CHRONOLOGIE
SPACE SHUTTLE

LE "SOUND SUPPRESSION WATER SYSTEM" SSWS

"THE FLAME TRENCH"

Construction du LC39 dans les années 1960, la structure générale du LC39 pour Apollo.

Le LC39 a été originellement construit au début des années 1960 pour Apollo et le lanceur Saturn 5. Le pad sur lequel repose la plateforme de lancement MLP est une structure réalisée en béton avec des murs porteurs en béton allant jusqu'à un mètre d'épaisseur. Une tranchée sépare le pad dans le sens nord-sud avec des murs épais de 1,5 mètre. La tranchée, "flame trench" sert à canaliser le flux des gaz éjectés par les moteurs pour éviter qu'ils ne remontent vers le véhicule. Elle mesure 147 m de long, 17,7 m de large et 12,8 m de profondeur est s'ouvre au Nord sur 50°. La protection thermique des murs est assurée par un assemblage de briques réfractaires ancrées sur la surface en béton par des crochets métalliques, on compte 22 000 briques sur chaque mur environ. Le sol est protégé par 70 cm de béton.

Structure générale du LC39 pour le Space Shuttle

Alors que pour le Saturn 5, le déflecteur était mobile et roulé dans la tranchée, les 2 déflecteurs de flammes du Shuttle, celui pour les moteurs principaux SSME et celui pour les SRB ont été fixé au sol dans la tranchée de façon permanente.
Le déflecteur des SSME est de forme triangulaire. Il mesure 11,6 m de haut, 22 m de long et 17,7 m de large pour une masse de 590 tonnes. Le déflecteur des boosters SRB a une pente plus incurvée, il mesure 12,9 m de haut, 12, 8 m de long et 17,7 m de large pour une masse de 199 tonnes.  
Le sommet du déflecteur des boosters appuie contre celui du déflecteur des SSME pour former une structure en V inversée sous le MLP, comme le déflecteur du Saturn 5. Le fait que les 2 déflecteurs soient fixés dans la tranchée a permit d'abriter dans sa structure les canalisations du système de déluge par eau. Ces déflecteurs  sont construits en acier et recouverts avec un béton de 12,5 cm d' épaisseur résistant à haute température (Fondue Fyre). 

Deux déflecteurs mobiles latéraux, appelés Side Flame Defelctor, sont utilisés pour canaliser le jet des moteurs SRB au décollage, sur le coté de la tranchée, l'écartement des SRB étant sensiblement plus important que celui de l'étage S1C du Saturn 5. Ils sont mobiles et roulés sur des rails sous le MLP de part et d'autre de la tranchée. Chacun mesure 6 m de hauteur, 13,2 m de long et 5,3 m de large.

 Détail des déflecteurs dans la tranchée.

La puissance des moteurs du Shuttle est gigantesque, il ne s' élève que si la poussée de ses moteurs est supérieure à son poids. La différence conditionnant l' accélération de l' engin. 
La poussée des cinq moteurs du Shuttle représente quelques 85 millions de kW. Une fraction de cet énergie pousse le véhicule vers le haut, la verticale ascendante, une autre est dissipée par le jet gazeux, une autre se manifeste sous forme de vibrations avec propagation des sons dans les solides. Une dernière enfin fait naître des vibrations acoustiques qui se transmettent dans les fluides et dont une partie peut revenir vers le véhicule et faire vibrer certaines de ses pièces si des phénomènes de résonance se développent. Si l' on estime à 0,1 % seulement le pourcentage de la puissance que capte le véhicule sous forme acoustique directe ou indirecte, on aboutit à la valeur de 8500 kW, non négligeable. Et cela suffit pour tordre, casser, fondre des masses importantes.

