La Station Spatiale Internationale (ISS) 1ère Partie.


La station spatiale internationale ou en anglais International Space Station (ISS) est comme son nom l’indique, une station spatiale de coopération internationale. Elle se trouve à environ 400 kms au-dessus de nos têtes en orbite basse Terrestre (OBS). Elle se déplace à environ à 27 600 km/h soit 7,66 km/s. Le but de cette station spatiale est à la base scientifique : à son bord on y pratique différentes expériences scientifiques (biologie, physiologie, astrophysique etc) qui sont réalisés par une équipe d’astronautes.

Tout commença après les différents projets de station spatiale Russe Salyut et Mir que la NASA décida de créer elle aussi sa propre station spatiale. Elle fera un premier essai de station, avec Skylab en mai 1973, qui sera occupée pendant 6 mois, mais peu après avec les différents retards causés par la Navette spatiale, Skylab fut oubliée et n’ayant pas pu remonter son orbite à temps, elle sera détruite en 1979 dans l’atmosphère de la Terre. C’est en avril 1984 que Ronald Reagan relança le projet de station orbitale en invitant des collaborateurs du monde entier pour un futur programme de station orbitale internationale, qui sera nommé « Freedom ». Après concertation, les différents pays impliqués auront la tâche de construire leur propre futur « module » qui sera et fera entièrement partie de la station. Le Canada s’occupera du bras robotique (Canadarm2), l’Europe et le Japon s’occuperont de la partie laboratoire (Columbus et Kibo). Le projet aura du retard à cause des différentes restrictions budgétaires imposées par le Congrès Américain. Quelques temps plus tard, la Russie (anciennement URSS) sera ajoutée au projet. Le programme reunira en tout 15 Etats impliqués et sera officiellement lancé en 1998.

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La première station spatiale conçue par la NASA: Skylab.

Le Module Zarya

L’assemblage de l’ISS commencera avec le module Zarya (Aurore), qui est un élement Russe qui fera office d’élement de base de la future station spatiale. C’est-à-dire que la station sera construite tout autour de celui-ci tout en gardant des ressources de carburant, d’air et d’eau (en anglais il est appelé Fonctional Cargo Block).  Il est équipé de panneaux solaires et pourra ainsi piloter et gérer la future station. C’est ce qu’il fera pendant 2 ans jusqu’à l’arrivée du module américain lancé le 4 décembre 1998 par la navette Endeavour, Unity (ou Node-1).

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Le module Zarya en orbite, premier élement clef de la station spatiale internationale.

Le Module Unity

Unity est un module important dans la construction de l’ISS. Il représente à lui-même l’entente entre la Russie et les Etats Unis. Il est composé de 6 ports d’amarrage et constitue un des premiers « nœuds » de l’ISS. Il permettra de relier les futurs modules de la station. Il assure également la liaison avec la Poutre, élément structurel principal de l’ISS qui supporte des systèmes de production d’énergie mais également des installations scientifiques et des pièces de rechange. Unity mesure 5,47 mètres de long et 4, 57 mètres de diamètre. Il pèse au total 11,6 tonnes (à vide). Il possède un système de racks qui servira de rangement (amovible) pour des expériences scientifiques ou autre.

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Le module américain Unity « docké » au module russe Zarya.

Le Module Zvezda

Mais pour que des astronautes puissent s’installer dans la future station, il est nécessaire d’ajouter un module de vie. C’est ainsi que la Russie enverra le module Zvezda le 12 Juillet 2000 à bord d’une fusée Proton qui s’amarrera quelques jours plus tard au module Zarya le 26 Juillet. Zvezda est un module pressurisé ayant une capacité d’accueil de deux astronautes. Ce module est en grande partie inspiré des modules de l’ancienne station spatiale Russe, Mir. Zvezda sera le troisième élément de l’ISS. Quelques temps après son installation, les commandes principales et le pilotage de l’ISS sera transféré de l’ordinateur de Zarya vers Zvezda. Le 11 septembre 2000, deux astronautes sont envoyés sur l’ISS (dans le cadre de la mission STS-06 de la navette spatiale) pour relier des câbles pour conclure la connexion entre le module Zarya et Zvezda. C’est après cela que Zvezda prendra en charge le contrôle d’altitude et les corrections d’orbite de l’ISS. Après avoir été correctement reliés, Edward Tsang Lu et Youri Malenchenko deviendront les premiers astronautes à s’installer dans l’ISS. Le module Zvezda comporte quelques equipements utiles à la vie des astronautes à bord de la station :

