La mission STS 121

Le lancement de Discovery STS 121 est parfait ce 4 juillet 2006, jour de l'indépendance américaine. Après un compte à rebours sans accros, les 2000 tonnes du système de transport spatial quitte le LC39B à la seconde prévu 18 h 37 mn 55 s, TU. l'ascension, filmée par des dizaines de caméras au sol et embarquées dans des avions est nominale. Après 2 mn 8 s, les deux énormes boosters se séparent, laissant Discovery sous la seule poussée des ses trois moteurs cryogéniques de 210 tonnes de poussée chacun. La trajectoire vers ISS amène la navette à survoler l'Europe et le nord de la France, malheureusement, il fait encore trop jour pour la voir passé. T + 8 mn 38 s, les moteurs principaux sont éteints et le réservoir externe largué. Comme lors du premier retour en vol de 2005, les astronautes le photographient abondamment pour détecter d'éventuel trou dans sa protection thermique. 38 minutes après l'envol du centre Kennedy, Discovery est maintenant sur son orbite à 260-175 km. c'était la première fois qu'un vol habité était lancé un 4 juillet. En 1982, l'atterrissage de la mission STS 4 de Columbia avait eu lieu un 4 juillet en présence du président d'alors Ronald Reagan. Le lancement est aussi vue en direct par les deux astronautes d'ISS Pavel Vinogradov et Jeff Williams, alors que la station survole le Pacifique.

7 astronautes ont pris place dans l'Orbiter pour ce second retour en vol. Le commandant Steve Lindsey, 45 ans, trois vols STS à son actif et le pilote Mark Kelly, 42 ans dont c'est le second vol. A leur coté 5 MS "Mission Specialist" les novices Mike Fossum (48 ans), Lisa Novack (43 ans) et Stephanie Wilson (41 ans), ainsi que Peter Sellers, 51 ans, vétéran du vol STS 112 et l'astronaute allemand de l'ESA Thomas Reiter, 48 ans, qui dans le cadre de la mission Astrolab devra rester dans la station ISS jusqu'au printemps 2007.

Les portes de la soute sont ouvertes dès la première orbite. La mission principale de Discovery est de tester les modification réalisés sur le réservoir externe après le premier RTF en 2005 et de ravitailler la station ISS grâce au module MPLM Leonardo . Deux sorties dans l'espace sont prévu pour tester l'extension du bras robot comme plateforme de travail, réparer le chariot du transporteur mobile qui supporte le bras de la station et installer un élément de rechange pour le futur système de contrôle thermique.

Au sol, un rapide visionnage des films du lancement montrent des débris se détachant du réservoir externe après 3 mn de vol. Wayne Hale, le manager du programme STS déclare que 3 ou 4 débris se sont détachés du réservoir à t+ 2 mn 47 s, sans savoir d'où il provenait. D'autres débris sont aussi signalées à T+ 4 mn 50 s. Il rajoute que ces évènements ont eu lieu après le moment où les débris pouvait causer un dommage sur Discovery parce que l'Orbiter était déjà hors de l'atmosphère. Plus tard, Hale confirme que au moins 5 débris se sont détachés du réservoir externe apparemment sans effet sur l'intégrité de l'Orbiter, déjà à une altitude où la faible densité de l'atmosphère n'a plus d'effet. L'astronaute Mike Fossum qui a photographié le réservoir après son largage en orbite a vue et pris en photo un débris qui apparaît être un morceau de tuiles thermique, de couleur blanche. Hale confirme que l'objet est en fait un morceau de glace qui s'est détaché de l'Orbiter à la séparation.

Au décollage, une cale venant probablement de la protection thermique de Discovery est repérée dans le jet des moteurs SSME.

Le second jour de vol, Flight Day 2, les astronautes utilisent pendant près de 6 heures l'extension du bras OBSS agrippée au bras robot RMS pour inspecter le bord d'attaque des ailes et la nez de Discovery. L'OBSS est équipé de 2 cameras à images laser avec une résolution de quelques millimètres. Il se déplace à 6 cm par seconde le long de la carlingue. Une autre inspection pourra se greffer le 4eme jour si les ingénieurs le demandent. La veille de la séparation avec la station, puis juste avant la désorbitation, une dernière inspection sera réalisée, appelée Micrometeoroid Orbital Debris (MMOD) afin de détecter d'éventuelles traces d'impact de micrométéorites sur la carlingue.

