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15 juin 2013 6 15 /06 /juin /2013 11:39

ATV - ISS - Laser - docking

Vue d'artiste de l'ATV à l'approche de l'ISS avec le guidage par laser. Crédit image CNES.

 

Début de la vidéo-transmission

Au point S3... 250 mètres en derrière la station, un peu plus bas… Leurs chemins vont bientôt se rencontrer : samedi 15 juin, c’est le grand rendez-vous entre le véhicule de transfert automatique ATV-4 (Albert Einstein) et la Station Spatiale Internationale (ISS). 10 jours après son lancement par la fusée Ariane 5, l’amarrage de l’ATV est prévu à 13h46 UTC.

 

Speed dating : rendez-vous galant en orbite à près de 28000 km/h*.

Le cargo européen doit effectuer son docking au niveau du port d’amarrage du module russe Zvezda, libéré le 11 juin par un vaisseau Progress P51. L’ATV amène environ 6,6 tonnes de fret. La presse a beaucoup parlé de la nourriture et des menus avec, astronaute italien oblige, des lasagnes et du parmesan. C’est important pour le moral de l’équipage à bord de l’ISS : le groupe Zebda aurait pu être inspiré par l’ambiance à bord quand il a écrit la chanson « le bruit et l’odeur »… Comme sur un sous-marin, une nourriture de qualité est indispensable. Il y a également beaucoup d’autres choses (eau, oxygène, etc.) et surtout du carburant. L’ATV ravitaille l’ISS mais son propre système de propulsion va également servir à rehausser l’orbite de la station spatiale. Ce sont les manœuvres appelées « re-boost ». Nous aurons l’occasion dans reparler…

Pour l’instant, après les manœuvres préliminaires et la valse (ou plutôt l'ambiance de boîte avec ses lasers) entre les deux amoureux de l’espace, les choses sérieuses approchent.

 

*Ne cherchez pas trop de contrepèterie dans ce titre.

 

ATV--4---Charges-utile---Lasagnes.jpg  Les fameux lasagnes embarqués dans l'ATV-4. Est-ce que l'habitude de manipuler du MLI
(multi-layer insulator) a inspiré le choix des repas ? Un avis personnel : le restaurant de l'ESRIN
est effectivement meilleur que celui de l'ESTEC. Je ne connais pas encore celui de l'ESOC.
Crédit image : ESA (Agence Spatiale Européenne)

 

Passage à l’acte : Probe and drogue

Une des originalités de l’ATV, un de vaisseaux spatiaux les plus complexes construit par

Astrium pour le compte de l’Agence Spatiale Européenne : l’amarrage est effectué de manière automatique... Ou presque. Disons "procédure automatique très surveillée". Normal, quand la sécurité d'un équipage d'astronautes est en jeu.

A bord de l’ISS, l’opération est supervisée par l’astronaute européen Luca Parmitano, l'Européen d'Italie. C’est lui qui peut appuyer sur le bouton rouge au cas où une anomalie se produise dans la dernière ligne droite. Au sol, plusieurs équipes françaises, russes et américaines participent aux opérations. Un travail d'équipe impressionnant.

En France, le centre névralgique est à Toulouse, au CNES, dans le bâtiment du Centre Spatial de Toulouse. C’est là qu’est installé l’ATV-CC, le Centre de contrôle de l’ATV : depuis 10 jours, les équipes, en relation avec leurs collègues américains et russes n’ont pas chômé : après la phase LEOP (Launch and Early Orbit Phase) qui a suivi le lancement proprement dit, plusieurs manœuvres ont été effectuées pour rapprocher progressivement les orbites de l’ATV-4 et de l’ISS. 

A partir de son orbite d’injection à 260 km d’altitude, Albert Einstein s’est lentement rapproché de l’altitude de la station spatiale à 410 km. Pour cela, plusieurs manœuvres dites TPO (transfer to phasing orbit) ont été effectuées : elles consistent à donner des impulsions bien calibrées (poussée et durée) du système de propulsion de l’ATV. Dans le jargon des ingénieurs, on parle de « delta V », des variations de vitesse : conformément aux lois de Kepler, sur une orbite donnée, il y a une relation directe entre altitude et vitesse.

Par exemple, lundi 10 juin, deux manœuvres ont été effectuées:

  • TP1 : impulsion démarrée à 14:02:01 UTC pendant 221 secondes. Le delta V obtenu est de 11,23 m/s.
  • TP2 : impulsion démarrée à 14:36:58 UTC pendant 218 secondes. Le delta V obtenu est de 11,14 m/s.

