- Parlons Espace -

 

 

Avenue Jean Gonord
BP25855
31506 TOULOUSE cedex 5

Amis Cite Espace sur Google+ Amis Cite Espace sur Facebook

 

Station Spatiale Internationale

(2)

La première partie nous a montré que dès les premières années de la conquête spatiale, les hommes ont envisagé de découvrir ce nouveau milieu en s’installant pour de longues durées en orbite autour de la Terre. La progression a été lente, mais elle a abouti à des réalisations aussi remarquables que Mir et la Station Internationale. A ce jour, on compte près de 530 astronautes, dont 56 femmes, qui ont fait un séjour plus ou moins long dans l’espace. Ils appartiennent à 35 nationalités différentes, mais  ils sont en majorité américains  et russes. Beaucoup d’informations ont déjà été rassemblées sur la vie en impesanteur soumise  à des radiations agressives et sur les expérimentations physiques ou biologiques en microgravité. Ceci n’a pas épuisé les programmes de recherche préparés par les pays participants ou en coopération.
Que reste-t-il à trouver grâce à l’ISS et comment s’est-on organisé pour le faire? C’est l’objet de ce second volet de la PdQ sur la Station Spatiale Internationale.

 

LE MILIEU SPATIAL AUTOUR DE L’ISS

Avant de parler des activités scientifiques et techniques dans les stations spatiales, il importe de préciser les conditions du milieu dans lequel les stations vont évoluer pendant des années.

ORBITES PARCOURUES

Pour l’ISS comme pour MIR, les caractéristiques sont sensiblement les mêmes: l’orbite est circulaire, l’altitude oscille autour de 400 km et l’inclinaison est de l’ordre de 50°. C’est un compromis qui donne une visibilité sur 90 % de la surface terrestre, qui limite les radiations subies par les astronautes et qui est compatible avec les lanceurs utilisés.  L’inconvénient  est que le frottement atmosphérique encore important freine la station et qu’il faut régulièrement fournir une poussée pour corriger la baisse d’altitude.

MILIEU AMBIANT

A l’altitude de la station spatiale, c’est le vide, il n’y a pratiquement plus de pression atmosphérique. C’est un milieu que l’on reproduit très bien dans des caissons au sol. Ensuite, nous sommes en impesanteur en raison de l’altitude  et de la rotation de la station. C’est un état qu’on ne sait pas valablement reproduire sur Terre sauf pendant les brefs instants d’une chute libre. Sans matière, la notion de température n’a plus de sens et elle ne va dépendre que des rayonnements de l’espace et du soleil. Enfin, nous nous écartons du bouclier qui protège la surface terrestre contre les radiations dangereuses  et qui comprend les couches denses de l’atmosphère et le champ magnétique terrestre. Autre risque pour les satellites qui tournent à 27.000 km/h, ce sont les débris spatiaux.
Il faut donc composer avec ce milieu plutôt hostile et se protéger le mieux possible.!


Cliquez sur l'image pour l'agrandir

 

DE LA TERRE A L'ESPACE

Pour porter les 400 t. de la station, transporter les 150 astronautes et assurer le ravitaillement depuis plus de 15 ans, il a fallu nombre de vaisseaux spatiaux que l’on peut brièvement présenter:

NAVETTE SPATIALE

C’est de loin le vaisseau qui a transporté le plus de matériel avec sa capacité de charge de 16 tonnes  et ses 40 vols vers la navette. Depuis 2011, les vols Navette ont été arrêtés.

SOYOUZ

Véhicule russe chargé du transport des cosmonautes, il emporte trois passagers et assure les retours dans un module de descente couvert d’un bouclier thermique. C’est depuis l’arrêt de la Navette le seul véhicule assurant le transport des personnes vers l’ISS.
Viennent ensuite les cargos qui alimentent la station en équipements et en ravitaillement. Ils ont en général trois modules : une soute pressurisée, une autre non pressurisée et un ensemble pilotage et moteur  pour rejoindre et accoster l’ISS. Ils sont le plus souvent brulés dans l’atmosphère en fin de service.

PROGRESS

Cargo russe emportant 2,5 tonnes. Il peut dans certains cas avoir un module de descente qui rapporte des équipements sur terre.

ATV

Cargo européen emportant 7 tonnes. Cinq cargos de ce type ont été utilisés  jusqu’en juillet 2014. Il n’est pas envisagé d’en construire d’autres.

HTV

Cargo japonais. Quatre cargos ont été lancés avec succès, quatre autres sont envisagés. C’est le bras Canadarm qui arrime les HTV  sur le nœud Harmony. La charge utile est de 5,5 tonnes.

CYGNUS

Cargo commandé par la NASA. Trois lancements réussis à ce jour

DRAGON

Un cargo de SpaceX . Huit lancements dont certains de test ont été effectués avec succès et d’autres sont prévus régulièrement. Ce vaisseau qui emporte 3,3 tonnes est pour la NASA chargé de fournir  le service de ravitaillement qu’assurait la Navette. Comme le Progress, il peut être récupéré en mer.

