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automated transfer vehicle → Le cargo spatiaL européen

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Depuis les débuts de l’«ère spatiale», l’Europe participe de manière active aux vols spatiaux. Aujourd’hui, elle lance des satellites d’observation de la Terre, de navigation, de télécommunication et d’astronomie, envoie des sondes jusqu’aux confins du système solaire et mène conjointement des projets d’exploration humaine de l’espace.

Atout maître pour l’Europe, l’espace fournit aux décideurs des informations essentielles pour relever les défis mondiaux. C’est une source de Technologies et de services indispensables, qui nous permet de mieux conna.tre notre planète et l’Univers. Depuis 1975, l’ESA (de l’anglais «European Space Agency») gère le développement des capacités spatiales de l’Europe.

En coordonnant les ressources de 20 États membres, l’ESA entreprend des programmes et des activités qui vont bien au-delà de ce que pourrait réaliser chacun de ces pays à titre individuel, et développe les lanceurs, les satellites et les moyens sol dont l’Europe a besoin pour jouer un rôle majeur sur la scène spatiale mondiale.

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ES

A/N

ASA

L’ESA compte 20 États membres : 18 pays de l’Union européenne (l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, l’Irlande, l’Italie, le Luxembourg, les Pays-Bas, le Portugal, la Pologne, la République tchèque, la Roumanie, le Royaume-Uni et la Suède) auxquels s’ajoutent la Norvège et la Suisse.

L’ESA a signé des accords de coopération avec huit autres États membres de l’UE: l’Estonie, la Slovénie, la Hongrie, Chypre, la Lettonie, la Lituanie, Malte et la République slovaque. Un accord de coopération est en cours de négociation avec la Bulgarie, et le Canada participe à certains programmes dans le cadre d’un accord similaire.

L'agence spatiale européenne

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4 Le vaisseau au service de la station spatiale internationale Description du vaisseau cargo en quoi l'aTv se distingue-t-il des autres vaisseaux?

12 un franc succès Présentation des aTv Perpétuelles améliorations Moments forts de l'aTv L’esprit d’équipe fabriqué en europe Le phénomène du blog

20 aTv GeorGes Lemaître Destination : la station spatiale internationale Données principales Georges Lemaître : génie belge et origine de l’univers Phases principales de la mission Paré pour sa dernière tournée Le chant du cygne

30 L'avenir Héritage légué par l'aTv Quitter l'orbite terrestre Orion

Publié par le Strategic Planning and Outreach Office du ESA Directorate of Human Spaceflight and Operations.

ESTEC, PO Box 2992200 AG NoordwijkPays-Bas

E-mail : [email protected]

ESA et le logo de l’ESA sont des marques commerciales de l’Agence spatiale européenne. L’autorisation de reproduire ou distribuer du matériel identifié comme protégé par des droits d’auteur de tiers doit être obtenue auprès des détenteurs des droits en question.

Copyright © 2014 European Space Agency

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→ Le vaisseau

↑ Image composite de l'ATV en approche de la Station spatiale internationale

ESA—

K. O

lden

burg

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De tous les véhicules qui rallient la station spatiale internationale (iss), le véhicule de transfert automatique (aTv) est le plus puissant et celui qui a la plus grande capacité de fret. vaisseau spatial le plus fiable et le plus complexe jamais construit en europe, il associe un ensemble complet de fonctionnalités automatiques de rendez-vous à des technologies de sécurité de l'équipage.

L'ATV permet à la Station et à son équipage permanent, composé de six personnes, de pouvoir travailler dans les meilleures conditions. Ce vaisseau cargo joue un rôle crucial dans la logistique de la Station spatiale puisqu’il remplit les fonctions de ravitailleur, de remorqueur spatial et de véhicule de stockage.

Chaque véhicule est capable de livrer jusqu'à sept tonnes de fret. Si l'ATV assure l'approvisionnement en nourriture, en eau, en gaz atmosphériques et en équipements de recherche pour les astronautes, il permet également d'ajuster l'orbite de la Station spatiale.

Ce vaisseau cargo de 20 tonnes est en mesure de naviguer de manière autonome et de s’amarrer automatiquement à la Station spatiale avec une précision supérieure à six centimètres.

Une fois amarré et grâce à ses puissants moteurs, l'ATV européen procède au rehaussement orbital de la Station, contrant ainsi l'effet de la traînée atmosphérique qui provoque la perte progressive d'altitude de la Station. L'ATV peut également déporter la Station afin d'éviter toute collision potentielle avec des débris spatiaux. Il assure aussi le contrôle d’attitude lorsqu’un autre vaisseau s’approche de la Station.

L’ATV reste amarré à la Station pendant une durée de six mois maximum, période durant laquelle il sert de module pressurisé. Au terme de sa mission, le vaisseau procède au désamarrage et quitte la Station avec plusieurs tonnes de déchets à son bord. Le voyage retour de l’ATV s’achève par une rentrée contrôlée, mais destructive, dans l’atmosphère terrestre.

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au service de la station spatiale internationaleL’ATV est un véhicule de service. Avec sa grande capacité, il est capable d’approvisionner la Station spatiale internationale en ressources essentielles. Le vaisseau est la contribution en nature de l’Europe à sa part des coûts opérationnels de l’avant-poste orbital.

Les origines du programme aTv Sous l'égide de l'ESA, l'industrie européenne s'est intéressée dès 1987 au projet de construction d'un véhicule de ravitaillement automatique. Au début des années 1990, l'ESA a commencé à participer à des études communes avec la NASA et les Russes afin de définir les missions de l'ATV.

C'est en 1995 que l'Europe donna son aval officiel au programme de développement de l'ATV. Au début, l'équipe de production ne comptait pas plus d’une demi-douzaine de personnes.

