Processing preparation des missions

LES RESPONSABILITES

Les éléments du STS, système de transport spatial sont construits par plus de milles entreprises à travers les USA, sous le contrôle de la NASA.

Dans le cas de l' Orbiter Vehicle, le constructeur principal est Rockwell International, à Downey en Californie. La majeure partie des composants et des sous systèmes sont assemblés par ses firmes à Palmdale en Californie. L' Orbiter, une fois construit et terminé est transporté au centre spatial Kennedy en Floride sur le dos du Boeing 747 porteur SCA.

Les moteurs principaux SSME sont fabriqués par une division de Rockwell, la Rocketdyne Division, à Canoga, en Californie. Ces moteurs sont envoyés au centre Kennedy après des tests de mise à feu réalisés sur les bancs d' essais du centre John C Stennis (ancien National Space Technology laboratories), prés de St Louis, dans le Mississippi.

Le réservoir de carburant extérieur, External tank est construit au centre NASA de Michoud Assembly Facility, prés de la New Orleans, en Louisiane par la société Martin Marietta Corp, Michoud Aerospace. Le réservoir est envoyé au centre Kennedy par bateau, en contournant la Floride et arrivant par le canal de la rivière Banana, prés du bâtiment d' assemblage VAB.

Plusieurs firmes participent à la fabrication des boosters SRB. Le moteur à propergols solides SRB est construit par Wasatch division de la Norton Thiokol Chemical Corp, à Brigham City, dans l' Utah. Les autres composants sont réalisés par United Space Boosters Inc, à Hunsville, en Alabama. L' assemblage des segments pour former le booster SRB est réalisé par Lockheed Space Opérations Co , à Titusville en Floride. Cette société est sous contrat de la NASA depuis octobre 1983. Auparavant, c' est Rockwell qui réalisait ces prestations (missions STS 1 à STS 11).

Les opérations du Space Transportation System STS sont sous la direction de la NASA:

_ Le John F Kennedy Space Center, en Floride est responsable pour tous les lancements, atterrissages et opérations de rotation des missions nécessitant des orbites équatoriales.

_ Le Lyndon B Johnson Space Center, à Houston, Texas est responsable pour l' intégration complète du Space Shuttle et sert de point de contrôle central pour les missions orbitales.

_ Le Georges C Marshall Space Center, à Huntsville, Alabama est responsable pour les moteurs principaux SSME, le réservoir externe ET et les boosters SRB.

_ Le John C Stennis Space Center , à St Louis, Mississippi est responsable pour les tests des moteurs SSME sur ses bancs d’ essais.

_ Le Goddard Space Flight Center, à Greenbelt, Middle West assure à travers le monde les communications avec son réseau de poursuite.

Les opérations de l' US Air Force avec le STS devaient initialement se dérouler de la base de Vandenberg, en Californie, depuis le Shuttle launch Complex 6 spécialement construit pour l' occasion. Malheureusement après l' accident de Challenger en 1986, la base est abandonnée, et les opérations militaires avec le STS transférées sur des lanceurs classiques Titan 3.

LA PLANIFICATION DES MISSIONS

Comme on peut s' y attendre, l' entraînement des équipages et la planification d' une mission particulière du STS sont liés très intimement. ces liens reposent sur la définition de la mission elle même, des activités de l' équipage et des fonctions pour le soutien en vol. L' entraînement des astronautes par exemple est géré par le Johnson Space Center à Houston, Mission Operations Directorate MOD.
Un second aspect de la planification de la mission sont les opérations de soutien planifiées, comme l' analyse détaillée des besoins du vol et les opérations de contrôle au sol. Tous ces éléments sont retranscrit dans une importante documentation, à laquelle la NASA se réfère. La division "plan de vol et dynamique" quand à elle s' occupe des trajectoires, du guidage, de la navigation pendant l' ascension et de la programmation des ordinateurs pour la mission.

Les opérations de « processing » sont réalisées au centre spatial Kennedy. Elles sont programmées par la société qui gère le Shuttle United Space Alliance et réparties à travers plusieurs équipes. Les opérations nécessitants la mise en puissance du matériel de vol sont gérées par le centre de contrôle LCC au KSC. Les directeurs des tests NASA et les ingénieurs réalisent toutes les opérations avec du personnel très qualifiés.

Les activités additionnelles, planification, soutien et service sont réalisées par les autres centres de la NASA, principalement le JSC et le quartier général de l’ agence à Washington.