Le bras OBSS OBSS Orbital Boom Sensor System est constitué de deux éléments graphite expoxy de 6 m de long fabriqués par MD Robotic of Brampton, au Canada pour servir d'éléments de remplacement au bras RMS des Orbiters. D'un coté se trouve le système de capture pour le bras RMS et de l'autre les caméras. Au niveau de "l'épaule" et du "coude" se trouve deux prise pour le bras RMS afin de le déplacer de la soute sur la station. la longueur atteind 15 m.
Le système de caméras comprend deux laser, le LDRI et le LCS et d'une caméra vidéo ITVC. Le LDRI et le ITVC sont montés sur un cardan assurant des mouvement en pan et en tilt. Le LCS est monté sur le bras lui même. Le LDRI et le LCS réalisent des images en IR en 2 ou 3D relayées au sol par les satellites TDRS.

L'examen des bords d'attaque des ailes ainsi que du nez de Discovery montre que la carlingue est en parfait état et n'a pas souffert du lancement. Des taches blanches ont été aperçu sur le panneau RCC 18 de l'aile droite comme étant en fait des crottes d'oiseau faite pendant le séjour du Shuttle sur le pad. D'autre part, un "gap filler" sortant a été repéré dessous le fuselage sous l'aile gauche. Il est situé dans une zone de "basse priorité" et ne nécessitera pas de sorties dans l'espace pour l'enlever.

Dans l'après midi, après rangement du bras OBSS sur le bord droit de la soute, les astronautes Novack et Wilson utilisent la caméra du bras RMS pour inspecter l'extérieur de la cabine pendant une heure. Des photos des pods OMS sont également prises. En fin d'après midi, Wilson et Reiter préparent les équipements et articles qui seront transférés dans la station après l'amarrage tandis que Fossum et Sellers vérifient leurs scaphandres pour la sortie EVA du 7. L'anneau de jonction est mis en position "étendu" pour l'amarrage le 6 à 9h 52 heure de Houston avec ISS. Dans la station, le module Destiny et l'adaptateur PMA sont mis en pression.

Le 6 juillet, Flight Day 3, Discovery continue ses manoeuvres d'approche avec la station. A 12 h 05, les moteurs OMS sont allumés pour la dernière manoeuvre avant la jonction, dite TI, Terminal Initiation afin d'arriver près de la station en une orbite et demi. 13 h 16, Discovery est à 1600 m d'ISS. A une distance de 200 m, Discovery réalise un demi tour en tangage (Rendezvous Pitch Maneuver, ou RPM) pour présenter son ventre aux appareils photo des astronautes d'ISS. Ces derniers équipés d'objectifs de 400 et 800 mm permettront de connaître très précisément l'état de la TPS avec une résolution de 7,5 et 2 cm. La manoeuvre dure 15 minutes. Se replaçant soute vers la station, Discovery s'approche du module PMA 2 et s'y amare a 14 h 52 TU.

Après l'amarrage et les cérémonies de bienvenue, l'astronaute allemand de l'ESA Reiter devient officiellement le 3eme membre de l'expédition 13. Son siège "Soyouz" est transféré dans le TMA amarré sur Zvezda. La journée se termine par la mise en place de l'extension OBSS sur ISS par le bras SSRMS, la configuration du Shuttle amarré au module Destiny ne permet pas en effet au bras RMS de le déplacer. Les scaphandres destinés aux EVA de Sellers et Fossum sont transférées dans le sas Quest.

Le 7 juillet, au cours du Flight Day 4, le module logistique Leonardo est amarré au module Unity. Posé dans la soute de l'Orbiter, il est agrippé par le bras SSRMS à 9 h 42 et amarré à 12 h 15. D'une masse de 8400 kg, Il embarque de nombreuses expériences qui seront réalisées dans la station, 5 plate-formes de réapprovisionnement RSP (resupply stowage platforms), 3 casiers de réapprovisionnement RSR (resupply stowage racks), un EXPRESS (EXpedite the PRocessing of Experiments to the Space Station) transportation rack ETR, l'incubateur européen EMCS, un système générateur d'oxygène OGS et le congélateur de laboratoire MELFI fourni par l'ESA pour Columbus. A cela s'ajoute 2 tonnes de nourritures, vêtements et équipements pour les astronautes. 153 sacs permettront le transport du module vers la station. Le sas est ouvert à 18 h 55 TU.