  • Un tapis de course appelé « Treadmill Vibration Isolation System » qui absorbe les vibrations causées par la course sur le tapis.
  • Un vélo d’intérieur.
  • Des toilettes et différentes équipements d’hygiène.
  • Une petite cuisine comprenant un frigo et un congélateur.
  • Le système de récupération de l’eau et des eaux usées qui récupère la transpiration et l’urine pour ainsi les transformer en eau potable pour les astronautes.
  • Le système d’absorption du dioxyde de carbone « Vozdukh ».
  • Les ordinateurs principaux de guidage Russes.
  • 8 batteries de stockage d’énergie.

Zvezda possède également 14 hublots et 16 petits réacteurs (+ 2 gros réacteurs pour la propulsion).

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Le module Zvezda relié au module Zarya de l’ISS.

La Poutre

Parmi les différentes parties importantes de l’ISS, la Poutre est la plus importante car elle supporte les panneaux solaires et les équipements scientifiques installés sur la station. Son installation commença en octobre 2000. Etant très encombrante et très grande, elle fut lancée et assemblée en plusieurs parties. Elle est rattachée au module principal de la station Unity. Elle supporte le bras robotisé Canadarm2 et les 4 paires de panneaux solaires utile à la station. Son assemblage se finira en mars 2009.

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La poutre soutenant les panneaux solaires de l’ISS.

Le module Destiny

Le module Destiny est un laboratoire pressurisé conçu par la NASA. Il fut lancé en février 2001 lors de la mission STS-98 à bord de la navette spatiale Atlantis. Il est entièrement composé d’aluminium, il mesure 8,53 mètres de longueur, 4,57 de diamètre et pèse près de 14 tonnes à vide et 24 tonnes avec les différents équipements scientifiques installés à bord. Il est relié au module Harmony et au module Unity. Il possède plusieurs systèmes de support-vie comme le maintien de température, eau réfrigérée et le renouvellement de l’oxygène (et l’évacuation du dioxyde de carbone).

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Un astronaute en sortie extravéhiculaire sur le module Destiny.

Canadarm2

Le Canadarm2 ou système de service mobile est un système situé à l’extérieur de l’ISS permettant de déplacer des cargos ou modules de la station. Il peut également aider les astronautes pendant les sorties extravéhiculaires. Il est composé de deux parties : le bras manipulateur principal Canadarm2 ou appelé Space Station Remote Manipulator/SSRM et d’une partie faite pour les manipulations plus précises appelé Dextre ou Special Purpose Dexterous Manipulator/ SPDM. Il a été conçu par l’agence spatiale Canadienne dans leur but de contribution à la station spatiale internationale. Envoyé le 11 avril 2009 par le biais de la mission STS-100 de la navette spatiale, il est une copie presque conforme du bras qui composait la Navette Spatiale Américaine, sauf qu’il mesure 17,6 mètres de long et peut soulever et manipuler des charges allant jusqu’à 116 000 kgs. Il est équipé de 7 articulations motorisées, ce qui fait de lui un outil très pratique pour la « capture » des vaisseaux cargo et des futurs modules de la station spatiale. Pour l’utiliser les astronautes peuvent le manipuler depuis le module Destiny grâce à plusieurs ordinateurs et deux joysticks.

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Le bras robotique Canadarm2 « attrapant » le cargo HTV-6.