Pour le programme Shuttle, la direction revient au quartier général au travers du bureau du STS. Il supervise au KSC le bureau du « processing » et celui des ingénieurs, avec une hiérarchie similaire au JSC et chez USA.

Les opérations de « processing » et de chargement sont réalisées par la NASA dans le cadre du contrat opérations vol spatial, le SFOC. Les deux opérations étaient à l’ origine sous des contrats séparés, mais pour plus d’ efficacité et afin de réduire les coûts ils ont été réunis. Depuis 1995 et cela pour 7 ans, le contrat est signé avec la société United Space Alliance, qui regroupe Lockheed- Martin et Rockwell (Boeing à présent), et qui a la responsabilité de toutes les opérations au sol et des missions STS. La maîtrise du lancement et de l' atterrissage auparavant assurée par Lockheed, puis Lockheed-Martin englobe les opérations de modifications, d’ essais, de lancement, d’ atterrissage, de récupération et de préparation du STS. USA a également la responsabilité collatérale de certaines installations du KSC avec la NASA.

La société fournit ses techniciens, son personnel de soutien à travers leur bureau dans la plupart des centres NASA, principalement le KSC et le JSC. Le contrat comprend :

__ Les opérations au sol, avec l’ intégration et le « processing au sol, le soutien aux installations, aux équipements, le soutien aux opérations de lancement et de récupération.
__ Les opérations en vol, avec l’ entraînement des astronautes, l’ entraînement des contrôleurs de vol, la planification en vol, le calcul des trajectoires, le soutien aux installation de contrôle en vol (comprenant le MCC de Houston).

Le « processing » actuel du STS dans les bâtiments du KSC (OPF, VAB et LC 39), sont réalisés par les techniciens de USA. La NASA n’ a qu’ un rôle de soutien et n’ intervient qu’ en cas de problèmes urgents.

La planification des missions STS est réalisé longtemps avant le « processing » et l’ assemblage pour le vol. Les missions STS sont programmées pour des vols 5 à 6 ans à l’ avance, avant même que ne soit établies les places pour les charges utiles. En fait, l’ assignation des charges utiles peut s’ intégrer très facilement dans le « processing » des Orbiters jusqu’ à peut près 13 mois avant le lancement. Un calendrier normal est généralement établi un an avant le lancement. Chaque mission nécessite des préparations standardisées, comme la réparation de la protection thermique, la vidange des fluides et la maintenance des moteurs, ou spéciales comme un système d’ attache pour une charges utile précise, l' installation de besoins en électricité et contrôle particulier, des tests d’ interface avec la charge utile, la modification de logiciel pour les opérations avec la charge utile. A cela s’ ajoute les modifications et les tests non prévus sur un composant, réservoir, boosters ou l’ Orbiter lui même et les mises à niveau du matériel.

Les procédures de contrôle et de test d'un Orbiter se font au centre Kennedy, que se soit pour un Orbiter "fraîchement" arrivé de Palmdale ou un Orbiter en rotation entre deux vols. Les procédures sont similaires, les différences se font en amont sur les activités de pré-intégration. Par exemple, un nouvel Orbiter subit d' ordinaire une période de mise en puissance réduite, ce qui permet d' avoir du temps pour finir le travail qui n' a pas été fait sur le site de construction, ou lorsque des modifications sont demandées après que l' Orbiter est quitté l' usine. En plus lorsqu’ un Orbiter vient d’ être livré, il n’ est pas équipé de ses moteurs SSME ni de ses pods OMS et système RCS avant. Ils sont vérifiés avant d’ être installés sur le véhicule. Un autre contrôle est effectué sur les nouveaux Orbiters avant leur première mission, sur le pad de tir. Cette opération appelé FRF Flight Readiness Firing, a pour but de vérifier le bon fonctionnement de la baie de propulsion pendant une mise à feu de 20 secondes.

Pour les Orbiters qui ont déjà volé dans l’ espace, les rotations entre missions comportent plusieurs variétés d' opérations après-vol et de maintenance qui sont faites en parallèle avec le déchargement des charges utiles et l' installation d' équipements nécessaire a la prochaine mission.

