italie, nous avons commencé le développement du module Spacelab pour fournir une capacité accrue à la navette spatiale en matière de volume pressurisé disponible pour que les astronautes réalisent des recherches dans l'espace. Spacelab nous a permis d'acquérir les connaissances et l'expérience nécessaires pour développer une station spatiale. Ainsi, la première phase pour nous était liée à l'exploitation des opportunités offertes par la navette spatiale pour développer des produits et des technologies visant à soutenir ses opérations en orbite basse, et à préparer la prochaine étape qui était la mise à disposition d'infrastructures habitées permanentes en orbite terrestre basse.

Walter Cugno, directeur des activités sciences et exploration chez Thales Alenia Space. © Thales Alenia Space

Futura : La deuxième génération de modules pressurisés est celle de l’ISS ?

Walter Cugno : C'était la deuxième étape, la deuxième génération donc. Nous arrivons à la Station spatiale internationale après plusieurs étapes de développement, d'une configuration de type Free Flyer européenne, en passant par une station spatiale plus petite impliquant quelques pays - Freedom - et enfin à l'ISS avec le besoin d'habitabilité et de volumes pressurisés logistiques, un laboratoire de recherche et toutes les infrastructures de soutien et installations, comprenant également les véhicules de fret et de transport. Grâce aux investissements et à la vision du gouvernement italien et de l'agence spatiale italienne, notre société était prête à les développer et les construire comme le prouve le développement de plus de 40 % de cette infrastructure spatiale exceptionnelle.

Futura : La troisième génération concernera l’exploration et les stations commerciales ?

Walter Cugno : Oui. La prochaine génération est représentée par de nouvelles opportunités d'utilisation de l'orbite terrestre basse en matière de commercialisation. La station spatiale commerciale Axiom en est un exemple comme le Bishop Airlock en est un autre, et en même temps le retour permanent sur la Lune avec le développement du Gateway, les véhicules pour soutenir la logistique, les systèmes d'atterrissage humains et cargos jusqu'aux infrastructures habitées et robotiques nécessaires sur la surface de la Lune et puis... enfin la préparation pour aller sur Mars.

Les capacités de production et les technologies associées ont bien sûr considérablement évolué au cours des années tout comme la disponibilité de nouveaux matériaux plus performants ainsi que la connaissance accrue de ce qui se passe lors des opérations spatiales grâce au retour d'expérience des astronautes. Connaissance qui est normalement partagée avec les entreprises impliquées permettant une amélioration continue de ces systèmes et des produits concernés.

Ce retour d'informations continu sur les performances de ces éléments dans l'espace - ce qui doit être fait de mieux pour améliorer qualité et opérabilité ainsi que pour fournir une maison et un environnement toujours meilleur pour l'équipage - est ce qui nous aide à nous améliorer et à être aussi plus compétitifs. Ce retour d'expérience d'opérations réelles doit être exploité correctement pour permettre ensuite d'être créatifs, innovants et capables d'investir dans la R&D et dans de nouveaux produits en anticipant le besoin du marché, qu'il soit institutionnel ou commercial.

Le Spacelab 1 installé dans la soute de navette Columbia (août 1983) en vue de son vol en novembre (STS-9) à bord duquel embarquera Ulf Merbold, premier astronaute européen de l'ESA. © Nasa

Futura : Comment l’expérience acquise avec les modules de l’ISS va vous aider à développer les modules Gateway et Axiom ?

Walter Cugno : L'implication de Thales Alenia Space sur la station spatiale lunaire, pour laquelle nous réaliserons les deux modules I-HAB et ESPRIT qui sont la contribution de l'ESA ainsi que la structure du module logistique et habitat HALO pour le compte de Northrop Grumman, s'ajoutant au développement de la station spatiale commerciale Axiom, est le résultat de la capitalisation de l'expertise et des connaissances acquises avec le programme ISS. Ces dernières nous donnent l'opportunité de faire évoluer continuellement nos produits techniquement et en même temps d'augmenter notre compétitivité également en performances de calendrier et de coût.

