The Station spatiale internationale reference article from the French Wikipedia on 27-Jul-2004
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Station spatiale internationale

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La Station spatiale internationale (International Space Station, ISS) est une station spatiale construite et assemblée en collaboration entre plusieurs pays. Elle orbite autour de la Terre à une altitude d'environ 386 kilomètres.

Note : de nombreux termes anglais consacrés par l'usage scientifique ne pourraient que souffrir d'une traduction approximative. Ils apparaîtront donc dans cette langue, suivis d'un texte explicatif.

Table of contents
1 L'origine
2 Les prises de participation
3 Anatomie
4 La participation européenne
5 Les États-Unis
6 Liens

L'origine

La NASA amorce les premières réflexions sur un projet de station spatiale sur orbite terrestre dès le début des années soixante. Suivant le concept d'alors, elle serait occupée en permanence par un équipage de dix à vingt astronautes et déjà, on prévoit de nombreuses applications : laboratoires, observatoire astronomique, ateliers de montage, dépôts de pièces et matériel, station-service, nœud et base de transport et de relais.

De 1963 à 1966, les plans d'une station orbitale s'inspiraient directement du matériel mis en œuvre pour les missions Apollo. C'est ainsi que le 14 mai 1973, Skylab fut lancé par une fusée Saturn V dont seuls les deux premiers étages étaient actifs, le troisième constituant le corps de la station. Mais Skylab ne devait constituer que la démonstration de faisabilité d'un projet bien plus ambitieux.

En avril 1983, le Président Ronald Reagan demande que soit établi un projet de station spatiale par la NASA, puis le 25 janvier 1984, lors de son discours annuel sur l'état de l'Union, annonce la décision d'en entreprendre la construction dans un cadre international. Son coût est alors estimé à huit milliards de dollars. La NASA crée un bureau d'études le 27 juillet.

Le 31 janvier 1985, l'Agence spatiale européenne (ASE ou ESA) s'associe au projet, puis est suivie par le Canada le 16 avril et le Japon le 9 mai de la même année. Mais le 28 janvier 1988, la navette Challenger explose en vol, ce qui entraînera un retard considérable de tous les projets de la NASA et une refonte complète du programme spatial. C'est le 20 août que les nouveaux plans seront définis, ils sont alors évalués à 10,9 milliards de dollars.

En 1987, diverses études successives, menées par la NASA et le Conseil de la Recherche américain, rehausseront l'estimation du coût de la station à 13 milliards de dollars d'abord, 24,5 milliards de dollars ensuite.

Le 16 juillet 1988, le Président Ronald Reagan baptise la station du nom de Freedom » (Liberté).

En 1993, l'administration Clinton invite la Russie à se joindre au projet qu'elle révise entièrement et redéfinit en suivant un concept dérivé des plans de Freedom et de la station russe Mir 2 qui devait succéder à Mir. Le projet est rebaptisé « Alpha ». En février, le Président Bill Clinton exige de la NASA que le coût de la station soit divisé par deux ; l'agence doit proposer une nouvelle conception pour le mois de juin.

Dès 1993, les Américains estiment nécessaire de profiter de la longue expérience de la Russie, maintenant alliée au projet, dans le domaine des longs séjours à bord de stations spatiales, dans le but d'éviter de reproduire certaines erreurs stratégiques ou technologiques susceptibles de provoquer de lourdes dépenses inutiles. Le 16 décembre, la NASA et la RSA (l'agence spatiale russe) marquent leur accord pour 10 vols de navette vers Mir, et le 23 juin 1994, la NASA acceptera d'en payer le coût, 400 millions de dollars.

Nous sommes le 13 juin 1995, et le coût d'exploitation de la station est maintenant estimé à 93,9 milliards de dollars, dont 50,5 milliards de dollars rien que pour les vols de navettes. Plusieurs accostages se sont ainsi accomplis entre 1995 et 1998 durant lesquels onze astronautes américains purent totaliser 975 jours de présence à bord de la vénérable station Mir. A neuf reprises, les navettes spatiales américaines se sont arrimées et ont ravitaillé Mir en hommes, vivres et matériel.

