Jeudi 31 mai
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L'ATVIntroductionUne station spatiale est comme un campement au milieu du désert : sans ressource locale en dehors du Soleil, elle nécessite pour bien fonctionner un ravitaillement régulier. C'est précisément la mission de l'ATV : livrer aux occupants de l'ISS tout ce dont ils ont besoin, non seulement pour vivre (air, eau, nourriture) mais aussi pour entretenir les lieux et mener leurs recherches. Le cargo européen fait donc partie de la flotte internationale chargée de ravitailler le plus grand vaisseau jamais assemblé sur orbite. Mieux, en raison de l'arrêt des vols de la navette américaine et étant donné la capacité d'emport relativement limitée des Progress russes, il en est désormais le fer de lance, juste devant le HTV japonais (dont la capacité d'emport est un peu moindre). ATV, pour Automated Transfer Vehicle (soit, en français, véhicule de transfert automatique) : un nom bien peu poétique, certes, mais qui a le mérite de mettre en avant le savoir-faire technologique que renferme l'appareil. En effet, les opérations d'approche et d'amarrage à l'ISS sont réalisées de manière entièrement automatiques et avec une précision d'un centimètre et demi à peine ! Il s'agit là d'ailleurs d'une différence notable vis-à-vis du vaisseau japonais, qui lui doit être capturé à l'aide du bras de la station. Avec l'ATV, l'Europe dispose ni plus ni moins que de son premier vaisseau spatial opérationnel, si l'on met de côté le laboratoire Columbus, qui ne peut voler de façon autonome. Qui plus est, l'ATV est lancé par la fusée Ariane 5, comme aurait dû l'être la navette Hermès... Tout ceci a bien entendu donné des idées aux ingénieurs, qui ont imaginé des évolutions possibles de l'appareil : mini-station orbitale (en aménageant un port d'amarrage à l'arrière) ou véhicule de transport d'équipage (en remplaçant la partie avant par une capsule) ont déjà leurs vues d'artiste. L'ATV serait-il alors le premier pas de l'Europe vers les vols habités ? Seul l'avenir le dira, mais une version pouvant ramener au sol du matériel de l'ISS est en tout cas à l'étude chez Astrium...
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*Panneaux solaires déployés / **Après six mois sur orbite StructureL'ATV est un vaisseau cylindrique de 4,5 mètres de diamètre pour dix de long, composé de deux modules : l'un pour les charges utiles, à l'avant, et l'autre pour la propulsion, à l'arrière. Le premier, aussi appelé ICC (Integrated Cargo Carrier), représente 60% du volume total de l'appareil. Il comporte une partie pressurisée de 48 m3, destinée au stockage de la charge utile "sèche", et dans laquelle l'équipage de l'ISS peut entrer pour récupérer ou au contraire ranger du matériel. Dans sa partie arrière, non accessible aux spationautes, l'ICC est équipé de 22 réservoirs sphériques permettant de ravitailler la station en carburant, en eau ou en gaz (air, oxygène, azote). Le module propulsif (ou module de service) renferme les quatre moteurs principaux, les réservoirs d'ergols, les ordinateurs de bord, les batteries ainsi que le système de communication. En outre, il supporte les quatre panneaux solaires qui se déploient en forme de X une fois sur orbite. Les quantités d'ergols embarquées sont prévues pour assurer à la fois les manœuvres propres de l'ATV mais aussi pour rehausser l'orbite de la station après amarrage. Enfin, le module de service assure la désorbitation en fin de mission. L'ATV est équipé à son extrémité avant d'un système d'amarrage de conception russe permettant son raccordement à l'ISS via le module Zvezda. On trouve aussi à cet endroit plusieurs types de capteurs nécessaires aux manœuvres automatiques.
Résolution intermédiaire Résolution maximale (2,2 Mo) Haut de la page HistoriqueLe concept de l'ATV est né dans les années 1980, à peu près en même temps que les projets de stations spatiales Columbus (Europe) et Freedom (États-Unis), qui finiront par fusionner au sein du programme ISS. Si le véhicule que l'on connaît aujourd'hui est évidemment assez éloigné des premières esquisses [images 1 et 2], les grandes lignes étaient posées dès le départ : lancé par Ariane 5, l'ATV devait être capable de rejoindre une station par ses propres moyens et d'y rester amarré six mois. Au fur et à mesure de son développement, durant la décennie suivante, l'ATV voit sa physionomie évoluer. Les piles à combustible prévues initialement sont abandonnées au profit de panneaux solaires [image 3]. Le système d'amarrage est finalement fourni par la Russie pour permettre le rattachement du vaisseau européen au module Zvezda, mais les négociations s'avèrent difficiles, ce qui aggrave le retard déjà pris par le projet. Espérée à l'origine à l'horizon 1995-1996, la première mission est progressivement repoussée au-delà de l'an 2000. En mai 1998, elle est fixée pour mars 2003. En 2001 est fabriqué un exemplaire non fonctionnel de l'ATV destiné aux essais thermiques, acoustiques et vibratoires. Ces essais ont pour but de vérifier la résistance de l'appareil aux conditions qu'il devra affronter lors de son lancement puis dans l'espace. Ils sont effectués à l'Estec (European Space Research and Technology Centre), aux Pays-Bas [image 4]. L'année suivante, la construction du premier exemplaire de vol, le Jules Verne, est lancée. Son départ vers l'ISS est programmé pour septembre 2004.
