LES ETAGES SUPERIEURS DU STS

L' ETAGE CENTAUR G

Scan Dennis Jenkins

Début 1982, l' USAF et la NASA se mettent d' accord pour développer ensemble un étage supérieur à propergols liquides dérivé du Centaur, le Centaur G pour des lancements de satellites militaires et de sondes interplanétaires avec le Shuttle. Le coût de développement est estimé à 269 millions $ dont 150 financés par l' USAF, le programme étant sous la responsabilité de la NASA. Ce nouvel étage est une version "élargie" et "raccourcie" du Centaur D de General Dynamic équipant les Atlas en gardant les moteurs RL10 et le même réservoir de LOX de 3 m de diamètre que le Centaur D.
Deux versions sont développés, le Centaur G de 6,1 m de long et 4,63 m de diamètre pour l' USAF et le Centaur G prime de 9,1 m de long pour la NASA. La version Centaur D mesure elle 9 m de long et 3 m de diamètre. Installé sur un bâti dans la soute, le Centaur pourra placer 4500 kg en orbite GTO.
La NASA et l' USAF ont commandé deux étages chacun de type G et G prime pour lancer notamment les sondes Galileo et ISPM. Cet étage devra remplacer l' IUS trois étages pour les missions inter planétaires.

Le Centaur G est un étage à propergol liquides cryogénique de 16327 kg mesurant 6 m de longueur pour 4,3 m de diamètre. Il embarque 13727 kg de carburant (hydrogène et d' oxygène liquide) alimentant 2 moteurs RL 10A-3-3 de 15 tonnes de poussée fonctionnant 420 secondes.
L' étage Centaur G prime est un peu plus long, 9 m et plus lourd 19500 kg (16500 kg de carburant). Ses deux moteurs fonctionnent pendant 550 secondes.

Adapter le Centaur au Shutlle obligent les ingénieurs a modifier le profit de vol du Shuttle pour viser une orbite très basse à seulement 168 km d'altitide. Ainsi, les missions avec l'étage sont uniquement composé de 4 astronautes et le matériel dans le pont inférieur réduit au strict minimum, sans cuisine ! De plus, le lancement de Galiléo oblige à faire fonctionner les moteurs SSME d'Atlantis à 109% de leur puissance ce qui n'a jamais été fait auparavant. Mais pour la NASA, malgré les critiques de certains astronautes, même si le Centaur n'a pas l'avantage de la sécurité par rapport à l'étage à poudre IUS, le risque doit être accepté.

Deux étage Centaur G prime sont construits pour lancer les sondes Galileo vers Jupiter et Ulysse (ISPM) vers le soleil en 1986 (SC 1 et 2) et un seul Centaur G pour le DoD (SC 3).

Les astronautes Frederic Hauck, John Fabian et David Walker des équipage 61F (mission Ulysse) et 61G (Galiléo) devant l'étage Centaur G le 13 août 1985 lors des cérémonies de roll-out à Denver. L'astronaute J Young a été le premier à plaisanter sur ces 2 missions "étoile de la mort" comme il les avait baptisé. Le MS 1 du vol 61 G John Fabian sera remplacé par Norman Thagard, suite à ses doutes et son stress concernant l'étage Centaur dans la soute de l'Orbiter. La fine épaisseur des réservoirs de l'étage, les problèmes concernant la ventilation et surtout la vidange de l'hydrogène tout près des moteurs principaux et de l'APU en cas de vol avorté risquaient de causer une explosion.

L'étage G Prime dans son berceau support CISS au SSPF du KSC

L'étage Centeur G prime dans le VPF du KSC avec le simulateur "Galiléo" et dans le SSPF avec un "mass simulator".

L'étage Centaur G destiné à l'USAF

Au sol, le pad 39A commence à être équipé dans l'été 1983. Une extension est ajoutée sur la tour FSS au niveau 115 pour supporter le bras roulant qui servira à alimenter l'étage Centaur en électricité en en hydrogène liquide, l'alimentation LOX étant faite de l' intérieur des Orbiters.
Le Rolling Beam Umbilical System (RBUS) a été préféré à d'autres concepts, comme un bras associé aux mat de service du MLP car il nécessitait peu de modification sur les Orbiters ou sur les installations au sol.
Sur la tour FSS un porche a été ajouté pour supporter la structure de 15 tonnes qui enferme le bras roulant. Elle est inclinée de 6° vers le haut afin d'être au même niveau que la plaque ombilicale des Orbiters. A l'intérieur de cette structure inclinée se trouve le bras roulant proprement dit avec à son extrémité la plaque ombilicale pour le remplissage et la vidange et le dégazage du LH2. La bras reste connecter à l'Orbiter jusqu'à l'allumage des booster. A ce moment, un système pyrotechnique permet d'arracher la plaque ombilicale, de renter le bras de 5 tonnes dans la tour en 3 secondes sur 11 m grâce à des contre poids. Des asperseurs d'eau permettent de protéger la structure des flammes du lancement. Dans l'été 1985, le bras est opérationnel sur le pad 39A.