Le 14 octobre 1997, c'est au tour du Brésil de rejoindre l'équipe, et à Washington en 1998, ce sont 16 nations qui participent au projet : les États-Unis, 11 États de l'Agence européenne, le Canada, le Japon, le Brésil, la Russie. La construction peut débuter. Mais l'arrivée de la Russie a aussi impliqué une refonte totale de l'organisation logistique de la station, de ses installations et ressources, de son partage, et bien entendu, de son coût d'exploitation. Dans la foulée, le nom « Alpha », qui ne plaît pas aux Russes car ils estiment que ce sont eux qui ont créé la véritable première station orbitale, est simplement dénommée « Station Spatiale Internationale », ou « International Space Station », ISS.


Et le 20 novembre 1998, le premier élément de la Station Spatiale Internationale, le module « Zarya », est mis en orbite par les Russes au moyen d'une fusée Proton lancée depuis Baïkonour.

Les prises de participation

États-Unis

La NASA est l'initiatrice du projet, et à ce titre la responsabilité de son bon déroulement lui incombe. Elle a pour principal contractant le groupe Boeing Space & Communications, et sa participation matérielle comprend la structure principale (poutrelles), quatre paires de panneaux solaires, trois modules formant nœud de liaison incluant les sas d'amarrage pour les vaisseaux spatiaux et les autres éléments, et les réservoirs d'air respirable qui approvisionneront aussi bien les locaux d'habitation que les combinaisons spatiales tant américaines que russes. La NASA fournit aussi le module d'habitation, le laboratoire américain et le module de raccordement à la centrifugeuse. La logistique sous la responsabilité de la NASA inclut la puissance électrique, les communications et le traitement des données, le contrôle thermique, le contrôle de l'environnement de la vie et l'entretien de la santé de l'équipage. Les gyroscopes de l'ISS sont aussi sous la responsabilité de la NASA.

Canada

L'Agence spatiale canadienne prend en charge la réalisation du bras robotique MSS (Mobile Servicing System), un dispositif unique destiné à fournir une aide dans l'assemblage et la maintenance de la station. Le Canada fournit aussi le Space Vision System, un système de caméras qui a déjà été testé sur le bras manipulateur de la navette spatiale américaine destiné à assister les astronautes chargés de son utilisation.

Europe

La majorité des États membres de l'ESA travaillent à l'ISS, notamment en fournissant le COF (Colombus Orbital Facility), module pouvant recevoir 10 palettes à instruments, dont la moitié européennes, et l'ATV (Automated Transfer Vehicle). Ils coopèrent aussi à la construction du CRV (Crew Return Vehicle). L'ESA est aussi responsable du bras manipulateur européen, qui sera utilisé depuis les plate-formes scientifiques et logistiques russes, ainsi que des systèmes de gestion de données du module de service. Sans oublier les lanceurs Ariane 5, qui seront utilisés pour le ravitaillement de l'ISS en carburant et matériel.

Japon

La NASDA fournit le JEM (Japanese Experiment Module) qui abrite plusieurs compartiments pressurisés habitables, une plate-forme où 10 palettes d'instruments peuvent être exposés au vide spatial et un bras manipulateur spécifique. Le module pressurisé peut quant à lui accueillir également 10 palettes à instruments.

Russie

La RSA fournit un tiers environ de la masse de l'ISS, avec la participation de ses principaux contractants: Rocket Space Corporation-Energia, et Krunitchev Space Center. Un module de service habitable, qui sera le premier élément occupé par un équipage; un module d'amarrage universel qui permettra l'accostage de vaisseaux aussi bien américains (navette) que russes (Soyouz) ; plusieurs modules de recherches. La Russie est aussi largement impliquée dans le ravitaillement de la station ainsi que pour son maintien en orbite, en utilisant notamment des cargo Progressvaisseaux-cargos Progress. Le module de contrôle Zarya a été le premier élément à être mis en orbite.