L'examen des 352 photos prises lors de l'approche vers ISS montrent quelques morceaux de TPS manquants sur Discovery. Sur le panneau RCC 9 de l'aile droite, des marques de coupures sont nettement visible sur 4 endroits. Les techniciens pensent qu'elles ont été faites avant le vol. Des morceaux de couverture thermique sont décollées au niveau du nez, près des moteurs RCS. Il y a de petits dommages entre les hublots 3 et 4 de la cabine où la tuile parait légèrement "éclatée". Enfin au niveau de l'écoutille, des morceaux de couverture isolante sont la aussi endommagée.

Concernant l'observation pendant l'ascension de Discovery, les films pris par la centaines de caméras au sol et en l'air montre nettement moins de débris que lors du vol 114. Deux événements sont à signaler ayant pu heurter l'Orbiter, le premier à T+19 s et l'autre à T+285-295 s. Ils concernent des zones non critiques et se sont produit en dehors du grand stress aérodynamique entre T+30 et 140 secondes.

A T+19 s, un débris passe entre le réservoir et le fuselage de Discovery sans déterminer si un impact a eu lieu du fait de la médiocre qualité des images. A T+285 s, un débris de 20 cm de coté provenant de l'arrière du bipod du coté de la canalisation LOX une rampe s'est détaché et est venu se casser en 5-12 morceaux contre l'Orbiter sans créer de dommages.

A noter aussi que les couvertures de protection Tyvek des moteur RCS se sont toutes détachées à T+8 s.

Les images radar du bras OBSS ont permit de voir qu'un "gap filler" situé sous l'aile gauche dépassait de la carlingue de 1,5 cm. Ces Gap filler ou cales avaient été remplacé par des tuiles plus épaisse après le vol 114 mais pas dans cette zone.


			De gauche à droite, L Novack, S Linsley, M Kelley, L Novack, S Wilson et T Reiter

Une seconde inspection de la TPS de l'Orbiter est réalisée par le bras de la station SSRMS avec l'extension OBSS en fin de journée. L'adjonction d'une journée de plus en orbite est sérieusement considérée par la NASA, notamment pour aller observer de près les zones de la TPS susceptible d'avoir reçu des dommages pendant l'ascension. 4 zones suspectes ont été recensé par les ingénieurs. trois "gap filler" dépassent un peu trop de la carlingue sous l'aile droite netre les tuiles et les panneaux RCC 16-17, près des trappes ombilicales reliant le réservoir et un sous le nez à coté de l'attache avant du réservoir. Dans son séjour dans l'OPF, 5000 des 16 000 "gap filler" avaient été remplacé sur des zones critiques, notamment à l'avant depuis l'automne dernier. Les panneaux RCC 5 et 9 de l'aile droite montrent des marques noires qui n'ont pas été repéré avant le vol. Le nez montre des taches similaires. Le "gap filler" près de la trappes ombilicales devra être enlevé manuellement.

8 juillet, Flight Day 5, les astronautes Fossum et Sellers revêtus de leur scaphandre se préparent pour leur première EVA dans l'espace. Ils vont tester pendant près de 6 heures l'extension OBSS comme plateforme de travail dans l'espace. La NASA veut déterminer si les astronautes pourront sauver leur Orbiter en le réparant au lieu de le "condamner à brûler dans l'atmosphère au dessus du pacifique. Un journée de vol a été rajouté au programme de vol et une 3eme EVA est maintenant planifiée pour permettre d'aller enlever un des Gap filler qui dépasse sur le dessous de la carlingue et de tester à nouveau des techniques de réparation de la TPS. Discovery se détachera d'ISS le 15 et reviendra au KSC le 17 à 8 h 12, heure de Houston. Après la dépressurisation du sas, il est 13 h 17 TU lorsque débute la sortie.