 

SORTIES EXTRA VEHICULAIRES (EVA)

C’est une autre façon d’être confronté au milieu spatial pour intervenir par l’extérieur sur les stations ou les vaisseaux spatiaux. Cette opération qui pourrait paraitre banale est compliquée, pénible et dangereuse. On ne peut maintenir la pression atmosphérique du vaisseau (1 bar) dans le scaphandre qui gonflerait et rendrait impossible tout mouvement. On la réduit donc à 0,3 bar, celle que l’on respire au sommet de l’Himalaya et il faut plusieurs heures de préparation  et un gaz adapté pour être prêt pour une sortie. Pendant le travail extérieur, toutes les 45 minutes on plonge dans l’obscurité et il faut un éclairage pour travailler.
Enfin, il faut ajouter plusieurs risques qui seraient  fatals comme une perforation de la combinaison par une météorite ou un débris ou encore la rupture du lien à la station et l’éloignement inévitable dans l’espace. Un mini propulseur de secours existe sur les combinaisons américaines. Des milliers d’heures ont déjà été passées en EVA, mais des recherches sont faites par les agences spatiales pour confier un maximum de tâches extérieures à des robots.


Cliquez sur l'image pour l'agrandir

 

MODULES DE LA STATION INTERNATIONALE

Par leur  conception, les parties Nasa et russe diffèrent beaucoup et se raccordent au nœud Unity américain. Chaque partie a ses propres servitudes mais elles ne sont pas totalement autonomes. Les écoutilles servant à relier les modules sont de tailles différentes. Les liaisons circulaires de 80 cm de diamètre coté russe passent à un forme carrée de 120 cm de côté américain, mieux adaptée pour les racks volumineux.

 

PARTIE RUSSE

ZARIA, module de service.

Premier lancé en 1998, ce module de 19 tonnes produit de l’énergie et dispose de moteurs pour la correction d’orbite. Il a été progressivement remplacé dans ces fonctions par Zvezda  et sert maintenant surtout de lieu de stockage.

ZVEZDA, module vie.

C’est avec ses 14 hublots  le module principal de la partie russe. Il permet d’héberger  deux  astronautes  et comporte une kitchenette équipée, des toilettes et un tapis de course. Il assure aussi le traitement de l’air: régulation de l’humidité, absorption du CO2. Il est équipé des ordinateurs de guidage et dispose d’un ensemble de petits réacteurs pour les corrections d’orbite.

POISK et PIRS

Deux sas équipés de trappes de sortie pour les EVA  et des modules d’amarrage pour les navettes et cargo.

RASSVET

Mini-module de 5 tonnes qui sert au stockage et à l’accueil de certains vaisseaux de liaison.

NAUKA

C’est un laboratoire russe qui sera lancé en 2017. Il est de la taille de Zvezda  ( 19 t) et complète la partie russe de l’ISS.


Cliquez sur l'image pour l'agrandir

 

PARTIE NASA ET AUTRES COOPERANTS

Elle est rattachée à la partie russe Zaria au niveau du nœud Unity. Elle comprend des modules de la NASA ainsi que des modules japonais, italien et de l’ESA. C’est au niveau du module  Destiny qu’elle est fixée à la longue poutre perpendiculaire.

UNITY

Premier module nœud et aussi un des plus équipés pour alimenter les zones de vie et de travail de la station. (Fluides, contrôle de l’environnement, énergie électrique, liaisons numériques,...)

TRANQUILITY

Module nœud Rattaché à Unity, il est peu utilisé comme nœud. Il assure le traitement des eaux usées et dispose d’’un générateur d’oxygène.

QUEST

C’est un sas en deux parties pour les sorties à l’extérieur. Dans le premier compartiment, les astronautes disposent de leurs équipements et passe une nuit d’adaptation dans une atmosphère pauvre en azote avant les EVA.

LEONARDO (Italie)

A l’origine cargo fourni par l’Italie, ce module a été adapté pour être fixé à l’ISS. Il a plusieurs utilisations possibles, mais sert surtout au stockage.

DESTINY

Premier laboratoire de recherche. Equipé de 24 racks pour les expériences et l’équipage.
C’est aussi le point d’assemblage avec la poutre de 110 m portant les panneaux solaires

HARMONY

Module nœud.  Point central regroupant des moyens de servitude. Il est relié en permanence aux laboratoires Kibo et Columbus.

KIBO (Japon)

C’est le laboratoire de l’ISS le plus développé. Il dispose de compléments permettant des essais à l’extérieur. Il transmet directement ses résultats à un satellite géostationnaire japonais.

COLOMBUS (ESA)

Le laboratoire européen très bien équipé pour  des expériences en biologie, médecine,physique , .... . Le DLR (Allemagne) et le CNES participent à sa gestion.