L' idéal est de laisser sous le lanceur une hauteur suffisante pour qu' il n' y ait pas ce phénomène de rebond, soit un peu plus que la hauteur totale du lanceur. C' est ce que font les soviétiques, parce qu' il ont la place pour le faire. Aux Etats Unis, en Floride, le centre Kennedy est à quelques centaines de mètres de l' océan, l' espace sous les lanceurs est faible. Dans le cas du Shuttle, il n' y a qu' une quinzaine de mètres entre le sol et la base du Shuttle, d' ou une énorme interaction avec le lanceur. 

Le Shuttle est moins puissant que la fusée Saturn 5 qui utilisait la même plateforme. Le rapport de puissance/ masse est plus important et en outre le matériel délicat est sur le Shuttle près de la plateforme alors qu' il était logé tout en haut dans la tête sur Saturn 5. Le bruit au décollage d' une Saturn 5 atteignait 163 dB, mais pour le premier vol se sont 170 dB qui ont été enregistrés sous le Shuttle, cette différence de 7 dB produisant un son 5 fois plus fort. 

Le système utilisé pour Saturn 5 consistait simplement à injecter de l' eau sous pression dans la fosse d' évacuation des flammes de la plateforme au moment du lancement. En plus pour protéger la tour ombilicale, de l' eau était aussi pulvérisé sur les 9 bras de service qui se rétractent au décollage. Cette eau était produite par une station d' eau près du pad et pompé vers le Mobil Launcher.

Avec le Shuttle, il a fallu imaginer une autre système parce que le lanceur utilise deux types de moteurs différents, à carburant liquide et solide. Les moteurs à carburant liquide sont allumés en premier à T moins 4 s, alors que les boosters à carburant solides ne sont allumés qu' à T + 3 s. Le SSWS, Sound Suppression Water System a été conçu pour protéger le STS et ses charges utiles des dommages dû à l' énorme énergie acoustique, plus de 140 dB réfléchit par le MLP au moment du lancement.  

SOUND SUPRESSION WATER SYSTEM

Un réservoir d' eau a été construit sur le coté Nord-Est du pad, il mesure 88,9 m de haut et contient 1 134 000 litres d' eau pour le pad 39B, un peu moins, 1 061 000 litres pour le pad 39A. L' eau de ce château, par simple gravitation, est amenée sous le pad à travers les catacombes du coté Est par deux énormes canalisations de 2,1 m de diamètre qui servent à alimenter les deux systèmes de pulvérisation par eau du système SSW.

Le premier système permet d' alimenter le système "prelift-off", durant 15 secondes à raison de 2 millions de litres d'eau par minute, à savoir la fosse des moteurs SSME, le déflecteur dans la tranchée et les déflecteurs SRB. Dans la fosse SSME, 96 buses sont réparties sous le bouclier de protection disposés sur les 4 cotés de la fosse. Le système alimente aussi le Emergency Fire Deluge System pour l’extinction des moteurs SSME en cas de tir avorté et protège l'Orbiter. Ce système d' extinction des moteurs SSME est constitué de 22 asperseurs ou buses mis en place autour de la fosse d' évacuation des flammes des moteurs. Il permet de refroidir la partie arrière de l' Orbiter après notamment un arrêt des moteurs suite à un allumage avorté ou après l' opération de tir statique FRF. Le système est alimenté par des canalisations de 15 cm de diamètre et permet un débit de 9 450 litres par minute. L'eau dans la tranchée sort par 18 buses montées sur le dessus et d' autre part sur les cotés à la base des déflecteurs SRB directement dans la tranchée grâce à 40 buses de chaque coté.

Implantation des canalisations sous le pad alimentant le SSWS. La canalisation du bas "pre flight", 2,1 m de diamètre  alimente le déflecteur SRB Est (canalisation de 90 cm de diamètre), puis traversant le mur de la tranchée, le déflecteur principal (canalisation de 1,8 m de diamètre), le déflecteur SRB Ouest de l'autre coté (canalisation de 90 cm de diamètre) et la fosse SSME du MLP en remontant sur le pad (canalisation de 90 cm de diamètre). La canalisation du haut "post flight", 2,1 m de diamètre alimente par 2 canalisations de de 1,3 m de diamètre les 2 rangés de "rain bird" sur le MLP.