Grâce à l'ATV, l'ESA a obtenu l'autorisation de rallier la Station spatiale avec ses propres systèmes de transport spatial. L'accès indépendant à l'avant-poste orbital est un important aspect politique et opérationnel, ainsi qu'un atout financier dans la participation aux coûts opérationnels de la Station.

polyvalence

Vaisseau spatial Remorqueur spatial

Stockage spatial

Fret Rehaussement

Pour les astronautes : nourriture, eau, gaz respirable, vêtements

Pour la Station spatiale : ergols, matériel de recherche, pièces détachées

Ajustement d’orbite, Évitement des débris spatiaux, Contrôle d’attitude

Module supplémentaire pour l’équipage Élimination des déchets

atv

↑ La Station spatiale internationale tourne autour de la Terre à une altitude d’environ 400 km

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Le saviez-vous?• La Station est plus grande qu’une maison de cinq chambres, possède

deux cabinets de toilette, une salle de gym et une baie vitrée à 360 degrés baptisée la Coupole.

• Par temps clair, la Station spatiale internationale est visible à l’œil nu depuis quasiment partout sur Terre, au lever ou au coucher du Soleil.

• Les véhicules non habités utilisés pour ravitailler la Station spatiale sont l’ATV européen, les véhicules Progress russes, le HTV japonais, le Dragon américain et un second véhicule commercial américain, le Cygnus.

• La construction en orbite de la Station a démarré en 1998. Elle est habitée en permanence depuis 2000. Aucune autre station spatiale n’a jamais été habitée aussi longtemps.

• Plus de 130 vols habités et 170 sorties dans l’espace ont été nécessaires pour construire la Station et en assurer la maintenance.

NAS

A

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8

Antennes GPS

Système de protection contre les micrométéorites et les

débris orbitaux

8 bâtis de charge utile pour le stockage des

équipements

Suiveur stellaire

Système d’amarrage

Réservoirs d’ergols

Les modules de l’atv

1 Module de fret Transporte l’ensemble de la charge utile de

ravitaillement vers la Station. Peut livrer près de sept tonnes de cargaison sèche et liquide.

2 Module d’avionique Abrite le « cerveau » de l’ATV, avec des composants

critiques tels que ses ordinateurs, ses gyroscopes, les systèmes de navigation et de commande, ainsi que l’équipement de distribution de puissance et de communication.

3 Module de propulsion Rehausse la Station et accomplit des manœuvres

pour éviter toute collision potentielle de la Station avec des débris spatiaux. Les propulseurs du vaisseau doivent pouvoir le guider jusqu’à la Station, mais également l’en éloigner à la fin de sa mission.

ESA—

I. B

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Description du vaisseau cargo

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Tuyères des 4 moteurs principaux

28 propulseurs de contrôle d’attitude et de freinage

Panneaux solaires

Équipement d’avionique

Cuves d’eau et de gaz

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propulsé dans l'espace• Ariane 5 mesure 52 mètres de haut, l’équivalent d’un

immeuble de 15 étages.

• À son décollage, Ariane 5 pèse plus de 760 tonnes,

l’équivalent de 500 automobiles.

• Ariane 5 amène l’ATV à une orbite circulaire de 260 km, soit

20 fois plus haut que l’altitude de croisière d’un avion

transportant des passagers.

automation cosmique• • UnsuiveurstellaireassociéàunrécepteurGPSest

l'équivalent moderne des techniques

de navigation ancestrales.

• L’ATV s’amarre à la Station spatiale en touchant une

cible de 60 cm de large avec une précision de 6 cm,

le tout en orbitant autour de la Terre à une vitesse de

28 000 km/h et à une altitude de près de 400 km.

• L’ATV fonctionne à plein régime avec les 4800 W générés

par ses quatre ailes solaires,

une quantité d’électricité supérieure à celle utilisée

par un chauffe-eau domestique.

• Son logiciel compte 450 000 lignes de code, ce qui

en fait le logiciel le plus complexe jamais développé par l'ESA.

rehaussement orbital de la station• La Station spatiale internationale perd

50 à 100 m d’altitude par jour.

• L’ATV Johannes Kepler, deuxième véhicule de la série,

détient le record du plus important rehaussement

spatial depuis les missions Apollo sur la Lune, avec

40 km d’une traite.

• Propulsion mixte. L'ATV compte 32 propulseurs:

4 moteurs principaux et 28 micro-propulseurs de contrôle

d’attitude et de freinage.

• Le système de propulsion comprend également

68 vannes électriques, 84 capteurs de pression

et près de 200 sondes thermiques et réchauffeurs.

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DraGOnEn mai 2012, SpaceX entrait dans l'histoire avec son vaisseau Dragon, premier véhicule commercial à rallier la Station spatiale internationale. De tous les véhicules non habités qui desservent la Station spatiale, Dragon est le seul vaisseau cargo capable de revenir sur Terre avec des équipements et des échantillons scientifiques.

L’aTv de tous les records • CetATVestlepluslourdvaisseauspatial

jamais lancé par l’ESA sur une fusée Ariane.• Ilpeuttransportertroisfoisplusdecharge

utile que les vaisseaux russes et près de 25% de plus que le HTV japonais.

• Ilpossèdelaplusimportantecapacitéderehaussement de tous les véhicules ralliant la Station spatiale.

Livraisons dans l’espace Opérateur

Longueur (en mètres)

Premier lancement

Masse maximale au décollage, t

charge utile, t

esa

9.8

2008

20.6

7.7

spaceX

6.1

2010

10.2

3.3

cYGnusCygnus est le cinquième vaisseau non habité dans l’histoire des vols dans l’espace à ravitailler la Station, et le deuxième véhicule à avoir été développé par une société privée (Orbital Sciences).

Orbital sciences corp.

3.7

2014

6

2 - 2.7

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en quoi l’aTv se distingue-t-il des autres vaisseaux?Ce vaisseau polyvalent se démarque par au moins deux aspects : sa flexibilité et sa précision.

Les besoins de la Station ne cessent d'évoluer et des requêtes de dernière minute sont souvent émises par le Centre de contrôle de la mission, les astronautes et les scientifiques. L'ATV est compatible avec diverses charges utiles, ce qui permet d'adapter la quantité de cargaison sèche, d'eau, de gaz et d'ergols à chaque mission.

De plus, le vaisseau offre une capacité de charge de dernière minute. Un palan spécial à plateforme rotative permet de charger le module pressurisé de l'ATV dans ses moindres recoins avec toute sorte de fret, qu'il s'agisse de sacs lourds ou de colis personnels adressés à l'équipage, et ce au cours de la semaine précédant son lancement. Cette particularité permet une plus grande flexibilité lorsque l’ATV est déjà installé sur son lanceur Ariane 5.