Italie

Indépendamment à sa participation à l'ESA, l'Italian Space Agency (ASI) fournit trois modules logistiques polyvalents. Conçus pour pouvoir intégrer la soute de la navette américaine, ils comportent des compartiments pressurisés et amèneront divers instruments et expériences à bord de l'ISS. La conception du module européen Columbus s'inspire largement de ces trois éléments. L'ASI fournit aussi les nœuds 2 et 3 de la station.

Brésil

Sous la direction de l'Agence spatiale brésilienne, l'Institut National de Pesquisas (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) fournit une palette à instruments et son système de fixation qui accueilleront diverses expériences à l'extérieur de la station. Acheminées par une navette, celles-ci sont destinées à être exposée au vide spatial durant une longue période.

Anatomie

En gros, on peut dire que la Station Spatiale Internationale est un gigantesque mécano de quelque 108 mètres de longueur sur 74 mètres de large et une masse de quelque 415 tonnes lorsqu'elle sera terminée sur orbite. Avec un volume habitable de plus de 1200 m³, elle dépassera en complexité, et de loin, tout ce qui a été conçu jusqu'à ce jour. Elle pourra accueillir sept astronautes en permanence, qui se succéderont et se relaieront selon les exigences des missions, et son énergie sera fournie par les plus grands panneaux solaires qui aient jamais été construits, d'une puissance de 110 kW.

La participation européenne

Le COF, ou Columbus Orbital Facility

La partie européenne de la station est représentée essentiellement par le module laboratoire européen, dénommé Elément orbital Columbus (COF – Columbus Orbital Facility). Extrêmement polyvalent, ce laboratoire à usages multiples peut être adapté à différentes missions par l'échange de bâtis normalisés à bord, tout comme les avions de ligne à cabines modulaires peuvent se reconfigurer pour différents usages. Le COF sera le lieu de travail privilégié des astronautes et chercheurs européens.

Ce module pressurisé sera raccordé en permanence à la station, dont il fera partie intégrante, et il en recevra toutes les ressources nécessaires. Ses utilisations sont multiples, et portent entre autres sur la science des matériaux, la physique des fluides, les sciences de la vie, la physique fondamentale et de nombreuses autres technologies. Il renfermera aussi la plupart des charges utiles pressurisées européennes.

L'ATV, ou Automatic Transfer Vehicle

Bien qu'il ne reste pas fixé en permanence à la Station Spatiale Internationale, l'ATV n'en est pas moins un élément des plus importants.

L'ATV n'est autre que le prolongement de l'étage supérieur d'une Ariane 5 spécialement aménagé et dévolu au transport d'approvisionnement vers l'ISS. Il se présente donc sous la forme d'un cylindre de 5,45 mètres de diamètre sur 2,5 mètres de longueur. Il est équipé en standard d'un module de propulsion composé de huit petits moteurs à réaction et d'un module d'avionique qui intègre les réservoirs d'ergols, les circuits électroniques ainsi que les systèmes de régularisation thermique, de production d'énergie et de télécommunications.

Trois configurations de base sont prévues pour l'ATV. Il peut notamment recevoir un mini-module logistique pressurisé (MPLM), une coque porteuse et deux palettes logistiques non pressurisées (ULC), ou un module pressurisé en plus d'une structure porte-réservoir ouverte.

Les charges utiles véhiculées par l'ATV se répartissent en deux catégories: celles qui peuvent être exposées au vide spatial et celles qui nécessitent d'être transportées sous atmosphère contrôlée. Dans le premier cas, sa capacité est de 9 tonnes de fret, tandis que dans le second son emport est réduit à 6,7 tonnes. Les charges utiles ne nécessitant pas d'être acheminées dans un module fermé seront montées sur une structure ouverte de type « étagère », comme ce sera le cas pour l'acheminement de réservoirs d'ergols, de gaz ou d'eau. Il est aussi possible de combiner les deux types de charges, pressurisée et non pressurisée, sur un seul ATV.

