ORION MPCV & SLS


UN MOBIL LAUNCHER POUR LE SLS

Mai 2013, la NASA charge JP Donovan Construction de Rockledge, Floride de modifier le ML Ares 1 pour le SLS. Le contrat est de 21 millions $. Fin 2013, commencent les modifications, elle devraient durer 18 mois.
Le ML Arès 1 a été construit par Hensel Phelph d'Orlando en 2008 (contrat de 263 735 000 $). En août 2010, la construction se termine, elle a coûté 234 millions $. Seul problème, le président Obama a annulé le programme Constellation au début de l'année. Quand le congrés relance un programme de super lanceur lourd, il est décidé de modifier le ML Arès 1 pour l'accomoder au lanceur plus lourd et plus puissant qui sera développé. Le coût initial est estimé à 54 millions $.

La structure principale de la plateforme du ML d'Ares 1 est composée de poutres avec traverses, les "truss" et de plaques métalliques rigidifiées, les "gliders" formant une base rectangulaire dont le coté 1 fait face au Sud, le coté 2 est à l'Ouest, le coté 3 est au Nord et le coté 4 à l'Est. La plateforme repose dans le VAB et sur le pad sur 6 pieds de soutien (mount) qui répartissent les charges. 4 pieds bordent la plateforme sur les 4 coins et 2 supportent les montants de la tour ombilicale. Les pieds 1,2 et 3 sont sur le coté 4 (Est) et les pieds 4, 5 et 6 sur le coté 2 (Ouest). Le ML d'Arès 1 n'est pas comme le MLP du Shuttle, une modification du ML Apollo. C'est une structure nouvelle mais qui reprend les contraintes des ML Apollo et du STS. Dans les premiers concepts du ML d'Arès, les "truss" et les "gliders" ont été déplacés et inter changés pour respecter la répartition des masses sur chaque pieds de soutien. Ainsi, le poids sur les pieds de soutien centraux (mount 2 et3)  a du être déplacé vers les pieds arrières. Dans les premiers plans, il y avait un "girder" entre les pieds 2 et 5 et un "truss" entre les pieds 1 et 4. Quand il devint évident que la charge allait être plus lourde sur les pieds 2 et 5, les structures ont été inversées. La distribution de poids en a été amélioré. Pour diminuer encore le poids sur les pieds 2 et 5, un "carrossage "virtuel" a été réalisé par la mise en place de traverses en diagonale de biais dans les salles adjacentes. Des cales ont été placés en dessous pendant le montage. Lorsque ces cales ont été enlevés des pieds supports 2 et 5, l'écart crée a été immédiatement comblé par le poids de la structure. L'ensemble de la structure de la plateforme ainsi montée s'est positionné dans un état de charge précontraint délestant la charge sur ces pieds.

Sur la plateforme originelle, la structure de base est formée par les "gliders" G2, G8, G10, G5 et G3. Les traverses "truss" T7, T1 et T14 habillent le reste de la plateforme

Une autre économie a été réalisé en utilisant des composants commerciaux "pret à l'emploi" qui avait pour contrainte de ne pas avoir des données assez précises sur leur niveau de qualification aux vibrations et aux chocs. Beaucoup d'équipements mécaniques et électriques sont montés sur le sol et les murs de la plateformes au niveau inférieur et sont donc soumis aux vibrations du lancement et des ondes de choc primaires. Des panneaux spécialement ondulés sont utilisés pour le sol et les murs latéraux.

   

Le ML Ares 1 vue en cours de construction en mars et septembre 2009. Les images permettent de voir les différentes poutres qui le constitue.

La tour mesure 109 m de hauteur (level 360) du dessus de la plateforme (niveau 0). Le 2 premiers niveaux (30 et 60) mesurent 9 m, les 13 autres 6,1 m (niveau 80 à 340) et le dernier (machinerie ascenseur) 7,6 m.

       

Le ML d'Ares 1 en septembre 2013, l'intérieur de la plateforme, le système de déluge par eau coté Est et les "launch mount" déposés au sol.