L'excellence opérationnelle de l'ATV en orbite repose sur sa précision. Ses systèmes de navigation ultra perfectionnés guident le vaisseau cargo sur une trajectoire précise vers son rendez-vous avec la Station spatiale. L'amarrage du quatrième ATV avait été si précis que le vaisseau était à seulement 11 mm du point de contact lorsqu'il a touché le module de service russe de la Station, atteignant sa cible sans même toucher le cône d'amarrage destiné à guider les vaisseaux moins précis.

Le niveau d'autonomie élevé de ce vaisseau européen particulièrement complexe lui permet de naviguer par lui-même et de contrôler ses fonctions automatiques de rendez-vous. Hormis les vaisseaux russes et chinois, l'ATV est le seul véhicule qui maîtrise l'amarrage automatique. Tous les autres véhicules sont amarrés à la Station spatiale au moyen de bras robotisés.

HTvLe vaisseau cargo japonais Kounotori, également appelé HTV, transporte près de cinq tonnes de ravitaillement, équipement scientifique et pièces détachées vers la Station spatiale internationale. Contrairement au vaisseau russe non habité Progress et à l'ATV européen, ce vaisseau peut transporter à la fois du fret pressurisé et non pressurisé.

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9.8

2009

16.5

6

PrOGressProgress est le vaisseau cargo non habité affichant les plus longs états de service. Il ravitaille toutes les stations spatiales en carburant et autres vivres et fournitures depuis 1978. Le Progress-M effectue trois à quatre vols par an vers la Station spatiale, transportant plus de deux tonnes de ravitaillement à chaque fois. Sa taille et sa forme sont quasiment identiques à celles d’un Soyouz, et il utilise les mêmes ports d’amarrage.

roscosmos

7.2

1978

7.3

2.4

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→ un franc succès

↑ Ingénieurs européens supervisant l'assemblage du module de fret de l'ATV et de son module d'avionique

ESA—

S. C

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ja

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Depuis son voyage inaugural en avril 2008, le véhicule de transfert automatique joue un rôle crucial dans le ravitaillement de la station spatiale. après cinq missions d'affilée, le cargo spatial européen s'impose comme un pilier de la logistique de la station.

Cette série d'ATV assoit la réputation de fiabilité de l'Europe dans le domaine du transport spatial. L'un des éléments clés de cette réussite réside dans la flexibilité: l'ATV est amélioré un peu plus après chaque mission et adapte sa cargaison aux besoins de la Station.

L'ESA et l'industrie européenne ont travaillé main dans la main pour que les ATV soient à la hauteur de cet effort spatial. Le programme a permis de développer d'importantes fonctions du véhicule orbital, allant de l'amarrage autonome de haute précision aux opérations de vol libre. De nouvelles procédures et des formations spécifiques aux situations imprévues ont permis de renforcer les fonctionnalités opérationnelles des ATV.

Le vaisseau le plus innovant jamais développé en Europe est également le seul véhicule de desserte de la Station spatiale qui fonctionne dans un cadre trilatéral. En effet, l'Europe, la Russie et les États-Unis coopèrent étroitement pour garantir le succès des missions ATV.

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2978 855 100 2622

cargaison totale : 7100 kg

5605 0 100 1605435

2978 855 100 2622

aTv Johannes Kepler

16/02/2011 21/06/2011 126 Plus important rehaussement depuis les missions apollo vers la LunePremière fois qu'un astronaute européen accueille l'aTv sur la station spatialeDeux astronautes européens à l'intérieur de l'aTv : Paolo nespoli et roberto vittoriexpérience Geoflow ii5

cargaison totale: 4575 kg

3235 285 20 1150

aTv Jules Verne

09/03/2008 29/09/2008 205 Premier rendez-vous et amarrage automatiques d’un véhicule européen61

présentation des atv

LÉGenDe

LancementDésorbitationJours dans l’espace records anecdote charge utile scientifique rehaussements

Manœuvres d’évitement de débris ergols eauGazcargaison sèche cargaison de dernière minute

cargaison totale: 6555 kg

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cargaison totale: 6590 kg

3440 570 100 24891109

cargaison totale: 6595 kg

4206 285 100 2200592

aTv edoardo amaldi

23/03/2012 04/10/2012 196 Plus longue phase d'amarrage à la station spatiale : 184 jours1ère fois qu'un véhicule est lancé un an à peine après son prédécesseur Pompe de contrôle des fluides permettant le recyclage des urines en eau potablecarreaux spéciaux pour altea-shieldLaboratoire de recherche biologique Biolabvivres et kits de collecte d’urine pour l’étude des bilans énergétiques 9

aTv Georges Lemaître

25/07/2014Plus lourd vaisseau jamais lancé par une ariane 5 : 20 275 kgŒuvre artistique Météorite «campo del cielo»expérience de rentrée à un angle peu prononcé (reBr-W, i-Ball, Buc)Lévitateur électromagnétiqueDémonstrateur de rendez-vousPompe de contrôle des fluides permettant le recyclage des urines en eau potable

aTv albert einstein

05/06/201302/11/2013 151 amarrage à la station le plus précis jamais réaliséPremières images de la rentrée de l’aTv prises depuis l’espace Trousse à outils réalisée par imprimante 3Dunité d’expérimentation fasesnouveau microscope pour le BiolabPrototype de cartouchesvivres et kits de collecte d’urine pour l’étude des bilans énergétiques 6

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↑ Lancement. Le lancement est l'un des moments les plus délicats d'une mission. Les ATV sont lancés sur orbite depuis le port spatial européen de Kourou, en Guyane française. L'ATV Georges Lemaître, d'une masse de 20 275 kg, est à ce jour le vaisseau le plus lourd placé sur orbite par une fusée Ariane.

↑ Amarrage. Sur les 250 derniers mètres avant la rencontre avec la Station spatiale, le système sophistiqué de rendez-vous spatial automatique de l'ATV active les capteurs d’un vidéomètre, qui analysent des faisceaux laser. En dépit de sa masse de plus de 20 tonnes, le vaisseau cargo arrive à manœuvrer et à se positionner à quelques centimètres près.

constantes améliorationsLe voyage inaugural de l'ATV Jules Verne a marqué le premier rendez-vous et amarrage d'un vaisseau européen à l’occasion d'une mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale. Depuis, des améliorations n'ont cessé d'être apportées.