Au mois d'avril 2003, l'Esa signe un contrat avec le Cnes (l'agence spatiale française) pour la création à Toulouse d'un centre de contrôle dédié à l'ATV. En effet, bien que l'appareil soit autonome durant la phase d'approche de l'ISS, il est nécessaire de disposer d'une structure d'où l'ensemble des opérations puissent être surveillées, depuis la séparation d'avec le lanceur jusqu'à la désorbitation, en passant par les rehaussements de l'orbite de la station. Ce centre est baptisé tout simplement ATV-CC. En 2004, la construction des deux modules du Jules Verne se termine. Ils sont alors envoyés et assemblés à l'Estec [image 5] en vue de leur faire subir une intense campagne d'essais (électromagnétiques, acoustiques, thermiques, etc.). Hélas, celle-ci finit par mettre en évidence les faiblesses de certains éléments, notamment le mécanisme de déploiement des panneaux solaires. Et à chaque fois qu'une anomalie est détectée, il faut bien entendu la corriger puis recommencer les tests pour valider les améliorations apportées. Tout cela retarde considérablement le départ du Jules Verne pour Kourou, qui glisse progressivement jusqu'à l'été 2007. Entre-temps, en novembre 2006, un test crucial est réussi non par l'ATV lui-même, mais par son logiciel de navigation. Dans les locaux de la Direction Générale de l'Armement, à Val-de-Reuil (Eure, France), un banc d'essai spécialement mis en place permet de simuler dans des conditions très réalistes les 280 derniers mètres de l'approche d'un ATV, avec d'un côté un bras robotique portant les capteurs du vaisseau-cargo et de l'autre une reproduction de la partie arrière du module Zvezda [image 6]. La validation de ce test démontre que l'amarrage peut être exécuté en toute sécurité. En juillet 2007, le Jules Verne est donc transféré de l'Europe vers la Guyane, et ce au moyen du Toucan, un navire qui sert habituellement à transporter les éléments de la fusée Ariane 5 [image 7]. Indéniablement, le lancement se rapproche, mais il reste tout de même beaucoup de travail à accomplir : de nombreux contrôles bien sûr, mais aussi des opérations de réassemblage - l'ATV a voyagé en plusieurs morceaux -, sans oublier le chargement des 2 297 kilos de vivres, vêtements, matériel, ergols, eau et oxygène. Le 25 février 2008, enfin, le vaisseau est déclaré prêt pour sa mission : perché au sommet de son lanceur, il disparaît sous une immense coiffe de dix-sept mètres [image 8]. Désormais, tout ou presque va se dérouler de manière automatique...
9 mars 2008, 4h03 TU : la fusée Ariane 5 ES-ATV s'ébranle et prend son envol dans le ciel guyanais, semblant soulever sans grande difficulté la plus lourde charge utile qu'on lui ait jamais confié [image 9]. Un peu d'une heure plus tard, le Jules Verne se sépare de l'étage supérieur ; il déploie ensuite ses panneaux solaires et commence à prendre vie. S'en suivent plusieurs semaines de vol libre durant lesquelles l'ensemble des systèmes est testé en situation réelle. En particulier, une série de manœuvres est exécutée pour s'assurer que, même dans le pire des cas, le vaisseau saura s'écarter de l'ISS en toute sécurité, soit à la demande du centre de contrôle, soit à celle de l'équipage. La véritable manœuvre d'amarrage a lieu le 3 avril. À Toulouse, tout le monde retient son souffle et surveille le comportement du premier né des ATV. Les caméras de la station montrent le vaisseau s'approcher lentement [image 10] puis, à 14h45 TU, c'est le soulagement : l'avant s'insère en douceur dans le port d'amarrage du module Zvezda [image 11]. Le système de navigation automatique, qui a demandé tant d'années de mise au point et de test, vient de prouver qu'il fonctionnait à la perfection. Dès le lendemain, la trappe d'accès à la partie pressurisée du Jules Verne est ouverte une première fois par les astronautes afin d'installer un dispositif de filtration de l'air. Le matin suivant, la trappe est réouverte et le dispositif de filtration retiré. Puis, après la mise en place d'un masque à oxygène, d'un extincteur, de mains courantes et d'un tuyau de ventilation, le vaisseau européen est déclaré opérationnel. Ne reste plus alors qu'à entamer le transfert de la charge utile à bord de l'ISS. Une tâche qui elle, malheureusement pour l'équipage, n'a pas été automatisée [image 12] !
Faisant maintenant partie intégrante de l'ISS, l'ATV est utilisé à la fin du mois d'avril pour rehausser de plusieurs kilomètres l'orbite de la structure. Trois autres manœuvres similaires sont ensuite réalisées le 19 juin, le 26 juillet et le 13 août. Enfin, les moteurs du vaisseau européen sont à nouveau sollicités le 27 août, cette fois pour une manœuvre imprévue, destinée à éloigner la station des fragments d'un vieux satellite. Le 5 septembre, il est temps pour le Jules Verne de quitter l'ISS. Tous les éléments de charge utile ont été retirés et à leur place se trouvent désormais plus d'une tonne de déchets. Après un désamarrage sans accroc, l'ATV se poste à quelques kilomètres de la station pour trois semaines de vol libre. L'entrée dans l'atmosphère, guidée par deux allumages des moteurs, a lieu le 29 septembre au-dessus de l'océan Pacifique. Le Jules Verne se fragmente et s'embrase alors, avant de disparaître complétement : c'est la fin de la première mission ATV, qui a été un franc succès pour l'Esa et les industriels européens. La voie est maintenant toute tracée pour les exemplaires suivants, à commencer par le Johannes Kepler, dont la production a déjà démarré en 2008. Toutes les missions
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