Décembre 2013, la conversion débute. La poutre sud, T14 est découpée, ainsi que la T12. Le  compartiment AB8 est enlevé. Les compartiments AB6, AB7 et la fosse vont suivre.

   

Le Launch Mouint d'Ares 1 est déplacé sur le parking MLP Ouest. Le compartiment AB8 vient d'être démolit, laissant voir le mur G10..

   

Janvier 2014, le chantier est préparé pour la découpe des murs Ouest G11 de la fosse Ares 1, derrière le mur blanc (poutre G10).

La reconstruction du ML va bien au-delà de l'élargissement de la fosse d'échappement sur le pont du niveau "0". Le lanceur Ares 1 était beaucoup plus petit et ne pesait que 25 % de la masse du SLS actuel. Le coté de la plateforme où se trouve la tour est en fait le coté Nord. Les traverses principales Est-Ouest de la plateforme ne sont plus dimensionnées pour le poids du SLS. La traverse Nord, G8 qui soutien le montant de la fosse reste en place tandis que les autres montants au Sud vont être enlevés et remplacés. Une traverse sera rajoutée a environ 1 mètre au sud de la traverse G8 existante et reliée ensemble pour rigidifier la structure. Cette traverse sera le montant Nord de la fosse du SLS sur laquelle seront fixés 4 support pour le lanceur. Sur le montant G10, 2 nouvelles traverses seront ajoutés pour former le montant Sud de la fosse et le montant pour les 4 autres supports du lanceur. Entre les 2 montants, l'espace crée de 3 m permettra d'installer les tunnels des lignes cryogéniques alimentant les moteurs RS 25 de l'étage principal et les 2 TSM. Le compartiment crée entre les 2 murs, le AB8 contiendra les panneaux des lignes pneumatiques (azote et hélium gazeux) pour les SRB et les RS 25. Au final, une autre traverse sera ajoutée sur le bord sur de la plateforme T14, créant le compartiment AB10. Ce compartiment abritera les systèmes hydraulique de contrôles des vérins des SRB, la purge en azote chaud pour les jupes arrières des SRB, le systèmes ECS pour l'étage principal ainsi que la grande conduite d'eau qui alimentera les 2 "rains birds" situés dans les coins Sud-Est et Sud-Ouest de la plateforme sur le pont principal.

   

Schéma original du ML Ares 1 et modifications à faire. La nouvelle fosse est construite entre les montants verticaux G5, G3 et horizontaux G8, G10

Sur le coté Est du mur de la fosse, à l'angle Sud-Est une zone sera créer pour abriter les vannes LH2. Une zone pour les vannes LOX sera créer de l'autre coté, à l'angle Sud-Ouest. La salle de connexion électrique (13,8 kV sur 3 phases) sera déplacée au nord de la zone valves LOX.  

Début avril 2014, des plaques ont été soudé sur G10 pour boucher les anciens passages de canalisations. La poutre sera enlevée.

   

Fin avril 2014, une nouvelle poutre a été mis en place devant G8, ce sera le mur Nord de la fosse du SLS. Les 2 poutres sont à un mètre de distance. Elles seront reliées ensemble pour rigidifier la structure. Les murs  gauche et droit de la fosse ont été installé. A noter les trous pour le passage des canalisations du déluge d'eau. A droite, mise en place du mur Sud de la fosse (photo JP Donovan).

Juillet, une grue à longue flèche est installé sur le site

   

A gauche, vue de la fosse pour Ares 1 avant les modifications. Aout, la traverse qui délimitera la fosse coté Sud et permettra la fixation des support du lanceur est en place. Au premier plan, la poutre G8 avec son renfort, en fait le mur Nord de la fosse chargé de rigidifier la plateforme.