Après cette première mission, les analyses d'après-vol ont préconisé 130 recommandations techniques. Une trentaine d'entre elles ont été intégrées à la conception des ATV suivants. Les équipes ATV répètent cet exercice après chaque mission et s'accordent sur les corrections et solutions à apporter. Les partenaires et les différents acteurs passent ensemble en revue les mesures recommandées.

Le défi consiste à mettre le vaisseau à niveau pour la mission suivante, tout en gérant un manifeste de fret qui ne cesse de changer. Les délais ajoutent à la pression, obligeant les chaînes de production et d'intégration en Europe à tourner à pleine capacité.

L'ATV Johannes Kepler était la première unité de production. D'un véhicule unique en son genre, l'ATV est devenu un habitué des vols dans l'espace, avec un lancement programmé chaque année. En général, les équipes disposent de six mois entre la fin d'une mission et le lancement de l'ATV suivant, ce qui laisse très peu de temps pour intégrer les mises à niveau requises.

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Moments forts de l’atv

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↑ Rendez-vous. Après le lancement, un système de navigation ultra sophistiqué guide l'ATV sur une trajectoire précise vers son rendez-vous avec la Station spatiale. L'ATV Jules Verne est le premier véhicule européen ayant procédé à un rendez-vous automatique. Sur cette image, l'ATV Edoardo Amaldi est en vol libre sur le fond noir de l'espace, avec ses propulseurs activés.

↑ Rentrée. Chaque mission ATV se termine par la désintégration du vaisseau par combustion dans l’atmosphère au-dessus d’une zone non habitée de l’océan Pacifique. Le cinquième et dernier véhicule de transfert automatique transportera plusieurs instruments destinés à fournir de précieuses données sur la rentrée des vaisseaux dans l'atmosphère terrestre.

Ce rythme soutenu a eu le mérite de renforcer la communication et l'efficacité au sein des équipes ATV. Les ingénieurs chargés de développer le matériel ont la satisfaction de voir leur travail rapidement concrétisé et envoyé dans l'espace. La nature du programme ATV leur permet de vérifier les résultats finaux et de rechercher de nouvelles solutions.

Pannes électriques, mât de l'antenne de communication bloqué, couvertures thermiques détachées et ventilateurs récalcitrants, tous les ATV ont connu leur lot de défaillances qui n'ont cependant jamais mis en péril le bon déroulement des missions.

Les véhicules de transfert automatique sont d'une conception très fiable. Le mot d'ordre est Sécurité, et cette notion régit toutes les opérations. Lors de l'amarrage, au moins trois barrières de sécurité sont prévues pour protéger la Station spatiale internationale et son équipage.

Dans les versions plus récentes des ATV, il est possible d’embarquer des cargaisons au dernier moment. L'une des nouveautés les plus appréciées au sol a été l'appareil de levage LCAM (de l'anglais «Late Cargo Access Means»). Une nouvelle plateforme permet d’atteindre tous les recoins du module pressurisé, même lorsque l’ATV est sur son lanceur. Le palan, doté d'un bras télescopique, permet de charger des sacs plus lourds et plus volumineux en fonction des besoins de la Station.

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NAS

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A/N

ASA

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L’esprit d’équipeRien de tel que des défis à répétition pour bâtir un solide esprit d'équipe. Les collaborateurs de ce projet sont passionnés par leur travail, qu’ils qualifient souvent de plus belle expérience de leur carrière.

Il émane un véritable sens de la coopération de toutes les équipes participant au projet ATV. Face à des délais aussi courts, l'esprit d'équipe est ce qui a permis le succès que l'on connaît.

Si les phases de navigation, de vol et d’amarrage de l’ATV sont automatisées, une assistance au sol reste cependant nécessaire. Pendant sa mission, le vaisseau spatial est surveillé et commandé par le Centre de contrôle de l’ATV (ATV-CC), dont les équipes travaillent jour et nuit en coordination avec les autres centres de contrôle en Russie et aux États-Unis. L'ATV-CC est chargé de la direction des opérations en vol et de la coordination des ressources au sol. La moindre commande est exécutée avec l'accord des partenaires à la Station spatiale.

site de lancementKourou, Guyane française

centre de contrôle de la mission (nasa)Houston, États-Unis

centre de contrôle de l’aTvToulouse, France

station de White sandsNouveau Mexique, États-Unis

centre de contrôle de columbusOberpfaffenhofen, Allemagne

centre de contrôle russe de la missionKorolev, Russie

Trois agences spatiales, trois cultures de travail différentes. La nature trilatérale de ce véhicule spatial complexe oblige à faire preuve d’ouverture d’esprit. Le projet ATV a permis de développer des méthodes communes pour concevoir, construire et contrôler ce véhicule spatial. fabriqué en europeSi les véhicules de transfert automatique tiennent leur nom de grands scientifiques et visionnaires européens, ce n'est pas une coïncidence. Ces vaisseaux portent le nom d'hommes illustres afin de souligner les liens profonds qui unissent l'Europe et les domaines de la science, de la technologie et de la culture.

Le projet ATV fait appel à l'expertise de dizaines d'entreprises et de milliers de techniciens et ingénieurs répartis partout en Europe. Chaque vaisseau est la formidable concrétisation d'une coopération industrielle complexe qui va au-delà des agences, des entreprises et des frontières.

C'est grâce à la compétence des collaborateurs de l'ESA et des industries européennes que le développement d'une technologie et de systèmes spatiaux aussi avancés a été possible. Airbus DS est le principal maître d'œuvre pour la production du véhicule. Supervisant plus de 30 sous-traitants et près de 2 000 collaborateurs, il intègre tous les sous-systèmes qui proviennent d’une dizaine de pays européens.