L'arène spatiale est extrêmement compétitive même dans le domaine institutionnel, de nouvelles offres de produits et services avancés sont continuellement fournies, non seulement par les entreprises historiques mais par de nouveaux acteurs extrêmement innovants et agressifs. Ainsi, l'expérience ISS est une opportunité unique d'être capitalisée en innovant de nouveaux produits à partir d'une base historique solide qui comprend, bien sûr, les connaissances et la culture développées par nos équipes qui seront maintenues et transférées à la nouvelle génération d'ingénieurs.

Futura : Quels sont les « faiblesses » et « points à améliorer » identifiés sur les modules de l’ISS et qu’il faudra corriger pour vos futurs modules ?

Walter Cugno : En fait, je ne parlerai pas de faiblesses puisque tous ces modules ont été développés en fonction des demandes du client et y étaient pleinement conformes. Les points à améliorer sont bien entendu nombreux, issus du retour d'expérience des opérations et considérant qu'ils ont tous été conçus avec les connaissances et les technologies disponibles il y a près de trente ans. Il est difficile d'identifier tous ces domaines. Bien sûr, certains éléments clés sont pertinents pour une meilleure utilisation du volume disponible, rendue possible avec les nouvelles technologies en robotique, avionique, digitalisation et intelligence artificielle qui apportent plus de confort à l'équipage et facilitent les opérations IVA (activités à l'intérieur des modules), EVA (sorties extra-véhiculaires) et de nombreux autres aspects. Le dernier mais non des moindres pour laisser plus de temps à l'équipage pour effectuer les tâches à valeur ajoutée, qu'il s'agisse d'activités de R&D ou d'activités productives.

Nous considérerons également que, notamment en ce qui concerne la station spatiale lunaire, la conception des modules sera améliorée et différente du fait d'un environnement différent et plus extrême que celui de l'orbite basse, de la distance à la Terre et du fait que cette station ne sera pas occupée en permanence par des équipages, pour ne citer que quelques-uns des différenciateurs.

La future station spatiale commerciale Axiom dont les modules pressurisés seront construits par Thales Alenia Space. © Axiom Space

Futura : Quels sont les « solutions et choix technologiques » mis en place pour la construction des modules ISS qui seront abandonnés pour vos futurs modules et remplacés par d’autres ?

Walter Cugno : Comme indiqué précédemment, les modules ISS ont été développés il y a près de trente ans, de sorte que les nouveaux modules à venir bénéficieront des nouvelles technologies, matériaux et produits disponibles ainsi que de la leçon tirée des opérations de l'ISS. Quelques exemples ci-après :