Le second système dit "post-flight", durant 9 secondes à raison de 1 500 000 litres d'eau par minute,  alimente par 2 canalisations les 6 énormes buses disposées sur le dessus de la plateforme, en 2 rangées, trois buses vers le milieu et trois sur le coté Nord. Ces buses, appelées "rains birds" (oiseaux de pluies) doivent leur nom à une célèbre marque aux USA, elles mesurent 3,6 m de haut, les deux du centre ont un diamètre de 1 m et les quatre autres 0,76 m. Les six " rain birds " débitent 4 086 000 litres d' eau par minute formant un matelas d' eau qui protège la plateforme lorsque le jet des boosters passent dessus pendant les premières secondes de l' ascension. 

Rollout du MLP 1 en août 1980, avant le premier vol de Columbia. On voit très bien au dessus de la plateforme le système de déluge par eau avec les "rain birds"et les "sprinkler" mis autour de la fosse SSME

Le débit maximal d' eau est de 3 402 000 litres par minute pendant 9 secondes. Le maximum de réflexion a lieu 5 secondes après le décollage et dure jusque' à T +10 secondes, lorsque le Shuttle dépasse les 90 m d' altitude. A ce moment, les deux boosters et les trois SSME inter réagissent mécaniquement avec ce déluge d' eau. Que devient cette eau ? 
_ 200 000 litres sont vaporisées ;
_ 10 000 litres sont atomisées ;
_ le reste est éparpillé ; 

Essai du système de déluge par eau en 1979 avec l'Orbiter Enterprise sur le pad 39A. On voit bien les "rain bird" en action sur la plateforme. Le pad 39A en décembre 1980 au moment du rollout de Columbia pour le premier vol STS 1. On distingue bien les 2 déflecteurs latéraux mobiles de chaque coté de la tranchée et les buses en bordure.

Lors du premier lancement en avril 1981, l' énorme surpression du moment de l' allumage des boosters, l'Ignition OverPressure, a sérieusement endommagé la structure du véhicule, en tordant les élevons notamment et en détachant des tuiles thermiques de l' Orbiter. Les accéléromètres ont pu mesuré sur les ailes, le body flap, la dérive et la cabine des charges qui ont dépassées les prédictions. Les structures supportant les réservoirs d'oxydant des moteurs OMS ont été tordus. Les données post lancement ont montré que l'eau pulvérisé pour supprimer l'onde de choc à l'allumage des booster n'était pas faite à la source de cette surpression. Les ingénieurs croyaient que la source de cette surpression devait être vers le déflecteur de flammes. Les analyses ont montré que la source primaire était situé immédiatement sous les tuyères. Les simulations faites avant le vol étaient complètement différentes du comportement des SRB.
Une maquette à l'échelle 6,4% a été réalisé pour des tests d'allumage des boosters et définir différents concepts de système pour réduire ou supprimer cette surpression. Finalement, il a été décidé de diriger l'eau non pas sur les déflecteurs latéraux mais directement sous les moteurs SRB et dans la fosse des SRB.

Le MLP 1 et la pad 39A après le décollage de Columbia STS 1.

Le niveau acoustique maximum est atteint quand le STS est à environ 90 m au-dessus du MLP. En dessous de ce niveau, ce sont les déflecteurs et la tranché qui canalisent le flux des flammes. Au dessus de 90 m, c' est la plate forme de lancement qui réfléchit toute l' énergie. Les réflexions sont maximales 5 secondes après le décollage. Tout se termine après 10 secondes quand le Shuttle est à 300 m d' altitude. Si les spécifications du STS lui permet de résister à une charge acoustique de 145 dB au maximum, le système de suppression acoustique permet de ramener ce niveau à 142 dB. Lors de certains lancements, des niveaux acoustiques de 188 dB ont été mesurés sur la plateforme, 160 dB sur le périmètre du pad et 120 dB à coté du VAB. Plus loin, à Cocoa Beach, au sud à 40 km, le bruit au décollage atteint quand même 77 à 95 dB.  Différents système pour réduire le bruit au décollage sont étudiés entre le premier et le second vol.