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Arianespace, la première entreprise commerciale de transport spatial au monde, a développé le lanceur Ariane 5 ES spécialement pour l'ATV, avec un étage supérieur réallumable. Pendant leurs missions, les ATV sont surveillés et commandés par le Centre de contrôle de l’ATV, en France, dont les équipes travaillent jour et nuit en coordination avec les autres centres de contrôle en Russie et aux États-Unis.

L'ATV n'est pas un projet exclusivement européen. Il implique la participation d'entreprises russes chargées de construire le mécanisme d'amarrage, le système de ravitaillement en ergols et l’électronique. Plusieurs entreprises américaines sont également chargées de la fabrication des cibles vidéo, de l'éclairage et d’éléments de propulsion.

Le phénomène du blogLe blog de l’ESA dédié aux missions ATV rencontre un franc succès. C’est une source d’information extrêmement appréciée. De nombreux sites publient des liens vers le blog ATV, qui est cité par des médias de renom et sur un grand nombre de sites spécialisés, notamment les réseaux sociaux.

Avec, depuis 2010, près de 621 000 pages visitées, sans compter des millions de visualisations de contenus associés à la page Facebook de l'ESA, le succès de sa formule n’est plus à prouver. Sa ligne éditoriale accessible et informelle - avec des citations, des interviews, des vidéos et des commentaires - contribue largement au succès de cet outil de communication de l’ESA.

Ce blog s’est imposé comme une source faisant autorité pour l’actualité et les données relatives aux missions en cours. Même les chefs de mission ATV répondent directement aux internautes !

Depuis 2013, l'ATV s'est invité sur Twitter via le compte, très apprécié, @esaoperations. Ce compte a généré 35 millions de vues grâce au fil d'actualité et aux mises à jour postées en temps réel depuis Kourou, le Centre de contrôle de l'ATV et la Station spatiale internationale.

Tous les aspects de la mission sont abordés, de la campagne de lancement aux phases d’amarrage et de rentrée atmosphérique, en passant par la formation des astronautes et le décollage depuis le port spatial. Le blog est actualisé en temps réel durant les phases les plus importantes de la mission. Il est particulièrement consulté pendant les heures de haute fréquentation et a été visité par plus de 23 000 lecteurs, en seulement 10 heures, au moment de l'amarrage de l'ATV Edoardo Amaldi.

blogs.esa.int/atv/

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→ atv GEORGES LEMAÎTRE

↑ Dernières vérifications sur les ailes solaires conçues pour le véhicule de transfert automatique de l'ESA

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Le vaisseau européen entamera son cinquième et dernier voyage vers la station spatiale internationale en transportant à son bord plus d'eau et de cargaison sèche que n'importe quelle autre mission aTv à ce jour. Baptisé Georges Lemaître, célèbre astronome et cosmologue belge, l'aTv devrait décoller cet été de Kourou, en Guyane française, à bord du lanceur ariane 5.

Dans la droite ligne de ses prédécesseurs, l'ATV Georges Lemaître est prêt à accomplir sa mission de ravitaillement de l'équipage en vivres, eau, oxygène et matériel de recherche. Au cours des six mois pendant lesquels il restera amarré à l'avant-poste orbital, l'ATV ajustera également l'orbite de la Station spatiale.

Le dernier ATV de la série emportera près de 6,6 tonnes de fret. Si l'ATV Georges Lemaître transportera à son bord pas moins de 2 620 kg de cargaison sèche (un record), la quantité d'ergols destinés au rehaussement orbital de la Station sera, quant à elle, inférieure à la normale. Pour la première fois, les trois cuves d'eau du cargo spatial seront entièrement remplies, pour un total de 850 litres.

Le vaisseau livrera également du matériel essentiel pour les recherches scientifiques réalisées sur la Station spatiale. À son bord se trouveront plusieurs unités destinées au lévitateur électromagnétique qui permet de fondre et de solidifier des échantillons métalliques qui flottent librement en raison de l'apesanteur régnante.

L’expérience acquise avec l'ATV Georges Lemaître pourrait favoriser le développement d’outils pour un rendez-vous avec un corps non-coopératif tel qu’un astéroïde ou des débris spatiaux. Ce véhicule servira de banc d’essai pour une série de prototypes de capteurs optiques avec ralliement de cibles, basés sur une caméra infrarouge à longue portée et un capteur d’imagerie 3D à courte portée.

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Les missions ATV se suivent mais ne se ressemblent pas et les équipes ne se reposent jamais sur leurs lauriers. Si les enseignements tirés des missions précédentes leur permettent de maîtriser le fonctionnement complexe des véhicules, elles n'en restent pas moins vigilantes.

L'astronaute de l'ESA Alexander Gerst sera le membre d’équipage chargé de surveiller l’ATV Georges Lemaître à son approche de la Station, même si le véhicule de 20 tonnes manœuvrera tout seul et s'amarrera automatiquement. Une fois amarré, l’ATV servira de module additionnel pour les astronautes à bord.

À la fin de sa mission, rempli de plusieurs tonnes de déchets (eaux usées, matériels, équipements), le véhicule se désolidarisera de l'avant-poste orbital. Ce sera alors l'astronaute de l'ESA Samantha Cristoforetti, laquelle aura entretemps rejoint la Station spatiale internationale, qui supervisera le désamarrage.

Un ensemble de caméras et de capteurs enregistrera de nombreuses données lors de la rentrée de l'ATV Georges Lemaître dans l'atmosphère terrestre, alors que l'ATV suivra une trajectoire moins prononcée. Ces informations faciliteront la désorbitation de la Station spatiale le moment venu.

T + 00:00:00

Décollage

T + 00:02:18

séparation du premier

étage

T + 00:03:29

Largage de la coiffe

T + 00:09:01

séparation du deuxième

étage

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Destination: la station spatiale internationale

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Données principalessite de lancement Kourou, Guyane françaiseDate du lancement 25 juillet 2014Lanceur Ariane 5 ESamarrage 12 août 2014 Désamarrage Décembre 2014 / Janvier 2015

aTv-5Diamètre 4,5 m Longueur 9,8 m Masse totale du véhicule 12 039 kg Taille panneaux 22,3 msolaires déployés

Lanceur ariane 5 esHauteur 50,5 mDiamètre 5,4 mMasse au décollage 760 tonnescharge utile après le lancement 19,8 tonnes

Les dates de lancement et d’amarrage peuvent changer.