  • Soudage de la structure primaire utilisant la technique de soudage par friction.
  • Les fenêtres dans les structures primaires sont de plus en plus nécessaires, avec l'utilisation probable d'acrylique au lieu de verre pour réduire l'impact de masse. Les fenêtres sont un élément clé pour le futur voyage dans l'espace lointain afin d'éliminer le sentiment de confinement de l'équipage dans le module.
  • Des structures secondaires internes plus légères qui plutôt que d'utiliser des alliages utiliseront de la mousse qui peut être moulée et configurée à la forme du module. Ces structures peuvent également être plus « modulaires » et « reconfigurables » pour permettre le cloisonnement du volume interne au profit d'un logement interne plus adapté.
  • Mécanismes : adoption de ports d'amarrage plus petits (NDS/IBDM) par rapport aux ports précédents. Les trappes auront la possibilité d'ouvrir des deux côtés (vers l'intérieur et vers l'extérieur) et seront équipées de petites fenêtres.
  • Le système d'amarrage appliquera également les cibles et capteurs GN&C pour les opérations d'amarrage.
  • Protection contre les météorites plus légère (en raison de l'absence de débris dans l'environnement lunaire vs LEO).
  • Protection contre les radiations : les modules cislunar seront initialement équipés d'éventuels boucliers « locaux », mais pour une mission dans l'espace lointain plus longue, une protection radiative acoustique sera nécessaire (par exemple avec une couche d'eau ; la protection contre les radiations nécessite des matériaux à haute teneur en hydrogène, augmenter l'épaisseur métallique n'est pas très utile).
  • Système de contrôle thermique passif : pour les applications lunaires, le MLI (couches d'isolants) doit être conçu en tenant compte de la prévention de la contamination par la poussière. 
  • Contrôle thermique actif : dans l'ISS, tous les modules reposaient sur un système « centralisé » de rejet de chaleur (les radiateurs de l'ISS). Les nouveaux modules garantiront au contraire un ATCS autonome, jusqu'à 7-8 kW de rejet de chaleur, typiquement réalisé via des radiateurs thermiques montés sur le module : montés sur la structure ou déployables en fonction de la surface externe disponible du module lui-même.
  • Système de support environnemental et de vie : pour une mission plus courte, un ECLSS en boucle ouverte sera suffisant, mais lorsque la durée augmente, il sera nécessaire d'un ECLS en « boucle fermée » (qui pourrait être une évolution partielle de celle de l'ISS/Node 3, mais avec un équipement plus compact et plus fiable).
  • Les communications audio, vidéo, EVA/IVA s'appuieront sur des solutions plus avancées, avec une utilisation importante des caméras vidéo.
  • Logement interne : pour l'exploration, le logement de l'aménagement intérieur adoptera une architecture plus avancée et plus intelligente pour favoriser le confort de l'équipage ; de nouvelles technologies comme la « réalité augmentée » et la « réalité virtuelle » seront adoptées pour favoriser les opérations de l'équipage dans le module ainsi que, respectivement, le moment physique, relaxant et social de l'équipage. En général, on peut dire que les nouveaux modules seront conçus avec une approche plus « centrée sur l'Homme ».
Projet d'atterrisseur lunaire que développe Dynetics (auquel participe Thales Alenia Space en fournissant la cabine pressurisée) pour la Nasa. Il s'agit d'un des trois projets d'atterrisseurs lunaires retenus par la Nasa qui devrait en sélectionner un pour les deux premières missions Artemis envoyées sur la Lune. Les deux autres projets sont ceux de SpaceX et de Blue Origin. © Dynetics

Futura : Au-delà d’Axiom et du Gateway, comment envisagez-vous les modules lunaires, martiens, voire pour des vols habités au-delà de Mars ?

Walter Cugno : La prochaine génération de modules lunaires au début du développement de l'infrastructure de surface lunaire sera fortement dérivée de celle développée pour la station spatiale lunaire. Ensuite, avec la croissance de nos capacités et de nos connaissances, les éléments suivants tireront parti de l'exploitation des ressources de la Lune pour être fabriqués in situ et pourraient utiliser les tubes de lave lunaires pour une meilleure protection contre l'environnement lunaire. Ces modules seront le noyau du fameux « village lunaire » et, dans tous les cas, des infrastructures nécessaires pour permettre à l'Homme de rester et d'opérer en permanence sur la Lune. Les modules martiens et les infrastructures pertinentes profiteront de ce qui sera appris sur la Lune, bien sûr, en apportant toutes les modifications et améliorations nécessaires pour les amener sur Mars et pour résister à l'environnement martien différent et encore plus difficile.

Le vol humain au-delà de Mars n'est aujourd'hui que quelque chose d'excitant notre imagination mais assez éloigné sur la base des connaissances d'aujourd'hui. Le défi aujourd'hui pour envoyer des missions humaines sur Mars est déjà très difficile et à la limite de nos connaissances et capacités actuelles. Dans tous les cas, la seule limite à l'humanité est l'imagination. Cependant, nos pensées et nos imaginations sont les seules vraies limites à nos possibilités... et aux lois de la physique.

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