10 septembre, mise en place du montant central G12 devant le mur Sud de la fosse avec ses structures de renfort. Dans cet espace de 3 mètres, seront installés les tunnels des lignes cryogéniques alimentant les moteurs RS 25 de l'étage principal et les 2 TSM. Le compartiment crée entre les 2 murs, le AB8 contiendra les panneaux des lignes pneumatiques (azote et hélium gazeux) pour les SRB et les RS 25.

22 septembre, la dernière structure extérieur de la plateforme, la G14, haute de 7,6 et pesant 56 tonnes est soudée, créeant le compartiment AB10. Ce compartiment abritera les systèmes hydraulique de contrôles des vérins des SRB, la purge en azote chaud pour les jupes arrières des SRB, le systèmes ECS pour l'étage principal ainsi que la grande conduite d'eau qui alimentera les 2 "rains birds" situés dans les coins Sud-Est et Sud-Ouest de la plateforme sur le pont principal.

   

Octobre, la structure de la plateforme est terminée, les canalisations d'eau vont être installés tandis que d'immenses échafaudages sont mis en place pour accéder à la tour.

       

Vue plongeante depuis la tour de la plateforme niveau "0" avant et après sa couverture partielle et un des support du SLS en attente au sol.

        

La canalisations d'eau centrale qui alimente les buses de la fosse des moteurs du SLS. L'intérieur de la plateforme avec les canalisations d'eau qui partent dans la fosse.

Janvier 2015.

       

Mars 2015, les canalisations du système de déluge par eau sont en place. Les ouvriers s'occupent maintenant d'habiller la tour.

   

Avril 2015, le coté Est de la plateforme avec les 3 canalisations du système de déluge par eau bien visibles. Elles alimentent les 4 "rainbird" au dessus ainsi que la fosse principale. (Photo Jvan Oene et JP Donovan)

   

   

Vue plongeante de la fosse des moteurs du ML tel qu'elle était avant et après modifications.

Septembre 2015, les modifications du ML se terminent. Il ne reste que les bras de service à installer après leur validation au LETF. La fosse originelle mesurait 6.7 m de coté. Après modifications, elle mesure10 m sur 19. Cela a nécessité l'enlèvement de 750 tonnes d'acier et l'ajout de 1000 tonnes supplémentaires. 40 systèmes "sol" ont été installés sur la tour, ainsi que 800 éléments, 91 km de câbles et plusieurs kilomètres de canalisations. (Photos Ken Kramer).

Le pont "0" du ML avec une vue de la nouvelle fosse pour les moteurs RS 25 et les 2 boosters. Les ingénieurs devront installer les 2 mats de service T-0 LOX LH2 pour les RS 25, appelés Tail Service Mast Umbilicals qui serviront pour le remplissage et la vidange des ergols. Ils seront similaires à ceux du LUT APollo Saturn 5 et situés sur le même coté de la fosse, au Sud à l'opposé de la tour disposés à +- 12,7° du centre, le TSMU LOX au Sud-Ouest, le TSMU LH2 au Sud-Est. L'accès au mats se fera depuis le pont, niveau "0" et depuis le niveau "A", en dessous salle AB8.
Pour les 2 boosters, il est prévu 2 ombilicaux appelés Aft Skirt Umbilical assurant la purge en azote, l'alimentation électrique et la connexion de données. Ils seront similaire à ceux du Shuttle. Chacun pèsera 1500 kg pour 1,6 m de haut sur 93 cm de coté.

La fosse prévue pour le lanceur Ares 1 et celle du SLS vue de dessous
 

Les "rain birds" utilisés sur le MLP du STS seront de nouveau employés pour le SLS. Leur but est de supprimer l'énergie acoustique du lanceur en phase de lancement. Le flux d'eau délivré par ces "rain birds" sert a créer un matelas qui absorbera l'onde de coc et l'énergie acoustique. Il est important que les "rain birds" n'interférent pas directement avec les tuyères des moteurs en les mouillant. L'arrangement des "rain birds" sur le ML les placent très prés des moteurs du lanceur. Les simulations ont montré que si le débit d'eau est géré crescendo, la fosse sera complètement inondée lorsque le lanceur aura décollé. De l'eau pourrait éclabousser la plateforme et arroser le lanceur mais avec un impact minimal. Lors d'un tir avorté, il est important que les allumeurs ROFFI ou HBOI (Hydrogen Burn Off Ingnitor) soit maintenu au sec. Les simulations ont montré que les allumeurs seraient trempés. Un coin sous le bouclier protecteur de la plateforme a été conçu pour éviter que l'eau noie le HBOI.