Pour le second vol en novembre, après validation des essais sur le AMT du Shuttle, des travaux ont été réalisés sur le pad pendant l'été et sur le MLP afin de limiter les dégâts. Le système de déluge par eau est modifié avec deux composants principaux. 
Le premier système est installé sur le MLP. Il est constitué de sacs de nylon, en fait des parachutes de 30 cm de large et 30 cm de hauteur remplis d' eau disposés dans la fosse SRB primaire (10 sacs) directement sous les boosters et dans la fosse SRB secondaire (20 sacs). D' une capacité de 1512 litres, ils sont crevés au moment de l' allumage des fusées, créant un véritable coussin d' eau atténuant fortement la surpression au décollage, SRB IOP Ignition Overpressure.

Mise en place des sacs dans la fosse des moteurs SRB en septembre 1981 pour la mission STS 2. Ce sont en fait des toiles de parachutes attachés par des cordes au bord de la fosse et remplie d'eau manuellement. C'est VTI, Vinyl Technologie Inc de Californie qui les fabrique pour la NASA. Photo NASA

Le second système est installé sur le pad dans la tranchée d'évacuation des flammes. Un circuit de canalisation est mis en place dans chacune des fosses primaires d' évacuation des SRB qui pulvérise 3 780 000 litres d' eau par minute sous le jet des boosters, grâce à 6 sorties de 30 cm de diamètre, quatre dans la fosse primaire et deux dans la secondaire. L' alimentation générale se fait par une canalisation principale de 91 cm de diamètre fixée sur les déflecteurs des boosters et reliée à la canalisation alimentant les buses dans la tranchée, ce qui a permis d'enlever sur chaque déflecteur plus de la moitié des 40 buses présentes.

Le MLP après le décollage du vol STS 2. Les mesures prises ont permis de réduire par 5 la pression de l'onde de surpression au moment de l'allumage des SRB.

Le système anti incendie de la fosse SSME. Alimenté par des canalisations à l'intérieur de la plateforme, il assure la distribution d'eau (22 buses) sur le pourtour de la fosse, sur le mur Nord et les murs latéraux. En bas, à droite, encastrées sous le bouclier anti souffle de la fosse, quelques unes des 96 buses du SSWS. On aperçoit aussi sur le mur 6 buses supplémentaires, alimentées par le SSWS des SRB et en l'air quelques buses du système de protection anti feu des moteurs SSME qui court autour de la fosse.

	Les "rain birds" installés sur le dessus de la plateforme. L'homme donne une idée de leur taille.

			La fosse SRB vue de dessous: a gauche, la canalisation d'arrivée d'eau principale de 91 cm de diamètre qui alimente le système de déluge sous les SRB dont on voit les 2 buses secondaires au centre.
La canalisation principale alimentent le déluge d'eau qui sort dans la fosse SRB par 6 grosses buses, 4 dans la fosse primaire et 2 dans la fosse secondaire.	Près des mats TSM, 2 petites canalisations alimentent 2 petites buses le long du mur Sud de la fosse SRB.	2 canalisations de dérivation permettent d'alimenter le système de réduction de l'onde de surpression du décollage grâce à un écran d'eau. il est constitué de 6 buses supplémentaires dans la fosse SSME, sur le mur Nord et de 8 autres buses sous les mats TSM.