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Rendez-vous et amarrage

Jusqu’à deux semaines

Période d’amarrage

Jusqu’à six mois

Georges Lemaître: génie belge et origine de l’univers

Lorsque Georges Lemaître est né en 1894 à Charleroi, en Belgique, la plupart des scientifiques pensaient que l’Univers n’avait pas de commencement et qu’il était immuable. Cet astronome, professeur de physique et prêtre catholique, a été le premier à émettre l'hypothèse que le monde avait un commencement précis, et qu’à l’origine la matière et l'énergie étaient concentrées en un point unique. La théorie du Big Bang était née.

Il a apporté une série de solutions aux équations de la relativité d’Einstein décrivant un univers en expansion plutôt qu’un univers statique, et a donné la première estimation observationnelle de la constante de Hubble.

Georges Lemaître a contribué toute sa vie au progrès scientifique. Il a étudié les rayons cosmiques et a travaillé sur le «problème des trois corps», en cherchant à décrire mathématiquement le mouvement de trois corps s’attirant mutuellement dans l’espace. Il est mort dans la ville belge de Louvain, en 1966, à l’âge de 71 ans.

attention, débris ! Micrométéorites et débris spatiaux sont pris très au sérieux : avec une vitesse pouvant atteindre 72 km/seconde, le moindre éclat de peinture sèche pourrait provoquer un impact sérieux. L'ATV possède un bouclier métallique qui lui sert de pare-chocs et empêche tout corps étranger d'endommager le matériel critique.

Si les télescopes et les radars sur Terre venaient à détecter la moindre menace, le système de propulsion de l'ATV permettrait d'ajuster l'orbite de la Station et d'exécuter une manœuvre d’évitement de débris. Ces manœuvres, essentielles pour la sécurité de la Station et de l'équipage, requièrent généralement des heures de planification.

Les collisions avec des débris spatiaux restent rares. Le protocole d’évitement de débris est activé uniquement lorsque la probabilité de collision est supérieure à 1 sur 100 000. L'ATV Jules Verne avait exécuté l'une de ces manœuvres en 2008 afin d'éviter des débris provenant d'un satellite hors service.

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Phases principales de la missionDurant un vol d’ATV (du lancement à l’amarrage, puis du désamarrage à la rentrée), une équipe dédiée de 60 personnes contrôle toutes les procédures. Plus de 5 000 commandes peuvent être envoyées à l’ATV qui, à son tour, peut transmettre jusqu’à 35 000 paramètres de télémétrie.

Un tel flux d’informations requiert plusieurs systèmes de télécommunication et impose une communication constante entre l’ATV-CC, les centres de contrôle de la mission (à Houston et à Moscou) et la Station spatiale internationale.

LancementLe lanceur Ariane  5 de 760  tonnes décollera de Kourou en Guyane française.

séparation du lanceur Une heure environ après le lancement, l’ATV se séparera de l’étage supérieur de la fusée. Son système de navigation de haute précision guidera le vaisseau cargo vers son rendez-vous avec la Station spatiale.

Phase de vol libreL'ATV Georges Lemaître prendra son temps pour rejoindre la Station. Tandis qu’un suiveur stellaire identifiera les différentes constellations dans le ciel pour déterminer l'orientation du vaisseau cargo, un récepteur GPS permettra de calculer sa position. Les ATV peuvent rester en vol libre dans l'espace au maximum pendant huit semaines, mais la mission ATV-5 prévoit un temps de vol libre d'environ deux semaines, ce qui inclura une manœuvre de contournement de la Station spatiale destinée à tester les prototypes de capteurs optiques.

Préparation d’approcheUne séquence précise d’allumage des moteurs amènera l’ATV jusqu’à un point d’arrêt à 30 km de la Station spatiale, à partir duquel le vaisseau se mettra dans l’alignement de la Station et poursuivra sa trajectoire vers elle.

approche finaleSur les 250 derniers mètres, le système de rendez-vous spatial automatique de l’ATV activera ses capteurs, semblables à l’œil d’un vidéomètre, afin de calculer la distance, la vitesse et l’angle par rapport au port d’amarrage du module russe Zvezda.

rendez-vous et amarrageEn dépit de sa masse de 20  tonnes environ, le vaisseau cargo peut manœuvrer et s’amarrer à la Station spatiale internationale en trois heures et demie avec une précision qui dépasse 6 centimètres.

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Paré pour sa dernière tournéePour son dernier voyage, l’ATV-ravitailleur européen emporte à son bord une grande variété de fret. Habitée en permanence depuis l’an 2000, la Station spatiale internationale a besoin, pour elle-même comme pour son équipage, d’être régulièrement ravitaillée.

eau Il existe deux types d'eau potable sur la Station spatiale internationale. Les Russes et les Américains ajoutent différents agents pour prévenir la propagation bactérienne dans l'eau potable, à savoir des ions d'argent ou de l'iode. L'ATV remplit les cuves russes avec de l'eau provenant d'une source riche en minéraux naturels située à proximité de Turin, en Italie. Le vaisseau spatial livre également la pompe de contrôle des fluides, pièce centrale du système de recyclage des urines en eau potable, qui est un élément essentiel des systèmes de soutien-vie de la Station.

Gaz L’ATV Georges Lemaître peut transporter différents types de gaz  : oxygène, air et azote. L’oxygène permet d’augmenter la pression dans la Station, tandis que l’air, composé à 21 % d’oxygène, sert en général après les sorties dans l’espace, pour une rapide pressurisation.

ergolsDe tous les vaisseaux ravitailleurs de la Station spatiale, l’ATV est celui qui peut livrer la plus grande quantité de carburant. La livraison d'ergols est au cœur de la mission de l'ATV Georges Lemaître : sa principale charge utile est composée de près de trois tonnes de carburant, dont la majeure partie est destinée à rehausser la Station. Près d'un tiers servira à approvisionner les cuves de carburant russes de l'avant-poste orbital, ce qui permettra à la Station d'exécuter elle-même son contrôle d'attitude et ses rehaussements lorsqu'aucun véhicule n'y sera amarré.