 


Structure interne de la plateforme avec les différentes sales. Celle situées sous la tour sont sur 2 niveaux et celle situées en place du lanceur sont sur un seul niveau. on voit parfaitement le cheminement des canalisation du système de déluge par eau qui aboutit dans la fosse principale.

 

La tour ombilicale sera "décorée" des bras de service pour le SLS assurant l'alimentation en carburant, gaz, fluides, électricité, air conditionnée et données. 5 bras seront installés, dont le bras d'accès pour l'équipage, Crew Acces Arm, CAA, le Orion Service Module Umbilical OSMU pour accéder au module de service Orion, le Interim Cryogenic Propulsive Stage umbilical ICPSU pour l'étage supérieur, le Core Stage Inter-Tank Umbilical CSITU pour la zone inter réservoir de l'étage "core", le Core Stage Foward Skirt Umbilical CSFSU au niveau du sommet de l'étage "core". A cela s'ajouteront 2 bras stabilisateurs a environ 47 m de hauteur et 2 autres bras pour le service dans le VAB.

Les bras seront installé sur le ML sur son parking extérieur, le bras ICPSU, le plus lourd en premier.

 
CAA - Il n'y a aucune connections ombilicales avec le CAA. La seule partie du CAA qui touche le vaisseau est un airbag gonflable qui touche la couverture protectrice de la cabine, le Ballistic Cover. Le CAA se rétracte loin du lanceur avant le décollage, comme avec le Shuttle.
OSMU - L'ombilical fournie le signal électrique et les connections de puissance à Orion, l'air pour la cabine, la purge ECS pour le module de service et l'adaptateur charge utile coiffe (Payload Adapter/Payload Shroud). L'ombilical est libéré via un signal venant des SRB, avec un câble de retrait en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Lors de la libération, des treuils électriques tirent le bras vers le bas aidé par la gravité. Un système de verrouillage empêche le rebond.

 

ICPSU - L'ombilical fournit le signal électrique et les connections de puissance à l'étage supérieur ICPS (Upper Stage), le remplissage et la vidange de l'oxygène liquide LOX et de l'hydrogène liquide LH2, la ventilation de l'hydrogène gazeux, la pressurisation en hélium, la purge ECS de l'étage et l'inter étage. L'ombilical est libéré par signal des SRB, avec un câble de retrait en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Lors de la libération, des treuils électriques tirent le bras de 89° dans le sens des aiguilles d'une montre. Un système de verrouillage empêche le rebond.
CSFSU -L'ombilical fournit le signal électrique et les connections de puissance au package d'avionique situé dans la jupe avant de l'étage principal, la ventilation du LOX, l'hélium pour la pressurisation du réservoir LOX, la purge ECS pour l'avionique, la jupe avant et l'inter étage de l'ICPS. L'ombilical est libéré par signal des SRB, avec un câble de retrait en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Lors de la libération, la plaque ombilicale est rentrée dans la bras à l'aide de vérins hydraulique. Le bras est tiré de 45° dans le sens des aiguilles d'une montre vers la tour. Un système de verrouillage empêche le rebond.

VS- Le bras stabilisateur n' pas de fonction d'ombilical, c'est juste un stabilisateur. L'ombilical est libéré par signal des SRB, avec un moteur sur chaque bras en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Les 2 parties avant s'écartent du lanceur horizontalement, tandis que la bras tombe verticalement vers le bas. Un système de verrouillage empêche le rebond.