Arrangements de la plateforme, au niveau B avec les canalisations du système de déluge par eau

L'intérieur de la plateforme, salle 34A, en regardant vers le coté 2, les canalisations d'eau alimentant la fosse SSME. Salle 2B, canalisations d'eau principale des Rainbirds qui par vers le coté 3. Salle 10B-9B, canalisations d'eau principale des Rainbirds.

Une des 3 canalisations qui sortent du pad pour se connecter au MLP et alimenter le système de déluge

Le système de déluge par eau est testé 5 fois durant le programme STS. En juillet 1979 avec l'Orbiter Enterprise lors des essais de validation du pad 39A, en septembre 1981 avec Columbia, juste avant la mission STS 2 pour valider les modifications du système SSWS et pour le retour en vol de Discovery en 1988 sur le pad 39B.
	7 mai, 2004, 1 320 000 litres d'eau est versé sur le MLP 2 installé sur le LC39 A pour un test du système de suppression de bruit. A 8 h locale, le système est mis en route durant 40 secondes. Ce test valide le remplacement de 6 valves installées depuis le début du programme et arrivés en fin de vie. De plus, une partie du système hydraulique de ces valves a été redessiné et simplifié afin de réduire les coûts de maintenance.
	Le dernier test du SSWS a lieu le 6 avril 2009 sur le pad 39 B avec MLP1 pour valider les modifications du système de déluge qui sera utilisé pour le lanceur Ares 1X.

La séquence du système de déluge d'eau dure une quarantaine de secondes. Dans un premier temps à T-15 s, l'eau sort par les buses du déflecteur dans la tranchée. Trois secondes après (T-12 s), sur le MLP, la fosse des SSME est inondée suivit deux secondes plus tard des deux fosses SRB. Les moteurs SSME sont allumées à T- 6 secondes suivit des SRB à T+ 0 s. Le Shuttle décolle, alors que les rain bird déversent leur eau sous pression  à T+ 3 s. Les 6 "rain bird" fonctionnent durant 20 secondes environ. Le Shuttle dépasse la tour et grimpe en altitude. L'interaction avec la plateforme maximale en dessous de 90 m cesse à T+ 10 secondes. 20 secondes après, l'eau dans les fosses SSME et SRB s'arrête. L'eau dans la tranchée continue de couler encore 30 secondes. Le flux est de 246 000 l-mn pour les SSME et 284 000 pour le refroidissement du déflecteur. A cela s'ajoutent un débit de 1 514 000 l-m pour les SRB.

CE QUE REJETTE LE SHUTTLE AU LANCEMENT
Les boosters rejettent :
_ 3873 kg/ s de dioxyde de Carbone ;
_ 2829 kg/ s d' oxyde d' Aluminium ;
_ 2688 kg/ s de vapeur d' eau;
_ 1993 kg/ s de chroride d' hydrogène;
_ 122 kg/ s d' oxyde nitrique;
_ 91 kg/ s de chroride de Fer;
Les 3 moteurs SSME produisent principalement de la vapeur d' eau, 1805 kg/ s, un peu moins que les boosters.

L'eau non vaporisée s'écoule dans des rigoles et va remplir deux bassins de rétention de chaque coté du pad à l'Est et à l'Ouest. Quelques jours après le lancement, des équipes au sol commencent le nettoyage de  la plateforme. L'eau récupérée dans les bassins présente un fort taux d'acide mélangée à divers produits plus ou moins toxiques. Des produits chimiques sont ensuite rajoutés à cette eau dans le but de ramener son Ph au niveau de celui de l'eau en sous sol. Après une semaine, l'eau est pompé dans l'étang de percolation, une sorte de digue géante qui court le long de la route autour du pad et l'entoure entre les deux bassins.
Lorsque les bassins sont vidangés, il ne reste que le cambouis résiduel des boosters SRB qui est ensuite soit séché au soleil (pad A) ou pompé dans des lits de séchage (pad B). Ce cambouis une fois sec est ramassé à la pelle et mis dans des containeurs en plastique et mis au rebut.
Les rigoles menant aux bassins doivent être soigneusement entretenues avant le lancement à cause de la pression de l'eau qui fait se soulever et fléchir les plaques au niveau des joints faisant déborder les eaux résiduelles en dehors du système.  