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aide à la propulsion: 2118 kg ergols de ravitaillement: 860 kgeau: 855 kg Gaz: 100 kg

↑ La cargaison de l'ATV comprend des vivres

↑ L'astronaute de l'ESA André Kuipers examine une bulle dans une goutte d'eau

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fournitures de laboratoire LévitationLe lévitateur électromagnétique permet de réaliser des expériences uniques de fonte et de solidification d'échantillons métalliques sans conteneurs. L'ATV transporte plusieurs unités qui doivent permettre à cet instrument de fonctionner à une température pouvant atteindre 2 000 °C.

un œil sur la stationGrâce à de nouvelles technologies de navigation, il sera possible d’observer la Station depuis différents angles et amplitudes, en vue de concevoir des capteurs

plus performants pour les futurs rendez-vous avec une station spatiale ou un astéroïde. Quelques jours avant de s'amarrer, l'ATV Georges Lemaître effectuera une manœuvre de contournement de la Station afin de prendre le plus de clichés possible à l'aide de caméras spéciales et d'un capteur 3D à courte portée installé sur le cône avant du vaisseau.

L'heure de la destructionLes données transmises par le dernier vaisseau cargo de la famille des ATV de l’ESA contribueront au chapitre final de la Station spatiale. En raison de la taille de l'avant-poste orbital, le risque de voir certains de ses fragments rebondir dans l'espace n'est pas exclu. Ces fragments sont renvoyés par l'atmosphère terrestre, tels de petites pierres plates ricochant sur la surface de l'eau. Jusqu'à maintenant, et dans un souci de réduire la surface de collision avec l'atmosphère terrestre, les ATV effectuaient leur rentrée en empruntant un angle très prononcé. L'ATV Georges Lemaître effectuera une rentrée selon un angle peu prononcé. Trois expériences différentes (désignées sous les appellations REBR-W, IBall et BUC) transmettront de précieuses informations sur la désintégration, ce qui sera très utile pour les futures rentrées.

↑ Éléments du lévitateur électromagnétique ↑ Enregistreur de rentrée

↑ Capteurs optiques de rendez-vous

↑ L'astronaute de l'ESA André Kuipers examine une bulle dans une goutte d'eau

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Le chant du cygneL'ATV Georges Lemaître restera amarré à la Station spatiale internationale en tant que module pressurisé pendant une durée maximale de six mois. Au terme de sa mission de ravitaillement, le véhicule européen quittera la Station en emportant avec lui jusqu’à six tonnes de déchets. Ce dernier voyage d’un ATV se conclura par une désintégration, avec une rentrée contrôlée dans l’atmosphère terrestre qui sera opérée à un angle moins prononcé que d'ordinaire.

Durant la phase d’amarrage, les astronautes déchargeront progressivement la cargaison de l’ATV, qu’ils remplaceront par des déchets liquides et solides afin de faire de la place dans la Station. Une fois toute la cargaison transférée et les opérations de rehaussement orbital terminées, l’ATV Georges Lemaître sera prêt pour le départ.

Le vol du retour démarrera par l'allumage des propulseurs qui éloigneront l'ATV de la Station. Environ 24 heures plus tard, l'ATV se disloquera puis se désintégrera par combustion dans l'atmosphère, au-dessus d’une zone non habitée du sud de l’océan Pacifique.

L'ATV Georges Lemaître rendra un dernier service avant de disparaître complètement. Son grand plongeon différera de celui des précédentes missions ATV. En effet, ses moteurs procéderont à sa désorbitation selon une trajectoire de vol peu prononcée. Cet angle de rentrée permettra de mieux préparer la fin de vie de la Station spatiale. Si la date n’en a pas encore été arrêtée, les ingénieurs étudient d'ores et déjà la stratégie de rentrée à adopter pour la Station.

Le chant du cygne de l'ATV sera donc attentivement suivi, par une belle nuit sans lune. Avec une caméra de la Station survolant la trajectoire de rentrée de l'ATV, les trois expériences embarquées sur celui-ci et des télescopes au sol, la fin de mission de ce dernier vaisseau cargo sera la plus enregistrée.

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L’art jusque dans l’espace L’ATV Georges Lemaître transportera à son bord une œuvre artistique spatiale, renvoyée à ses origines cosmiques. Une réplique d’une météorite de Campo del Cielo qui s’est échouée sur Terre il y a plus de 5 000 ans, retournera dans l’espace à bord du vaisseau cargo européen. Cette météorite de 4,5 milliards d'années a été moulée, fondue et coulée par l'artiste Katie Paterson. Ce processus a permis de conserver la forme originale de ce fragment de roche spatiale.

↑ Rentrée atmosphérique de l'Automated Transfer Vehicle en vue de artiste ESA—

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→ L’avenir

↑ Orion, le véhicule de la NASA, utilisera un module de service construit en Europe et doté de la technologie dérivée de l'ATV de l'ESA

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après avoir assuré son rôle de ravitailleur de la station spatiale internationale, l'aTv, vitrine des compétences spatiales européennes, aura une seconde vie. La forme distinctive du vaisseau, avec ses ailes en X, ne disparaîtra pas de l'histoire de l'espace.

L’ESA étudie actuellement le développement de son successeur, un module de service dérivé de l’ATV qui assistera le vaisseau spatial Orion de la NASA. Ce véhicule permettra aux astronautes de s’aventurer plus loin que jamais dans l’espace.

Héritage légué par l’aTvLa durée, les ressources assignées et la complexité technique du programme ATV n'ont pas leur égal dans l'histoire spatiale européenne. Les enseignements tirés de la construction et de l'exploitation des vaisseaux-cargos ont permis d'accumuler un savoir-faire considérable. L'ESA étudie déjà les voies permettant d'exploiter cette expertise et ces technologies pour les futures applications spatiales.

Le succès des ATV repose sur près de deux décennies de partenariat international. Cette expérience inestimable, caractérisée par une coopération étroite entre les différentes équipes et cultures scientifiques, ouvre la voie à des futurs projets conjoints dans le domaine de l’exploration spatiale humaine.