Pour accueillir l'étage Centaur lors des 2 vols de 1986, mission 61F et 61G, sur les 2 pads 39 du KSC à une semaine d'écart, Challenger et Atlantis subissent d'importantes modifications pour recevoir dans leur soute l'étage cryogénique. Une plaque ombilicale est ajoutée sur le coté gauche juste à l'avant des portes d'accès au compartiment arrière ainsi qu'un système de contrôle dans le cockpit. Coût par Orbiter 5 millions $. Atlantis est livré au centre spatial en 1984 avec ces modifications. Challenger doit être modifié juste après le vol 51L pour la mission 61F Galiléo tandis que Atlantis doit passer la majeure partie de l'année 1986 sur le pad 39B pour valider les installations du Centaur au sol avec dans sa soute un étage Centaur G prime et une maquette de la sonde Galiléo. A la fin des tests, Atlantis doit être transféré sur le pad 39A avec dans sa soute la vrai sonde Galiléo. Challenger doit lui rejoindre la pad 39B en avril avec dans sa soute son étage Centaur et la sonde Ulysses. Chaque mission sera commandée par un équipage de 4 personnes. Galiléo etant la sonde la plus lourde (2270 kg), la NASA autorise le fonctionnement à 109% des moteurs SSME d'Atlantis durant le vol propulsé.

Le "kit" de mission de l'étage Centaur installé sur les Orbiters. Le remplissage en LO2 se fait par la baie moteur MPS sur une ligne dérivée et celle en LH2 par un ombilical au sol à travers la partie arrière de la soute. En vol, le surplus est évacué de chaque coté de la soute. La ventilation du LH2 se fait par le dessus de l'Orbiter entre la dérive verticale et le pod OMS.

Testé et installé sur les pad 39, le RBUS n'a jamais été utilisé. Il connectait les 2 canalisations d'alimentation LH2 et LOX dans l'Orbiter. Le bras se déplaçait de 10,9 à 11,5 mètres pour venir se coller sur le faln gauche du véhicule. Il utilisait des canalisations rigides et un système de déconnection au bout de sa structure de translation. La séparation de la plaque se faisait en moins d'une seconde, celle du bras en moins de 3 secondes.

Les équipages des vols STS 61F (Walker, Grabe, Thagard et van Hoften) et STS 61G (Hauck, Bridges, Lounge et Hilmers) Photos Specfacts.de

L' accident de Challenger en janvier 1986 stoppe les vols Shuttle. A ce moment, l' étage pour Galiléo est en test dans le bâtiment VPF prêt à être associé avec la sonde tandis que l' étage d' Ulysse subit des tests de remplissage sur le pad 36 A. L' étage G pour le Dod est en cours de fabrication.
En février, La NASA annonce que l'Orbiter Discovery sera modifié pour embarquer le Centaur à la place de Challenger. Discovery sera ensuite assigné à Vandenberg pour les missions militaires. La reprise des vols est espéré pour 1987. Pendant ce temps là, c'est à Columbia qu'incombera de valider les installations du SLC 6 en Californie.
Par mesure de sécurité, la NASA décide en juin de retirer l' étage Centaur du Shuttle, le jugeant pas assez "sur" pour les vols habités l' étage IUS le remplaçant dans les missions inter planétaires. Le bras d' alimentation RBUS installé sur les deux pads 39 est enlevé, mais la plateforme support restera sur les deux tours.

Document McDonnell Douglas Space Systems Corporation 1989

Afin de tester l'extension et le bras RBUS au sol avant de valider le système sur le pad proprement dit, les techniciens construisent sur le site du LETF Launch Equipment Test Facility dans la zone industrielle du centre spatial une portion de la tour FSS avec l'avancé et y assemblent le système de bras roulant A l'autre bout, un TSM ainsi qu'une maquette simulant l'Orbiter avec l'interface de l'étage permet de tester les procédures de remplissage et de deconnexion.

Le LTEF a été construit initialement pour tester les équipements et les systèmes de lancement du Shuttle, les mats de service TSM (Tail Service Mast), les bras d'accès des astronautes (OAA, orbiter Acces Arm) et de dégazage du réservoir externe pour l'oxygène (Gox Vent Hood) et l'hydrogène (External Tank LH2 Vent Arm), les support de maintien des boosters sur le MLP (SRB Hold Down Post). Le LTEF a été conçu pour la simulation des événements vol sur le shuttle tel que les effets du le vent, du soleil sur les équipements cryogéniques, l' allumage des moteurs de l' Orbiter et le décollage.


Vue générale du LETF	Au premier plan le RBUS et à gauche au fond les TSM récupérés à Vandenberg sur le SLC 6

Photos Steve Wachowski NASA.

Après l' annonce de l' annulation du programme Centaur à bord du Shuttle, l'étage G prime est modifié pour pouvoir être lancé par un Titan 4. 16 étages Centaur G prime deviennent des TC et sont lancés de février 1194 à septembre 2003 (TC 8 à 23)

Usine de fabrication des étages Centaur chez Genaral Dynamics: Au premier plan des étages Centaur pour des Atlas 2. Au fond, 3 étages Centaur TC et à droite, un premier étage Atlas AC 106 (lancé en novembre 1993.

L' étage Centaur G prime du Shuttle en configuration de vol en exposition au Space & Rocket Center, Huntsville, Alabama, Photos Jason Hatton, probablement réalisé sur la base d'un modèle d'essais très fidèle avec les éléments de vol. Il mesure près de 9 m de long pour une masse de 6350 kg. Le 30 mars 2016, l'étage est enlevé et amené dans l'Ohio au Glenn research Center afin d'y être restaurer et exposé. Le centre Glenn, ancien Lewis a développé l'étage Centaur dans les années 1960 pour l'Atlas.