CSITU- L'ombilical fournit le signal électrique et les connections de puissance au paquet Inflight Destruct Package situé dans l'inter-réservoir du corps principal, le contrôle de la ventilation de l'hydrogène gazeux et l'aération de l'oxygène gazeux, l'hélium de pressurisation des réservoirs LH2, la purge ECS du Inflight Destruct Package et la zone inter-réservoir de l'étage principal. L'ombilical est libéré par signal des SRB, avec un câble de retrait en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Lors de la libération, la plaque ombilicale est rentrée dans la bras à l'aide de vérins hydraulique. Le bras est tiré de 45° dans le sens des aiguilles d'une montre vers la tour. Un système de verrouillage empêche le rebond.
LHTSMU - L'ombilical fournit le signal électrique et les connections de puissance de l'étage principal, le remplissage et la vidange en LH2, la purge d'hélium du réservoir LH2, l'hélium pour le moteur RS25, la purge ECS de la jupe arrière de l'étage. L'ombilical est libéré par signal des SRB, avec un câble de retrait en secours. Un 3e dispositif permet aussi de couper la liaison. Lors de la libération, une partie de la plaque ombilicale est rentrée dans le caisson grâce à des vérins pneumatiques. Une porte assure une protection des TSM contre le jets des moteurs.


LOXTSMU - L'ombilical assure la même fonction que le LHTSUM, mais pour l'oxygène liquide.

LSRBU - L'ombilical assure le signal électrique et les connections de puissance au SRB gauche, la purge ECS de la jupe arrière gauche. La déconnection se fait par mouvement vertical au décollage. Une plaque anti feu assure la protection contre le jet du SRB.

RSRBU - L'ombilical assure le même rôle que le LSRBU, mais pour le SRB droit. Les jupes arrières des SRB reposent sur 4 supports VSP. Il n'y a pas de boulons explosif libérateur au décollage à T-0, mais des boulons sont mis en place durant les opérations d'assemblage et pour le transport vers le pad

 


Le Thrust Vector Control Hydraulic Service Arm dans la salle B2, sous la tour (droite l'ascenseur à gauche l'escalier. le HHSS fournie la pression hydraulique sur chaque des 6 tuyères des moteurs du SLS.

Les rack installés dans les salles de la plateforme sont posés sur des plaques a ressorts anti vibration pour isoler leur contenu de l'environnement bruyant et acoustique du lancement.

Mise en place de support de câble dans la salle AB10. Au dessus, une canalisation du système de déluge par eau.

Décembre 2016, les premières pièces des canalisations cryogéniques sont mis en place dans la plateforme. Un travail très précis sans droit à l'erreur.

Décembre 2016, le premier VPS (Vertical Support Post) est amené par camion vers le site de construction du ML après la validation des essais sur le LTEF. 8 seront installé sur le ML pour supporter les SRB du SLS.

Mars 2017, le premier bras de service est installé sur le ML. Le OSMU, Orion Service Module Umbilical,  est le plus haut des 9 bras installés, après le bras d'accès pour l'équipage qui sera installé en dernier. il servira pour le transfert de liquide réfrigérant pour l'électronique et en air pour le système de contrôle environnemental du module de service d'Orions.

   

Mai, mise en place des VPS, Vertical Support post autour de la fosse SRB du ML

   

Mai, mise en place du bars CSFSU (Core Stage Forward Skirt Umbilical) sur la tour du ML. Il est au niveau 180 au dessus du réservoir LOX du premier étage du SLS. Il fournira de l'air conditionné et de l'azote gazeux dans la jupe avant de l'étage.

Une fois terminé en 2018, le ML SLS aura coûté environ 350 millions $. Il pèsera 2 494 758 kg contre 907 184 kg pour le ML de base Arès 1. Il aura nécessité un an de travail préparatoire et deux an et demi de construction.