Les piscines Ouest et Est du pad 39

Le départ du Shuttle de sa plateforme de lancement occasionne de nombreux dommages au installations du pad de tir et aux structures. Beaucoup de ses dégâts sont prévus mais il arrive quelque fois des choses inattendues. L' équipe de sécurité Pad Safing Teams (renommée Postlaunch Inspection team) sous l'autorité du NASA Test Director est la première à venir sur le pad pour constater les dégâts une dizaine de minutes après le décollage. Cette équipe comprend des responsables électricité, sécurité, ergols, qualité de l' environnement et eau réunis en 4 groupes, tous ingénieurs issue de la NASA, United Space Alliance, Boeing et Lockeed Martin. Quand le " go " est donné pour accéder sur le pad, chaque membre représentant endosse un habit protecteur, un casque et commence à enregistrer les données qui seront compilées dans un rapport, le Launch Damage Assessment Report. Ce rapport est utilisé pour les réparations à effectuer pour que le pad soit prêts pour le prochain rollout. Les zones autour du pad sont inspectées en premier suivit une heure après par la tour FSS et le MLP. L'équipe de collecte des débris FOD (foreign object debris) cloture l'inspection 3h après le lancement quand le pad est déclaré "ouvert". Dans les fait, l'équipe sécurité laisse les photographes aller sur le pad pour récupérer les appareils photo et caméras.

Comme on peut l' imaginer la chaleur énorme du décollage et la poussée des moteurs est incroyable.  La première mission de l' équipe sécurité est le contrôle de l' environnement et l' estimation des dégâts autour du pad. Les endroits dangereux encore toxiques sont marqués et le LCC est informé que l' inspection est terminé. Les inspections révèlent des faits étranges et insolites. Une sous station électrique s' est vue soufflée par le jet des tuyères des moteurs SSME. La station était protégée par des plaques d' acier avec deux portes qui apparemment ont été ouverte par le souffle des moteurs. L' eau du pad s'y est alors engouffré créant des courts circuit partout dans la station (chargé de produire de l' air comprimé pour ouvrir des valves). Un autre incident à faillit inonder le pad à cause d' un vanne d' eau qui s' est cassée, l' équipe a du utiliser la fermeture manuelle afin d' éviter le drame. La plupart des dégâts sont constatés au niveau 95 à 115 sur la tour FSS. Ces niveaux juste au dessus de la plateforme sont littéralement soufflés à cause de la réflexion des gaz au moment du décollage. 

La tranchée déviant le jet des moteurs SSME est relevé vers le haut. Par contre celle des moteurs SRB est droite et il arrive souvent que le souffle arrache le grillage du périmètre du pad. Des perches en bois ont du être installés devant le périmètre bétonné. 
Pendant la séquence du décollage, de nombreux débris sont éparpillés tout autour et doivent être répertoriés pour après. Les endroits où se trouvent les débris sont enregistrés avant d' être enlevés par l' équipe de nettoyage. Tous les débris récupérés sont analysés afin de déterminer leur origine. De décollage en décollage des solutions sont trouvées afin de mieux protéger les installations. Cela va des barrières pour dévier le souffle au peintures anti-chaleur en passant par une meilleures protection des objets installés sur le pad. Dans le cas de la sous station, elle a depuis été protégée par du béton. 

LAUNCH COMPLEX 39 TOUR RSS

LAUNCH COMPLEX 39 EMERGENCY EGRESS SYSTEM

LAUNCH COMPLEX 39 SYSTEME OTV

LAUNCH COMPLEX 39 HISTOIRE

LAUNCH COMPLEX 39 STOCKAGE CARBURANT