Le Module Quest

Après l’arrivée du Canadarm2, ce fut au tout du module Quest d’être envoyé en orbite sur l’ISS. Le module Quest est le sas pour les sorties extravéhiculaires se trouvant dans le segment américain de la station spatiale (il est relié au module Unity). Il sert de lieu de préparation aux astronautes avant de sortir dans le vide spatial. Il est divisé en deux parties : le sas de préparation et le sas principal. Le sas de préparation comme je l’ai dit plus haut, sert de lieu de préparation aux astronautes avant la sortie extravéhiculaire. C’est l’endroit où ils « enfilent » leur combinaison spatiale (ils n’enfilent pas leur combinaison eux même, un autre astronaute faisant partie de l’équipage les assistent car certaines parties sont impossible à mettre soi-même). Ils s’assurent également que leur combinaison fonctionne normalement et que tout le matériel qu’ils auront besoin est opérationnel.

Pendant cette phase d’équipement, les astronautes doivent passer quelques temps à respirer de l’oxygène pur dans leur scaphandre pour enlever l’azote que leur organisme contient. C’est après s’être équipés entièrement que les astronautes passent dans le sas principal séparant la station spatiale internationale au vide spatial. Le sas principal à une capacité d’accueil de deux astronautes maximum. A l’extérieur du sas, il y a deux grands réservoirs d’oxygène et deux autres d’azote, ils sont protégés contre les « micrométéorites » de plusieurs couches de protection et sont entièrement composés de fibres de carbone.

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Le module Quest « aggripé » par le bras Canadarm2 pour le relier à l’ISS.

Le Module Pirs

C’est en septembre 2001 qu’est lancé le module d’amarrage Russe « Pirs ». Il est directement relié au module Zvezda. Il fait partie des deux modules d’amarrage prévus de la station spatiale internationale (il sert de port d’amarrage pour un vaisseau Progress ou Soyouz par exemple). Il sera mis en service par l’équipage de l’Expédition 3 par le biais de sorties extravéhiculaires. Sa conception est basée sur l’ancien module d’amarrage de la station spatiale russe, Mir. Il possède deux sas qui permettent des sorties extravéhiculaires pour les astronautes russes possédant des combinaisons spatiales Orlan.

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Description des modules Russes dont le module Pirs relié au module Poisk et Zvezda.

Le Laboratoire Harmony

En octobre 2007 est installé le module Harmony (ou Node-2), un laboratoire conçu par la NASA. Il sera emmené via la navette spatiale DIscovery. Malgré sa conception américaine, il sera entièrement construit par Thales Alenia Space (en Italie) dans un partenariat avec l’ESA (Agence Spatiale Européenne). Etant un module « Nœud » son but est de servir de point de liaison entre des modules (ici le module européen Columbus, le laboratoire Destiny et le futur laboratoire Japonais Kibo). Il possède six ports d’amarrage dont trois utilisés pour les modules, deux pour les cargos ravitailleurs japonais (HTV) et américains (Dragon et Cygnus) et un qui était un port d’attache pour les navettes spatiales. Comme les autres modules de laboratoire, il contient 8 emplacements pour des rangements de type « racks » pour les futures expériences scientifiques et autres rangements à bord.

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Le Laboratoire Columbus

Le laboratoire Columbus arrivera en février 2008 après quelques années de retard dû à l’explosion de la navette Challenger. C’est également un laboratoire pressurisé, construit également par Thales Alenia Space en Italie, par Airbus Defense and Space et conçu par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et la NASA. Les principales expériences faites à bord se portent sur la physiologie humaine, la mécanique des fluides, la biologie et la physique. Le projet du laboratoire Columbus avait déjà été préparé pendant les années 80, lorsque le président américain Reagan souhaitait construire la station spatiale Freedom (aujourd’hui Station spatiale Internationale). Ce projet comprenait le laboratoire pressurisé, le Columbus Man Tended Free Flyer (sorte de module d’expériences en microgravité) et la plate-forme européenne polaire PPF. Mais ces différentes composantes devaient être emmenées sur la station par l’avion spatial Hermès, sauf que le projet d’avion spatial fut abandonné comme le Columbus Man Tended Free Flyer. Seul le projet de laboratoire et de plateforme européenne polaire fut conservé. Après la validation du projet, l’ESA et la NASA se répartissent les plans de conception du laboratoire. Il sera en liaison directe avec le centre Allemand d’opérations spatiales. Il sera lancé le 7 février 2008 à bord de la navette spatiale Atlantis (STS-122). Etant le laboratoire principal européen, il possède de nombreux équipements scientifiques de pointe comme le Biolab (expériences et études sur des micro-organismes, plantes etc) pour étudier le comportement de ces organismes vivants en microgravité, le module de physiologie (étude du corps humain en apesanteur dont le module de recherche MARES), le laboratoire d’études des fluides. Mais également des expériences se trouvant à l’extérieur du module comme SOLAR qui étudie l’impact de l’activité solaire sur l’environnement et le climat.