L'ATV, équipé de ses moteurs et d'une capacité d'ergols accrue, sera aussi utilisé pour effectuer les modifications d'orbite de la station, et notamment les « reboosts », c'est-à-dire les rehaussements d'orbite destinés à en compenser l'usure.

L'ERA, ou European Robotic Arm

Le bras manipulateur européen est bâti sur un concept tout à fait original et unique qui en fait un engin d'exception très différent du bras manipulateur principal de la station ou de son homologue de la navette spatiale américaine.

A chaque extrémité de ce manipulateur symétrique de 10 mètres se trouve un organe préhenseur identique. Son utilisation alternée en tant que « pied » et « main » permet au bras de se déplacer d'un point d'ancrage à un autre à la manière d'une chenille arpenteuse. Ces organes sont conçus pour saisir et relâcher des charges utiles équipées d'un dispositif standard d'accrochage, pour mesurer des forces et des couples, ainsi que pour transmettre des signaux électriques, de donnés ou de vidéo des charges utiles qu'ils ont saisies. Ces organes préhenseurs sont aussi équipés d'un outil de service intégré que l'on pourrait comparer à un tournevis universel. Il peut également recevoir une plate-forme comportant cale-pieds et mains courantes et transporter des astronautes lors de sorties extra-véhiculaires.

L'ERA sera mis en œuvre à partir d'un dispositif d'ancrage monté sur une petite plate-forme mobile capable de se déplacer le long de rails longeant la structure de la plate-forme russe scientifique et d'énergie. En se déplaçant d'un point d'ancrage à un autre, répartis sur d'autres élément de la station, l'ERA élargit considérablement sa zone d'intervention.

Les États-Unis

En leur qualité d'initiateurs du projet, les États-Unis joueront le rôle principal dans son élaboration et c'est sans surprise que l'on peut constater que la majeure partie de l'ISS leur appartient.

Le laboratoire scientifique américain

Il s'agit d'un module pressurisé, habitable, conçu pour accueillir les charges utiles et les expériences devant s'accommoder d'une atmosphère terrestre. Sa capacité est de 24 racks modulables, dont 13 sont spécialement conçus pour recevoir des expériences nécessitant un interfaçage complet avec la station et ses ressources.

Parmi les premiers éléments à être installés dans ce laboratoire américain, on peut citer notamment :

Material Science Research Design Facility

Ce rack comprend un élément central qui coordonne la collecte et le traitement des données, ainsi que l'enregistrement et la redistribution d'images vidéo, ainsi que deux ensembles de contrôle de la température et de l'environnement des échantillons à traiter dans diverses expériences.

Microgravity Science Glovebox

Il s'agit d'une boîte de manipulation à gants utilisée pour la manipulation d'échantillons en évitant toute contamination, telle qu'on en trouve dans tout laboratoire de biologie terrestre.

Fluids and Combustion Facility

Ce triple rack, conçu par le Lewis Research Center de la NASA, est conçu pour l'étude de la physique des fluides (liquides, gaz et mélanges) et de la combustion en apesanteur. Il comprend une chambre de combustion, des dispositifs de dosage des gaz et des liquides, ainsi que divers systèmes très élaborés d'éclairage, de polarisation, de prise de vues et tous leurs automatismes incluant l'enregistrement vidéo sous forme digitale.

Biotechnology facility

Ce rack comporte six sous-ensembles interchangeables et modulables selon les expériences en cours. Ses éléments seront utilisés dans de nombreuses occasions, qu'il s'agisse de cultures cellulaires, de croissance de cristaux, études des protéines, séparations biochimiques, micro-encapsulation. Chacun de ses sous-ensembles est énergétiquement autonome et peut être alimenté sous différentes atmosphères (oxygène, azote, dioxyde de carbone et argon). Il comporte son propre système informatique et un dispositif indépendant de prises de vues.