Février 2018, le site web SpaceFlightNews révèle que le ML destiné à lancer le SLS "penche" ! En effet, les modifications successives faites au ML depuis 2012 font pencher la tour ombilicale vers le lanceur. Et l'installation des bras de service, en cours actuellement ne fait qu'aggraver la situation. La NASA pour le moment se semble pas trop inquiété et rassure tout le monde. L'ajout des autres bras de service a d'ailleurs été suspendu.
Le coût originel pour modifier la tour pour le SLS devait être de 54 millions $. Or de 2012 à 2015, la NASA a dépensé 281 millions de $ en modification qui ne sont toujours pas terminées. 400 millions $ sont encore prévus pour terminer les modifications pour le premier vol en 2019-2020. Le coùut total avoisinera les 900 millions en 8 ans pour modifier une tour dont la construction a durée 2 ans.
Une tour qui ne devrait servir que pour un seul vol, devant être ensuite à nouveau modifier pour le lanceur SLS Bk1s avec un nouvel étage cryogénique plus haut. La NASA demande depuis la fin de 2017 des fonds pour construire un autre ML, 300 millions $, ce qui ferait gagner du temps et de l'argent que de devoir une nouvelle fois modifier le ML existant.

   

Les contraintes de hauteur et largeur pour le ML dans le VAB.

26 février, les ouvriers installent le bras d'accès pour l'équipage le CAA sur le ML. C'est le bras le plus lourds de la tour. Il va permettre de vérifier de combien la tour penche. La tour est déjà équipée du porche sur lequel le stabilisateur sera fixé et des bras CSITU (Core Stage Inter Tank Umbilical), CSFSU (Core Stage Forward Skirt Umbilical) et OSMU (Orbiter Service Module Umbilical). Il maque le ICPSU et le bras stabilisateur (Vehicle Stabiliser Arm).

Photos NASA, NSF, K Kramer

16 mars, mise en place du dernier bras de service du ML, le ICPCU, il assurera l'alimentation en LH2 et LOX de l'étage supérieur pour le vol EM 1. Il est situé à 73 mètres du sol.

Avril, la NASA va construire un second Mobil Launcher pour le vol EM 2.

Mai, test de levée pour le Ml SLS avec le Crawler 2.

Juillet, mise en place des mats de service sur le ML. Les TSMU, Tail Service Mast Umbilicals assureront l'alimentation en hydrogène et oxygène liquide et les connections électrique pour l'étage central.

   

Août, le bras CAA est mis en position de lancement, rétracté contre la tour.

Septembre, rollout du ML vers le pad 39B pour des tests. La structure est ensuite ramené dans le VAB où sera terminé sa préparation pour le vol EM 1.

       

Le ML SLS avec tous ses bras de service, de haut en bas, le CAA pour l'équipage, l'OSMU pour Orion, ICPSU pour l'étage supérieur, le CSFSU pour l'avionqiue de l'inter étage et le CSITU pour la zone inter-réservoir du corps central. A cela s'ajoutera le bras stabilisateur VS.

Essais des systèmes d'extinction des incendies sur le ML

Le ML SLS rentre dans le VAB après son séjour sur le pad. Le bâtiment est prêt avec ses plateformes de services dans la baie 3. Les ascenseurs le sont aussi. Tous les système de manutention et d'accès ont été terminé et installé. Le système de détection anti feu est opérationnel. Le ML restera dans le VAB jusqu'à l'automne 2019. Un grand nombre de bras de service seront enlever et des cales placés pour redresser la tour ombilicale. Après 4 autres mois passés sur le pad, le Ml sera de nouveau dans le VAB pour préparer le vol EM 1.

La configuration en ligne des moteurs RS25 et des SRB a obligé les ingénieurs à concevoir un "plug", un bouchon de tuyère à l'intérieur du booster pour les protéger lors de l'allumage des moteurs RS25 et des débris occasionnés avant l'allumage des SRB. Ces bouchons sont durant 6 secondes soumis à la chaleur et la pression des moteurs RS25. Sur les SRB du Shuttle, ces bouchons étaient en polystyrène extrudé "styrofoam" (Michigan).