Le MT, Mobil Transporter est un chariot de 880 kg en aluminium qui se déplace le long des poutres P1-S0-S1 sur deux rails à la vitesse de 100 mètres par heure. Le Mobil Base est monté sur le chariot.
		Il supporte aussi le bras SSRMS qui peut ainsi se déplacer vers l'une des 10 stations de travail selon les besoins. A chaque station, le MT est verrouillé sur la poutre pour assurer une stabilité au bras. Le transporteur mobile est contrôlé par un logiciel complexe. 20 moteurs différents sont utilisés de façon séquentielle pour amener le transporteur d'un point à l'autre et le verrouiller au segment de poutre pour la construction et le branchement à la source d'alimentation, ou le port d'accouplement par liaison ombilicale.
	La longue poutre qui lorsqu'elle sera terminée mesurera 108 m de long supportera les 8 panneaux solaires et les radiateurs de la station. En se déplaçant, le MT déroule et enroule ses câbles d'alimentation, vidéo, commande et données derrière lui. Afin s'assurer la redondance, deux systèmes de déroulement, Trailing Umbilical System ont été positionné de chaque coté de la poutre. Le MT a été lancé avec un dispositif permettant de couper le câble, (interface umbilical assemblies) en cas de problème avec l'un des deux enrouleurs. En décembre 2005, un IUA coupe accidentellement un des câbles laissant le transporteur avec un seul câble de liaison sans possibilité de redondance. En cas de problème avec le câble principal, le transporteur pourrait se retrouver immobilisé n'importe où le long de la poutre, ce qui pourrait gêner les manoeuvres des vaisseaux autour de la station. Lors d'une EVA en mars, les astronautes de l' expédition 12 ont essayé de sécuriser le IUA restant avec un boulon de sécurité, pour éviter qu'il ne coupe le câble restant, mais sans succès. Par précaution, ils ont simplement enlevé le câble du dispositif de coupure, ce qui a immobilisé le transporteur sur la station de travail 4.
Le chariot sur la poutre S1 lors de son montage (STS 110). On voit nettement les câbles de données, vidéo et commande le long de la poutre à droite sortant du chariot

La première tache des astronautes est de remettre le système d'enroulement des câbles du transporteur dans le dispositif de coupure pour pouvoir le déplacer de la station de travail 4 à la 5, afin que les astronautes aient suffisamment de place pour travailler autour lors de leur seconde EVA.

Sellers et Fossum "grimpent" ensuite jusqu'à l'adaptateur PMA entre Zarya et Unity pour aller chercher leur pédestral de travail et leur support d'outillage qu'ils placent sur l'extension OBSS. 15 h 35, Sellers est sur son pédestral à 4 m de la soute. Trois mouvements de 30 minutes chacun sont réalisés afin de simuler une réparation de tuiles de l'Orbiter. Fossum, resté dans la soute se place au coté de Sellers sur le pédestral. Les deux hommes simulent une réparation sur une surface plane, devant la poutre P1, car son éloignement représente très bien des mouvements nécessaires pour réparer les panneaux RCC des ailes.
20 h48, le sas est de nouveau pressurisé, les astronautes sont restés 7 h39 mn dans le vide.



Les caméras utilisées précédemment sur STS 114 sur les boosters SRB n'étaient pas destiné à montrer des images de l'ascension en temps réel. Il fallait attendre la récupération du booster dans l'océan. Pour la mission 121, deux caméras supplémentaires ont été ajouté sur chaque booster, au niveau de l'attache inférieur et près du cône avant. La première regarde en l'air les tuiles TPS et la zone entre le ET et l'aile et la seconde en bas.

10 juillet, Flight day 7, la NASA déclare que la protection thermique TPS de Discovery, les tuiles de silice, les couvertures isolantes, le nez et les bords d'attaque est en "très bonne santé" et ne nécessitera pas de réparation avant le retour sur terre. Le comportement du réservoir extérieur a été exemplaire, le meilleur qui est volé jusqu'ici.

