Vous êtes-vous déjà demandé comment la Station spatiale internationale était ravitaillée en eau, en air, en nourriture ou en carburant ? Et bien tout simplement avec des cargos spatiaux, qui font la navette depuis la Terre vers l’espace. Enfin, tout simplement…

Les ravitailleurs de l’espace

Les vaisseaux-cargos sont des véhicules, sans équipage, qui transportent des marchandises, dans l’espace. Leur mission est de ravitailler les stations spatiales (ou orbitales), comme la Station spatiale internationale (ISS) qui tourne autour de la Terre, qui est ainsi « livrée » 7 à 8 fois par an. Les cargos livrent de l’eau et de la nourriture pour les astronautes qui séjournent dans les stations, mais également de l’air, du carburant, des pièces détachées, des outils, du matériel scientifique... Parfois même des nouveaux scaphandres pour les astronautes.

Les cargos ne transportent pas de passagers. Les astronautes rejoignent les stations à bord d’autres types de véhicules, des capsules ou vaisseaux habités, comme le Soyouz russe, le Crew Dragon de SpaceX ou dans un futur proche, le vaisseau Starliner CST100 développé par Boeing.

Les cargos débarrassent aussi les stations de leurs déchets (équipements tombés en panne, emballages vides…). Ils sont détruits en même temps que le cargo lorsque celui-ci quitte la station et se consume dans l’atmosphère. Et oui, excepté le Dragon de SpaceX dont une partie est réutilisée, chaque cargo ne sert qu’une seule fois. 

Aujourd’hui, 4 cargos sont en activité : 

• Le vaisseau Tianzhou qui dessert la station orbitale chinoise Tiangong.
• Le russe Progress, à destination de l'ISS.
• Les américains Cygnus et Dragon, qui desservent également l'ISS.
   

La Station spatiale internationale a également été desservie par le passé par l’HTV japonais et les ATV européens (pour Automated Transfer Vehicule, véhicules de transfert automatisés).

Et l’avenir des cargos va aussi se jouer beaucoup plus loin, avec le regain d’intérêt pour la Lune. Une station en orbite autour de notre satellite est prévue dans le cadre du programme Artemis. Elle sera ravitaillée depuis la Terre avec des cargos. Mais on ne pourra pas emporter des œufs frais dans les bagages : le voyage pour la Lune est près de 1 000 fois plus long que pour l’ISS. 

Space trucking !

Vu de l’extérieur, la plupart des vaisseaux-cargos ressemblent à des gros cylindres. L’ATV par exemple, 10 m de long, faisait la taille d’un bus londonien ! Il pouvait embarquer plus de 7,5 tonnes de fret (contre 2,3 tonnes pour le Progress ou 3,3 tonnes pour le Dragon de SpaceX). Un cargo est composé de plusieurs parties ou modules : 

• Un module pressurisé où sont rangées (et solidement attachées) toutes les marchandises. Cette partie pressurisée est accessible aux astronautes une fois le cargo arrimé, pour pouvoir le décharger. L’ATV a même été utilisé comme chambre à coucher !
• Des réservoirs, pour l’eau, l’air et le carburant.
• Un module dit de service où se trouvent l’énergie du cargo et son système de propulsion.

Rendez-vous sous tension

Les cargos sont envoyés dans l’espace par des fusées. Ils utilisent ensuite leur propre moteur pour rattraper la station sur son orbite. L’arrimage du cargo à la station (le rendez-vous) est une étape délicate. Car la station est en mouvement, à environ 28 000 km/h ! Il existe deux méthodes d’arrimage : le « docking » ou le « berthing ». 

• Le docking : arrimage automatique

Le cargo, lancé à 28 000 km/h, vient s’accrocher automatique à la station en pointant une cible d’à peine 60 cm de diamètre grâce à un ensemble d’équipements, GPS, caméras et même radars lasers… tous contrôlés par des ordinateurs de bord. C’est le cas des cargos Progress et Tianzhou, ainsi que des anciens vaisseaux européennes, précurseurs dans le domaine. Pour l’ATV, cette phase critique était suivie depuis le CNES de Toulouse, par une cinquantaine de personnes. 

• Le berthing : arrimage manuel (on parle d’accostage !).

C’est la technique utilisée par les vaisseaux Dragon, Cygnus et HTV. La manœuvre est, là, réalisée par les astronautes dans la station : à l’aide d’un bras télécommandé accroché à l’extérieur de l’ISS, ils capturent le cargo et le ramènent tout doucement à l’endroit désiré pour assembler les 2 engins. Mieux qu’un jeu vidéo ! 

Terminus, la Station spatiale internationale

Le développement de ces véhicules est très logiquement lié à celui des stations orbitales. Le premier du genre est le cargo Progress, mis au service de la station soviétique Saliout en 1978. Les Russes utilisent toujours le Progress (dans une version plus moderne) pour se ravitailler dans l’ISS. Celle-ci a par ailleurs été desservie par d’autres cargos, appartenant aux différentes puissances spatiales impliquées dans l’ISS. Elle est aussi désormais approvisionnée par des cargos privés. 

Les cargos privés à la manœuvre

Jusqu’en 2011, la NASA utilisait la navette spatiale (qui transportait aussi des astronautes) pour desservir la Station. A sa mise en retraite, la NASA confie le ravitaillement de la station à des sociétés privées : SpaceX (cargo Dragon) et Orbital Sciences (Cygnus).

Le cargo Dream Chaser, de la société américaine Sierra Space, devrait bientôt les rejoindre. Comme l’ex-navette américaine (dont il reprend le look !), il sera capable de revenir sur Terre en se posant « comme un avion ». Il deviendra alors, après le Dragon, le deuxième cargo réutilisable, capable de ramener des équipements ou des expériences scientifiques sur Terre.

Les Progress, champions de la longévité

Ce sont les pionniers, desservant successivement les stations soviétiques/russes Saliout et MIR, puis l’ISS. Le plus gros mesure 7,5 m, il transporte jusqu’à 2,3 tonnes de fret. Ils desservent toujours la partie russe de la Station.

Les ATV et HTV, symboles historiques de coopération

Dès 1995, alors que s’engagent les discussions autour de la future ISS entre la NASA et les agences spatiales russe, européenne, canadienne et japonaise, il est décidé que la participation de l’Europe sera de construire et d’envoyer 5 cargos ravitailleurs : les ATV. Au total, 5 ATV ont ravitaillé l’ISS entre 2008 et 2014. Pays impliqué dans le programme ISS, le Japon a lui aussi apporté sa contribution avec le développement du cargo HTV (ou Kounotori – cigogne en japonais). 9 HTV ont été utilisés entre 2009 et 2020.