Window Observational Research Facility

Cet élément un peu particulier comporte un hublot pratiqué dans la paroi du module laboratoire équipé d'un verre de qualité optique. Il peut recevoir différents instruments dédiés à l'observation de la surface terrestre et sera utilisé notamment pour l'étude des continents ou des phénomènes atmosphériques.

X-Ray Cristallography Facility

Double rack consacré à l'étude des cristaux en apesanteur. La croissance, la multiplication des cristaux peut être étudiée à l'intérieur des cuves de conditionnement de ce dispositif, qui possède un système ultra-perfectionné de manipulation robotisée pilotée par l'équipage, par un ordinateur ou encore par des techniciens au sol. Tous les systèmes de prises de vues et d'analyses, aussi bien chimiques que spectrométriques en lumière visible ou en rayons X, sont inclus dans cet élément.

Minus Eighty degrees Celsius Laboratory Freezer for the ISS

Le Minus Eighty degrees Celsius Laboratory Freezer for the ISS (MELFI) a été construit par l'European Space Agency (ESA) sous la direction de la NASA. Il comprend trois unités de vol assurant le transport d'échantillons entre le sol et la station spatiale pouvant prendre place aussi bien dans la soute de la navette que dans le laboratoire scientifique. Ces racks comportent quatre unités de réfrigération autonomes pouvant assurer des températures régulées de -80°C, -26°C et +4°C.

La centrifugeuse

Le Centrifuge Accommodation Module (CAM) se présente sous le même gabarit que le laboratoire scientifique, dont il partage la même interface et les mêmes ressources. Le CAM est construit par l'Agence Spatiale Japonaise (NASDA) sous contrat avec la NASA. Sa fonction, comme son nom l'indique, est d'étudier l'effet de différents niveaux de gravité (de 0,01g à 2g) sur la structure et la fonction de plantes ou d'animaux obtenus en microgravité.

Il est composé d'une centrifugeuse consistant en un rotor de 2,5 mètres de diamètre, comportant de nombreux emplacements d'expériences et son propre système de contrôle. Ce rotor, caréné, est disposé en bout d'élément.

Le sas de sortie

Élément à part entière, celui-ci est fixé au Node-1 déjà en orbite. Comme son nom le révèle, sa fonction sera de permettre le passage entre l'intérieur, pressurisé, de la station, et le vide spatial. Il est étudié pour recevoir des astronautes équipés aussi bien de l'Extravehicular Mobility Unit (EMU) américain que du Russian Orlon EVA, son équivalent russe. Deux astronautes peuvent y prendre place simultanément.

La coupole

Il s'agit d'une baie vitrée de forme convexe et circulaire, composée d'une mosaïque de sept hublots, soit un hublot central de forme circulaire entouré de six autres plus petits et trapézoïdaux. L'ensemble, fixé sur le Node-1 du côté opposé au sas de sortie, fournit une vue panoramique vers le bras manipulateur canadien et sera largement employé lors de différentes opérations. Gageons que plus d'un astronaute y passera aussi un peu de son temps libre.

La poutre et les panneaux solaires

Il s'agit incontestablement de la partie la plus spectaculaire de la Station Spatiale Internationale. Assemblés en plusieurs étapes, ces gigantesques générateurs électriques sont les plus grands qui aient jamais été construits. Ils fourniront en moyenne jusqu'à 110 kW à la station.

Disposés en deux groupes, Tribord S et Bâbord P comprenant chacun un ensemble de huit panneaux; chacun d'entre eux ne mesure pas moins de 40 x 13 mètres. A chaque groupe de panneaux est associé un ou plusieurs radiateurs-dissipateurs de chaleur.

L'ensemble est disposé de part et d'autre d'une poutre de plus de 100 mètres de longueur, fixée en son centre au sommet du Node-1 Unity par un élément intermédiaire.