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Replique du laboratoire Columbus (échelle 1:1) à l’ESTEC (ESA).

Le Laboratoire Kibo

C’est en plusieurs parties que le laboratoire japonais Kibo ou JEM (Japanese Experiement Module) sera installé sur l’ISS grâce à 3 missions de la navette spatiale Américaine de 2008 à 2009. Kibo est un laboratoire en plusieurs parties :

  • En premier lieu le module pressurisé (principal) PM, qui est le plus grand des laboratoires de la station. Il possède 23 rangements de type « racks » qui peuvent accueillir différentes expériences scientifiques, des modules de recherche et des équipements de support-vie. Il possède également un sas qui est relié à une écoutille d’amarrage qui accueillera la palette EF. Le sas du module PM sert à transférer des équipements scientifiques de l’intérieur vers l’extérieur du module sur la palette EF.
  • Le module logistique pressurisé (ELM-PS) est un port d’amarrage qui fournit 8 rangements de type « racks » supplémentaires à la palette EF.
  • Le module ou palette EF est un support qui permet d’accueillir plusieurs expériences scientifiques en étant plongé dans le vide spatial. Il y a plusieurs points d’attaches pour les différents éléments (9 pour les expériences scientifiques, 2 pour des pièces de rechange et un point d’attache). La plateforme permet la transmission des résultats des expériences mais également le contrôle total et de tout ce qu’il se passe sur cette même plateforme comme le contrôle thermique par exemple mais également l’alimentation électrique. Elle fonctionne avec une puissance électrique de 10 KW qui provient de la station.
  • Le module Logistique ELM-ES (Experiment Logistics Module-Exposed Section) est également une palette pouvant accueillir des expériences scientifiques ou des pièces de rechange. Ce module est fixé à l’extrémité du module EF (pour qu’il puisse fournir lui fournir de l’énergie).
  • Le bras robotique JEMRMS est un bras télécommandé qui aide à transporter et déplacer des pièces ou expériences scientifiques sur les plateformes EF ou ELM-ES mais aide également à faire des opérations de maintenance. Il est composé de deux parties : le main arm de 10 mètres de long et qui peut soulever des charges allant jusqu’à 70 tonnes. Et le bras « secondaire » appelé Small Fine Arm ou SFA qui permet d’accomplir des tâches plus précises. Il peut transporter des charges jusqu’à 300 kgs. Le bras est piloté depuis le module EM à l’aide de caméras placés sur le bras directement et des manettes pour pouvoir le contrôler.

Le module Kibo est amarré au module Harmony depuis juin 2009.

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Le laboratoire Kibo à bord de la station spatiale internationale.

Le Module Poisk

En novembre 2009, entre en service un petit module spatial russe, Poisk. Sa fonction principale est de point d’amarrage mais également de sas de sortie extravéhiculaire et de support pour des expériences scientifiques. Son point d’amarrage peut accueillir un vaisseau spatial comme Progress ou Soyouz. Il a été construit par RKK Energia qui a également conçu (construit et supervise) tous les modules de la partie Russe de la station spatiale internationale.

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Le module Pirs sur l’ISS.

Le Laboratoire Tranquility

Le laboratoire Tranquility (ou node-3) arrivera en février 2010 à bord de l’ISS. Il sert avant tout de lieu d’habitation et de vie pour les astronautes. Il est composé de 6 points d’attaches le reliant à plusieurs modules comme le module Unity mais également au module d’amarrage PMA-3 qui servait aux navettes spatiales, la coupole d’observation (Cupola), le module de stockage permanent Leonardo, le module gonflable BEAM et le stockage du bras Dextre (Canadarm2). Il possède aussi un système de régénération de l’atmosphère, d’oxygène et un système de recyclage de l’eau. Il y a aussi des toilettes et un tapis de course.