Seller et Fossum sortent du sas Quest à 12 h 15 TU. Dans la soute, il préparent le module de pompage pour qu'il soit saisit par le bras SSRMS. Cette pompe dénommée External Active Thermal Control System Pump Module est en fait un élément de rechange pour le futur système de refroidissement chargé d'évacuer la chaleur de la station dans l'espace. La pompe fait circuler de l'ammoniac dans un réseau de plaques et d'échangeurs de chaleur situés sur les structures extérieures des modules américains. Il y a deux modules pompes sur la station, un sur la structure S1 et l'autre sur P1. Solidement accroché au bras de la station manoeuvre par Wilson et Novak, le module de 650 kg sort de la soute. Manuellement, les astronautes le positionnent dans le External Stowage Platform 2 (monté sur le sas Quest en juillet dernier) où il restera en attendant une utilisation future.
Après ce premier travail, les astronautes retournent sur la poutre S0 pour commencer le montage du TUS du transporteur. Le TUS défaillant est enlevé et remplacé par un neuf. Fossum est sur le bras SSRMS tandis que Sellers reste dans la soute. La réparation est un peu plus complexe que prévu, mais tout se passe sans problème. Après quelques contrôles au sol, le système est prêt à redémarrer. A 19 h, les astronautes rentrent. La sortie a duré 6 h 43 mn.

11 juillet, Flight day 8, les astronautes terminent le déchargement du module Leonardo avant de le charger avec les 2200 kg de détritus et objets divers qui encombraient la station. Une conférence de presse à lieu dans la matinée avec les médias. Sellers et Fossum se préparent pour leur 3emle EVA prévu le lendemain.

12 juillet, Flight day 9. 11 h 20 TU, la 3eme EVA commencent. Différentes techniques de réparation des panneaux RCC vont être testés sur une palette à échantillons dans la soute. Sellers , perché sur le bras SSRMS, prend des photos des panneaux RCC des ailes de Discovery avec la caméra IR FLIR Systems ThermaCAM S60. Cette caméra permet d'enregistrer des variations de températures de 400 à 1200 °C. En 20 secondes, ils filme la totalité de l'aile.

Une palette avec 12 échantillons de panneaux RCC a été installé dans la soute (DTO 848). 8 ont des fissures de taille différente, 2 sont vides et serviront pour réparer les autres et les deux derniers serviront de "référence" pour la caméra IR. La technique utilisée est basée sur l'utilisation de NOAX, non oxide adhesive experimental pour colmater les fissures. La réparation devra durer 2 h 30 environ, répartie entre les passages de jour et de nuit sur l'orbite pour que le NOAX soit à bonne température pour l'étaler. Les astronautes ont à disposition des spatules pour parfaire leur réparation. 5 échantillons sont rebouchés après 4 heures dans l'espace. Les échantillons sont ensuite filmés avec la caméra IR. A 16 h 30, les astronautes ont terminé leur travail et nettoie leur gants du restant de NOAX. La palette à échantillons et refermée, elle sera ramenée sur terre. 18 h 32, l'EVA est terminée, le sas à nouveau pressurisé, elle a duré 7 h 11.

13 juillet, Flight day 10, c'est une journée de relâche pour l'équipage. L'astronaute allemand de l'ESA Thomas Reiter, 3eme membre de l'équipage d'ISS 13 parle aux étudiants allemand d'une école secondaire au centre de contrôle Columbus, à la DLR à Oberpfaffenhofen, près de Munich. Il est secondé par deux autres astronautes ESA, Reinhold Ewald.et Pedro Duque.
Parmi les questions de ses jeunes étudiants: "Avez vous eu peur durant le lancement ? Réponse de Reiter: "Il n'y a pas de raison d' d'avoir peur, les gens de la NASA ont tout fait pour que le lancement soit sur".
Question: "Pourquoi rester 6 mois en orbite ?" Réponse: " Nous préparons les futurs vols vers la lune et Mars".
Question: "Qu'avez vous fait comme études pour devenir astronaute ?" Réponse: " Science, médecine mais militaire peut aider aussi. beaucoup d'astronautes sont des militaires".

Au MCC, les contrôleurs de vol s'inquiètent de l'état des deux des 3 APU de l'Orbiter. La pression du premier est plus bas que prévu, indiquant soit une fuite d'hydrazine ou d'azote, tandis que le 3eme chauffe anormalement. Les 3 générateurs auxiliaires de puissance les APU sont situés à l'arrière de l'Orbiter. Ils servent pour le déploiement du train d'atterrissage, le guidage de la roulette de nez, le mouvement des élevons des ailes et de la dérive verticale. Discovery peut atterrir avec un seul APU en fonctionnement.