Après les deux manœuvres TP1 et TP2, l’orbite de l’ATV était à une altitude de 295 km.

Vendredi 14 juin, on passait aux manœuvres TIV (transfer to ISS Vicinity). Elles se sont poursuivies ce matin.

Un système complexe de télécommunications, s’appuyant sur les satellites relais américains TDRS (le satellite européen Artemis est en backup) et des liaisons directes entre l’ATV et des stations sol, permettent d’assurer un contact permanent pendant ces opérations.

 

ATV - Albert Einstein - Liaisons radio - TDRS - Artemis - EJuste après la mise en orbite de l’ATV-4 : à Kourou, Jean-Yves Le Gall félicite toutes les équipes (Arianespace, CNES, ESA, Astrium). Au même moment, à l’ATV-CC, on surveille le réveil d’Albert Einstein
en jonglant avec les systèmes de communication. Crédit image : Gédéon.

 

Rock around the clock

Le rendez-vous est bien effectué à environ 28000 km/h mais juste avant le contact « probe and drogue », les deux vaisseaux spatiaux (qui tournent dans le même sens !) seront à la même altitude et presqu’exactement à la même vitesse. Une sorte de course de relais où les sportifs courraient en permanence et continueraient à se tenir par la main après le passage de témoin. 

 

Le tuyau et le panier

D’autres articles du blog Un autre regard sur la Terre vous donneront tous les détails sur l’astucieux système d’amarrage, les équipements utilisés pour guider l’approche de l’ATV et les manœuvre successives avec les différents étapes.

Si vous suivez cet amarrage sur le web, vous verrez certainement des images ressemblant à l’illustration en bas à droite. Les ombres portées donnent une idée de l’orientation par rapport au soleil.

Trois informations importantes à surveiller sur l’écran :

  • En haut à droite, l’heure en temps universel.
  • En bas à gauche, le deuxième chiffre en partant du bas (35,9). Il s’agit d’une mesure radar de la distance entre l’ATV et l’ISS. Ici, 35,9 mètres.
  • En bas à gauche, « NO_FAILURE » : Jusqu’ici tout va bien !
  • Les chiffres en bas en droite sont des mesures provenant de l'ISS. Elles peuvent légèrement différer.

 

Docking ATV - ISS - Caméra - Temps distance vitesseExemple d’image provenant de la caméra russe de l’ISS juste avant l’amarrage de l’ATV-3, en 2012  

 

Passe ton bac d’abord…

Quelques jours avant le baccalauréat, pourquoi ne pas faire les dernières révisions avec un professeur de course : Albert Einstein, lui-même !

Si vous êtes lycéen ou enseignant, s’intéresser aux manœuvres orbitales juste avant l’amarrage à l’ISS est une manière originale et attractive de revoir des notions de maths et de physique jugées souvent un peu rébarbatives : poussée, vitesse, accélération, orbites et lois de Kepler, quantité de mouvement, vitesse, etc.

Toutes ces notions sont au cœur des opérations en cours au-dessus de nos têtes.

Regarder les vidéo ou les photos de l’amarrage, lire les articles du CNES, de l’ESA ou du blog Un autre regard sur la Terre permet peut-être de les maîtriser un peu plus, parfois avec des faits pas toujours intuitifs : freiner pour accélérer et vice-versa, des forces et des poussées pas toujours dans le sens attendu (par exemple, dans quelle direction pousser pour monter ?)

Accessoirement, cela permet de faire un peu de langues vivantes, en lisant les pages en anglais du blog ATV de l’Agence Spatiale Européenne : les textes sont très bien faits et très pédagogiques. Bravo à Daniel et aux rédacteurs de l'ESA !

Un grand bravo surtout au CNES, avec les équipes de l'ATV, du CST et de la direction de la communication, qui a pris l'initiative d'inviter des blogueurs à Toulouse pour faire partager cet événement. Accueil formidable avec des échanges très riches avec les experts.

 

Ne traînez pas : une bonne atmosphère pour la drag.

En espérant ne pas avoir dévoilé des sujets du bac 2013 dans les derniers articles publiés, je souhaite que la lecture de ce blog vous aide dans tous les examens et épreuves à venir… J’espère aussi que les articles de ce blog donnent des idées aux enseignants pour illustrer leurs cours et donner envie à leurs élèves de s’intéresser aux sciences et techniques.

On révise en s’amarrant : que demander de plus ?

 

En savoir plus:

 

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  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre.
Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre. Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées

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