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Le laboratoire Tranquility en cours d’installation sur l’ISS.

La Cupola

La cupola est le lieu principal d’observation de l’ISS. C’est une coupole composée de 7 « hublots » offrant une vue panoramique à 180 degrés. Elle permet aux astronautes d’observer la Terre mais également de manipuler le bras Canadarm2 pour des opérations de maintenance et de ravitaillement. Elle fait partie du module Tranquility (extension). Elle possède aussi un système de régulation thermique actif (intérieur relié au module Tranquility) et passif (extérieur). Elle sera lancée en Février 2010 à bord de la navette spatiale Endeavour (STS-130).

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La Terre vue depuis la Cupola.

Le Module Rassvet

En mai 2010, le module Russe Rassvet s’installe à bord de la station. Il sert de port d’amarrage et de module de stockage. Il est amarré au nadir (côté Terre) du module Zarya et peut accueillir un vaisseau Process ou Soyouz. A la base il ne devait pas servir de module de stockage : il remplace le Docking and Storage Module Russe dont le projet fut abandonné. A l’extérieur du module, se trouve un joint de rechange pour le futur bras télémanipulateur européen (ERA) et des équipements pour le prochain module russe Nauka.

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Le module Rassvet en cours d’installation sur l’ISS.

Le Module Logistique Multi-Usages

Le module logistique multi-usages est un module conteneur utilisé aujourd’hui comme module de stockage à bord de l’ISS. Il a été conçu par la NASA et construit par l’Agence Spatiale Italienne. Avant de devenir un module permanent, sa fonction principale était de ramener du fret en tant que conteneur en provenance de la Terre grâce à la navette spatiale américaine et inversement. Il a une capacité maximale de 10 tonnes. Après avoir été déchargé du fret, le conteneur repartait sur Terre à bord de la navette spatiale avec les déchets et les résultats des expériences scientifiques. Après l’arrêt des Navettes spatiales en 2011, le module Léonardo alors devenu inutile, deviendra un module permanent à bord de l’ISS en février 2011.

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Le MPLM à bord d’une navette spatiale.

Le BEAM

Pour finir, c’est en avril 2016 que le Bigelow Expandable Activity Module ou BEAM est installé à bord de la station (amarré à Tranquility). C’est un module gonflable expérimental conçu par Bigelow Aerospace pour la NASA pour tester l’habitat spatial gonflable et les technologies pour le projet Transhab sur l’exploitation des habitats gonflables dans l’espace. L’avantage de ce projet et l’économie en masse et financements. Car oui, un module gonflable prendra beaucoup moins de place et coutera moins cher qu’un module en métal. Le tissu utilisé pour BEAM est composé de fibres de Kevlar ou de couches de matériaux souples ce qui empêche les micrométéorites et les débris spatiaux de perforer le module gonflable. BEAM est composé d’une structure en aluminium avec des cloisons métalliques, il possède également un sas. L’expérience du module BEAM durera 2 ans. Il sera isolé des autres modules, c’est-à-dire qu’il ne servira pas de module de stockage et n’accueillera pas d’équipage au cas où une dépressurisation arriverait. Après les deux ans passés sur l’ISS, il sera détaché de la station et se détruira dans l’atmosphère terrestre.

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Le BEAM en cours de déploiement à bord de la station spatiale internationale.

Nous pouvons constater qu’en 10 ans, la station spatiale internationale à su convaincre par sa fiabilité et son niveau de qualité de vie dans un endroit hostile à l’homme, le vide spatial. C’est grâce aux coopérations internationales que nous pouvons accéder à une nouvelle forme de savoirs et de connaissances sur l’effet de la microgravité dans notre environnement mais également l’impact de l’espace dans notre quotidien. Dans la prochaine partie de cet article, je parlerai de la vie à bord de l’ISS, comment les astronautes se retrouvent à vivre à bord d’une station spatiale à 350kms au-dessus de nos têtes ?

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L’astronaute Peggy Whitson à bord de l’ISS.

Credits photos: NASA/Wikipédia/Alchetron/RussianSpaceWeb/Cité De l’Espace.

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