14 juillet, Flight day 11, les astronautes détachent le module Leonardo d'Unity et le remettent dans la soute. Avec le bras de la station et l'extension OBSS, les panneaux RCC de l'aile gauche sont inspecté à la recherche d'impact de micrométéorites.

15 juillet, Flight day 12, de l'ordre est remis dans l'Orbiter et la station pour la séparation. Laissant Thomas Reiter avec l'expédition 13, les astronautes de Discovery se détache d'ISS à 10 h 08 TU. Quelques heures plus tard, aidé par l'extension du bras robot OBSS, les astronautes terminent l'inspection de la protection thermique de Discovery avant le retour le 17 juillet au KSC. Novak et Fossum examine l'aile droite et Kelly et Wilson le nez. L'Orbiter est déclaré "bon" pour la rentrée.

16 juillet, Flight day 13, une mise en route et une vérification de l'APU 1 montre que son fonctionnement n'affectera pas les opérations de rentrée. La traditionnelle conférence de presse autour de l'équipage et des médias télévisés ABC, CBS, CNN, FOX et NBC permet de confirmer que la mission a été une grande réussite, ouvrant la voie pour terminer la construction de la station.

17 juillet, dernier jour de vol. A 12 h 07 TU, Discovery en survolant la cote Est de l'Australie à 349 km d'altitude décroche de sa 202 eme orbite en allumant une dernière fois ses moteurs OMS durant 3 mn 02 s, après s'être orienté convenablement, le nez en arrière. Discovery arrive par le Sud-Ouest, à travers le pacifique, passant au dessus de l'Amérique centrale (sud du Mexique), le sud de la Floride. Au KSC, les véhicules et camions chargés d'accueillir l'Orbiter roulent se mettre en place sur la SLF.
12 h 24, Discovery survole le Sud-Est de l'Australie, l'altitude est de 300 km, la vitesse de 27 600 km-h (7,6 km-s). La vidange des derniers propergols restants dans les réservoirs est en cours.
12 h 29, l'altitude est de 250 km et la vitesse de 27791 km-h. Discovery entame sa manoeuvre de retournement et commence à se cabrer à 40° pour pénétrer dans une dizaine de minutes les premières couches de l'atmosphère. Les 3 générateurs APU sont en fonctionnement, le premier a été allumé avant la désorbitation, les deux autres il y a quelques minutes.
12 h 39, l'altitude est de 180 km et la vitesse de 28000 km-h.
12 h 39, l'altitude est de 150 km, la piste est à 11300 km.
12 h 42, Discovery entre dans l'interface d'entrée, l'altitude est de 105 km, l'inclinaisons de 40°.
12 h 46, l'altitude est de 80 km. Premier virage à gauche pour dissiper l'énergie.
12 h 55, l'altitude est de 50 km, l'équateur est franchit Le temps étant nuageux au Sud de la piste, l'approche se fera par le Nord.
12 h 58, Discovery passe les cotés du Mexique, l'altitude est de 45 km. La piste est à 1800 km, l'atterrissage est dans 16 minutes.
13 h05, la cote Sud de la Floride est atteinte.
13 h 11, le commandant Steve Lindsey pilote Discovery. Un dernier virage à 240° permet de s'aligner avec la piste 15.
13 h 14, Discovery est aligné avec la piste 15. Le train d'atterrissage est sorti. Les roues arrière touchent la piste, le parachute se déploie, la roulette avant touche le sol, Discovery roule, freine et s'arrête.

La mission STS 121 a duré 12 jours, 18 heures et 36 minutes. L'Orbiter est rapidement sécurisé, les trappes ombilicale du réservoir externeouvertes, l'écoutille et les portes de train d'atterrissage désarmés et les tuyères des moteurs SSME mis en position basse pour le drainage du carburant. Les techniciens de l'équipe SCPAE s'approchent pour "renifler" la teneur des vapeurs résiduelles entourant la carlingue. Les 3 APU sont arrêtés, Houston confirme qu'ils ont bien fonctionner pendant la descente. Les astronautes quittent leur tenues orange et s'apprêtent à quitter leur véhicule. A 14 h 40, en pleine forme, ils descendent du Crew Transport Vehicle et font le tour de leur véhicule.