Si un nouveau composant est installé, des tests de pré-lancement sont d' ordinaire demandés. Par exemple, si un nouveau APU, unité de puissance auxiliaire est installé, il devra subir des tests "à chaud". Si des changements sont faits sur le réservoir extérieur, un test de remplissage sera réalisé. Ce test appelé "Confidence check" détermine si le réservoir est apte à supporter la pression et les très basses températures des propergols cryogéniques.

Après que soient terminées les vérifications sur le matériel, les demandes sur une partie des éléments de vol , l' intégration du STS commence par l' assemblage des boosters SRB sur la plateforme de lancement MLP dans une des deux baies du bâtiment d' assemblage VAB. Le réservoir extérieur suivra de sa baie de stockage pour être accolé aux boosters. L' Orbiter, après des contrôles pré-lancement et intégration de sa charge utile horizontale, sera amené de son bâtiment de maintenance OPF vers le VAB pour être assemblé au réservoir extérieur.

Le concept de lancement sur plateforme mobile hérité du programme Apollo est reconduit pour le STS. L' engin est préparé pour son vol à l' abri dans différents bâtiments, et amené sur le pad de tir juste avant le lancement. Quand les opérations de pré-lancement dans le VAB sont terminées, l' ensemble Orbiter/ ET et SRB fixé sur le MLP est soulevé par le Crawler transporter et transporté vers le pad 39.
Sur le pad, les charges utiles qui doivent être intégrées verticalement sont hissées dans la soute de l' Orbiter. Le remplissage des différents réservoirs s’ effectue, et à l' issue du compte à rebours, le lancement peut intervenir.

Quelques minutes après, les équipes de récupération, stationnées dans l' Atlantique, se préparent pour la récupération des boosters SRB, en vue de leur reconditionnement et leur réutilisation.

Quand l' Orbiter atterrit, il est à nouveau réintégré dans le circuit de vol et préparé pour une autre mission si nécessaire.

Les événements principaux dans le « processing » du STS demandent une mise au point et un parfait planning. Ces événements sont établis avec les équipes de coordinations entre les différents représentants de la NASA et de USA. Dans les cas les plus favorables, ces événements s’ échelonnent sur 2 mois, avec 60 jours avant le vol la revue des besoins du site de lancement, 30 jours avant la revue de vol du site de lancement, la revue d’ assemblage ET/ SRB, le rollover de l’ Orbiter et la revue d’ assemblage au réservoir, la revue de vol Flight Readiness Review avant l’ obtention du certificat de vol COFR, la revue à 2 jours du lancement en vue du remplissage du réservoir externe.

Suivent le compte à rebours, la mission et la revue après l’ atterrissage si celui ci a lieu à Edwards AFB en vue du transport au KSC.

Le « processing » des Orbiters se déroule premièrement en 2 catégories principales : restauration et réparation des Orbiters après leur retour sur terre ainsi que les modifications et intégration du véhicule pour une prochaine mission.
Même si les missions sont différentes les unes des autres, le « processing » est sensiblement le même d’ un vol à l’ autre. Il se déroule comme suit :

__ Premier accès sur la piste d’ atterrissage pour la mise en sécurité.
__ Mise hors tension, ventilation, désarmement des systèmes pyrotechniques, tests sur les gaz toxiques,
__ Dans l’ OPF, poursuite de l’ enlèvement du matériel toxique, détection des fuites d’ ergols hypergoliques, enlèvement des systèmes cryogéniques et si besoin transfert de la charge utile.
__ Bilan des problèmes après la mission, inspection et évaluation des problèmes rapportés ou suspectés, vérification des systèmes.
__ Début des opérations sur la protection thermique, inspection des tuiles et sondage dès le début du cycle car il faut beaucoup de temps pour les réparer ou changer.
__ Démontage des moteurs principaux SSME pour inspection et vérification, permettant l’ accès à la section arrière.
__ Reconfiguration de la soute en vue de l’ installation de la prochaine charge utile.
__ Modifications éventuelles de mises à niveau sur les systèmes.
__ Réinstallation des moteurs SSME si les travaux sur la section arrière sont terminés.
__ Mise sous tension pour des tests et des vérifications des systèmes électrique et hydrauliques.
__ Finalisation de l’ Orbiter, des systèmes et des zones de travail avant le « rollover » vers le bâtiment VAB pour l’ assemblage au réservoir externe.

Ce cycle dure en moyenne 10 semaines. Au final, l’ Orbiter est monté sur son transporteur est conduit au VAB, son train d’ atterrissage rentré.