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Le vaisseau spatial européen a été conçu pour être flexible et servir de base au développement de nouveaux véhicules spatiaux. Les technologies mises au point pour les ATV pourraient parfaitement être appliquées à des missions automatisées, comme des missions de contrôle des débris spatiaux ou des missions de maintenance destinées à d'autres vaisseaux en orbite. L'ATV pourrait aussi devenir un laboratoire en vol libre non habité, voire un remorqueur spatial transportant des tonnes de fournitures vers les orbites lunaires et martiennes.

La série de vaisseaux ATV touchant à sa fin, l'ESA a dû faire un choix : construire un sixième vaisseau ou développer un nouveau modèle. La balance a pesé en faveur d'une évolution tournée vers l'avenir. L'ESA a commencé à étudier les options de construction d'un nouveau vaisseau conjointement avec la NASA. Le véhicule en question reprendrait des technologies de l'ATV, celles-ci ayant fait leurs preuves au cours des différentes missions ATV.

Des entreprises américaines ont déjà repris à leur compte des technologies léguées par l'ATV. Le véhicule commercial Cygnus, construit par Orbital Sciences, utilise les systèmes ATV pour ses missions vers la Station spatiale. L'industrie européenne bénéficie quant à elle de l'activité supplémentaire générée par Cygnus.

Quitter l’orbite terrestreL'ESA est prête à relever les nouveaux défis du transport spatial. Ainsi, un module européen propulsera la capsule Orion de la NASA jusqu'à la Lune et au-delà.

Il s’agira de la première collaboration entre l’ESA et la NASA concernant un véhicule de transport d’équipage allant au-delà de l’orbite terrestre basse. La livraison du module de service d’Orion constituera le reste de la contribution en nature de l’ESA au partenariat de Station spatiale. Ce projet permet à l'industrie européenne d'exploiter des technologies dérivées de l'ATV tout en

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réduisant considérablement les coûts de recherche et de production à la charge de la NASA.

Ce projet créera des emplois hautement qualifiés en Europe dans un secteur innovant et garantira la poursuite des efforts consentis dans le domaine spatial. Envoyer des astronautes européens à bord d’Orion fait partie, bien entendu, des ambitions de la communauté spatiale européenne.

Orion Comme l'évoque son nom officiel, «Multi-Purpose Crew Vehicle» (véhicule d'équipage polyvalent), Orion pourra servir à exécuter des missions de différentes natures.

Si tout se passe comme prévu, le véhicule devrait transporter jusqu'à quatre astronautes dans l'espace et ramener, en toute sécurité, des équipages sur Terre. Au cours de son premier vol, « Exploration

Flight Test-1 », Orion évoluera à une altitude d'environ 5 700 km au-dessus de la surface de la Terre, soit une altitude supérieure à celle de tout vol habité depuis 40 ans. Ce voyage inaugural aura pour objectif de tester le comportement du module de l'équipage lorsqu'il atteindra des vitesses élevées de rentrée dans l'atmosphère. Aucun astronaute ne sera alors à son bord et un adaptateur sera installé pour simuler la structure du module de service.

Le module de service européen accompagnera Exploration Mission-1, le premier vol qu'effectuera Orion une fois achevé. Ce module de service sera doté de technologies dérivées de l'ATV, qui fourniront la propulsion et la puissance au véhicule, ainsi que l'oxygène, l'azote et l'eau si précieux pour les futurs équipages. Exploration Mission-1 consistera en un survol lunaire sans équipage, avec un retour dans l'atmosphère terrestre à une vitesse de 11 km/s, soit la rentrée la plus rapide jamais réalisée. Le vol devrait avoir lieu à la fin de cette décennie.

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Module de service de l'ESA

Vaisseau Orion de la NASA

Module de service européen Orion est un véhicule spatial sophistiqué doté de caractéristiques fonctionnelles exigeantes. Le module de service européen sera situé juste en-dessous du module d'équipage. Rattachés au corps principal du véhicule, les panneaux solaires sont en forme de X, caractéristique propre à l'ATV.

C'est la première fois que l'ESA participera à l'élaboration d'un élément si crucial d'un véhicule de la NASA. L’ensemble du développement se déroulera en Europe, après quoi les ingénieurs américains se chargeront des opérations d'intégration entre le module de service européen et Orion.

La conception et l'expertise tirée d'une décennie de développements servant à l'ATV seront exploitées pour le véhicule Orion. L'ESA applique de nouvelles techniques destinées à redéfinir et à qualifier le module de service. En cas d’anomalie, elle apportera une assistance au cours des missions.

Ce module reprendra en grande partie des technologies de l'ATV. Au service de la capsule, il assurera quatre fonctions principales: propulsion, puissance, contrôle thermique et ressources vitales pour les astronautes (telles que l'eau et une atmosphère respirable). Toutes ces fonctions élémentaires, ainsi que plusieurs autres composants, sont identiques à ce qui a été utilisé sur l'ATV.

Le module de service européen abrite également le moteur principal d'Orion, ses propulseurs et le carburant nécessaire aux transferts orbitaux, au contrôle d'attitude et aux interruptions d'ascension.

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Moteur principal Identique aux moteurs

utilisés par la navette spatiale pour ses

manœuvres orbitales.

système de contrôle thermiqueUn système fonctionnant sur le principe

d’une boucle thermique à fluide actif, similaire à celui de la Station spatiale,

a été préféré au réseau de conduites de chaleur utilisé sur l’ATV et sur

de nombreux autres satellites. Des radiateurs thermiques entourent les

réservoirs de propulsion.

Panneaux solaires Les ailes de l'ATV vont subir une grosse transformation. Légèrement plus courts mais plus larges, les panneaux solaires d'Orion exploiteront la technologie de l'arséniure de gallium et fourniront plus d'électricité, jusqu'à 11 kW, soit suffisamment pour répondre aux besoins énergétiques d'un foyer classique. Plus récents, ces panneaux solaires européens offrent une efficience de 30 % de conversion d'énergie solaire, contre 17 % pour les panneaux solaires de l'ATV.

autres caractéristiques Le module de service peut offrir du volume supplémentaire et d'autres ressources pour les missions, par exemple en accueillant des expériences scientifiques et des démonstrations techniques ou en déployant du matériel lunaire.

Taille 2,7  m de long et 4,5  m de diamètre, similaire à un ATV mais deux fois plus court.

cinq différences

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