Cliquez sur l'image pour l'agrandir

 

TELEMANIPULATEURS

Ces dispositifs qui sont des bras robots faisant la plupart des manipulations extérieures et qui peuvent même être pilotés du Centre de contrôle sur Terre sont une spécialité canadienne avec CANADARM 1 et 2 et DEXTRE.
Ces bras à six degrés de liberté, mobiles sur la poutre et ayant jusqu’à 17m de longueur peuvent atteindre tout point de l’ISS... Le Japon et l’ESA ont des robots plus petits.

 

PROGRAMMES SCIENTIFIQUES

Les domaines de recherche dans la station spatiale sont nombreux. Avec l’astronomie, on trouve les sciences physiques et des matériaux, les sciences de la vie et notamment sur l’humain avec la médecine spatiale. On peut y ajouter la météorologie et l’observation de la Terre.

MICROGRAVITE

Rappelons d’abord que l’absence de pesanteur dans la station ne vient pas de l’éloignement de la Terre qui à cette distance influe peu, mais de la rotation autour de la Terre générant une force centrifuge qui compense  la gravité. Une fusée lancée à 500 km à la verticale retombe immédiatement.
Les recherches en microgravité vont porter sur le  vivant et son adaptation  (plantes, animaux, insectes, cellules, ..) et plus particulièrement sur l’évolution de l’homme dans l’espace. D’autres recherches vont concerner les matériaux dans les processus de cristallisation ou de mélange où la gravité a une grande influence.

HOMME DANS L’ESPACE

Il faut vérifier les aptitudes de l’homme à s’adapter à ces conditions qui seront celles des longs voyages interplanétaires. La première étape consiste à étudier toutes les modifications et les perturbations qui sont la conséquence des séjours spatiaux, notamment en fonction de leur durée. Les effets sont multiples et portent sur  la décalcification des os, l’atrophie musculaire, le cœur, la circulation des fluides corporels... La médecine spatiale recherche le moyen de limiter ces perturbations et  définit les programmes de conditions de vie et d’entretien physique qui compensent les effets de l’impesanteur sur le corps. Des astronautes ont vécu plusieurs mois dans les stations et ont récupéré après leur retour sur Terre, mais souvent après une longue période de réadaptation.

OBSERVATION

On ne peut négliger l’intérêt d’un poste d’observation dégagé des brouillages de l’atmosphère bien que les satellites remplissent le plus souvent cette mission. L’intérêt des mesures humaines est la réactivité  et cela permet des observations ciblées en météorologie ou en observation de la Terre. Les stations ont permis une meilleure connaissance de la haute atmosphère et de son interaction avec le rayonnement et les particules venus de l’espace.


Cliquez sur l'image pour l'agrandir

 

CONSTRUCTION EN ORBITE

Bien que moins spectaculaires, les progrès faits pour la construction de grandes structures en orbite sont un apport considérable pour les futurs programmes interplanétaires. Les sorties extravéhiculaires, déjà évoquées ont été améliorées, mais les techniques sont surtout orientées vers l’utilisation de robots de plus en plus performants. D’autre part, les techniques d’arrimage des différents vaisseaux visitant la station sont maintenant très au point. On utilise souvent un abordage automatique mais plusieurs cargos moins équipés sont arrimés par le bras Canadarm. 
Le projet d’origine russe Mars 500 prépare une installation sur Mars et envisage d’utiliser l’ISS pour mettre au point certains modules et organiser la préparation de cette mission qui ne peut être qu’internationale.

CONCLUSION

Ce parcours dans la station spatiale nous a montré  combien le séjour était exigeant et astreignant pour les astronautes qui doivent souvent suivre des préparations de plusieurs années.  La vie à bord est consacrée au travail avec pratiquement pour seule  intimité les quelques heures passées dans la cabine personnelle exigüe comme le montre le petit film canadien ci-après:


http://www.asc-csa.gc.ca/fra/astronautes/vivre-dormir.asp

 

Comme laboratoire de physique et observatoire d’astronomie, la station apporte peu. Par contre elle est irremplaçable  pour l’étude de la vie en impesanteur et pour la préparation des hommes aux voyages interplanétaires. Sa construction et son entretien répondent à des exigences fortes qui font progresser de nombreux secteurs techniques et ont des retombées dans l’industrie qui sont souvent méconnues. Il en est de même dans le domaine médical  où le suivi des astronautes fait progresser plusieurs disciplines.
N’oublions pas de saluer les spationautes français qui ont fait des séjours dans l’iSS.  Honneur à Claudie Haigneré qui est aussi marraine de la Cité de l’espace. Et félicitations à Philippe Perrin et à Léopold Eyharts qui ont séjourné et travaillé dans la station internationale.
Enfin pour terminer cette visite avec optimisme, souhaitons encore de nombreuses orbites à la Station Spatiale Internationale qui est pour l’Humanité un symbole fort  de progrès et de coopération pacifique!

 

Où est ISS ?


http://www.lizard-tail.com/isana/tracking/

 

 

Textes : Jack Muller - Illustrations: Internet -NASA-

crédits image: http://hubblesite.org/gallery http://www.esa.int/