La Russie

La participation de la Russie dans la réalisation de la Station Spatiale Internationale est loin d'être symbolique, même si elle est loin d'être définie, du moins complètement. En effet, si on examine une représentation de l'ISS, on s'aperçoit que la partie russe s'apparente plus à « une station dans la station » qu'à une simple annexe…

Sans conteste, le générateur électrique en sera la marque la plus visible. Composé de huit panneaux solaires fixés au bout de leur propre mât de près de 20 mètres trouvant ancrage sur le module de service Zvezda, il assure l'autonomie énergétique de toute la section.

Au module de service, sur le sas opposé au mât et dirigé vers le nadir (c'est-à-dire vers la Terre) s'amarrera un module d'accostage multiple, très similaire à celui utilisé actuellement sur Mir. Et à cet élément viendront se fixer deux modules laboratoires, un module d'habitation et un sas d'amarrage universel pouvant notamment recevoir les vaisseaux de ravitaillement Progress. L'ensemble sera prolongé par un vaisseau Soyouz pouvant faire office de « barque de sauvetage » dans l'attente du développement d'un moyen d'évacuation plus approprié.

Mais l'état de délabrement actuel de l'économie russe empêche de pousser plus loin la définition du projet.

Le Japon

Le Japanese Experiment Module (JEM) est la pièce maîtresse du Japon sur la Station Spatiale Internationale. Fourni par l'Agence Spatiale Japonaise (NASDA), il comporte dix emplacements normalisés à bord, dont cinq seront occupés par des racks de charge utile japonais et cinq autres par du matériel de la NASA. Tous les emplacements sont compatibles aux standards internationaux en ce qui concerne les branchements énergétiques et l'approvisionnement en divers gaz ou liquides.

Le JEM inclut le Experiment Logistic Module – Pressurized Section (ELM PS), cylindre également pressurisé fournissant des emplacements supplémentaires pour certaines expériences réclamant, entre autres, une atmosphère ou une pression atmosphérique différentes. Cet élément est fixé perpendiculairement au JEM.

L' Experiment Logistic Module – Exposed Section (ELM ES) est une palette prolongeant l'élément principal, destiné à recevoir les instruments et expériences devant être exposés au vide spatial. Un sas en facilite l'accès.

Le module japonais possède également son propre bras manipulateur, qui présente l'avantage de limiter le nombre d'interventions humaines à l'extérieur.

Le Canada

Le Canada, fort de son expérience à bord de la navette spatiale américaine, se charge de fournir le bras manipulateur principal de la station spatiale. Long de près de 20 mètres, il est capable de déplacer des charges de 125 tonnes et sera largement utilisé dans la phase de construction de la station. Deux ans après son installation, une « main » beaucoup plus précise y sera adaptée, autorisant des travaux exigeant une grande dextérité.

L'Agence Spatiale Canadienne construira aussi une plate-forme mobile d'inspection et de maintenance, petit véhicule inhabité entièrement autonome télécommandé depuis la station et qui sera capable de parcourir l'ensemble de la structure en relayant images et données aussi bien vers le centre de contrôle à bord que sur Terre.

L'Italie

Bien que faisant partie de l'European Space Agency (ESA), l'Agence Spatiale Italienne (ASI) a choisi d'ajouter une participation personnelle et indépendante à la construction de la Station Spatiale Internationale. L'Italian Multi-Purpose Laboratory Modules (MPLMs) est un élément construit sur le modèle du COF (Colombus) européen et abritera 16 emplacements normalisés aptes à recevoir des charges italiennes, européennes ou américaines. Son lancement sera assuré par la navette spatiale.

L'ASI construit également les Node-2 et Node-3 pour le compte de la NASA.

Le Brésil

L'Instituto de Nacional Pesquisas Espaciais est en charge de l'élaboration et la construction d'un système de palettes porteuses mobiles à instruments qui se fixeront sur la poutre principale de l'ISS, et sur laquelle pourront être installées diverses charges devant rester exposées au vide spatial.


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