16 Septembre 2022

Artemis 1 : pourquoi tant de reports ?

La fusée la plus puissante jamais conçue par l’Homme s’apprête à marquer le retour des astronautes sur la Lune : c'est le SLS (Space Launch System), un géant culminant à 98 m de hauteur, soit l’équivalent de Big Ben ou de la Statue de la Liberté. Pour autant, le mastodonte de la NASA est cloué sur le pas de tir depuis plusieurs semaines. Explications.

1er report de lancement (lundi 29/08)

Cause : un capteur de mesure de température défaillant.

« Il faut tout d’abord comprendre que les carburants injectés dans les réservoirs du SLS sont extrêmement froids, de l’ordre de -253°C pour l’hydrogène liquide et -182°C pour l’oxygène liquide, explique Nathalie Girard, cheffe de projet concepts avancés à la Direction des Lanceurs du CNES. Pourquoi des températures aussi basses ? Tout simplement parce que cela permet de les rendre liquides et donc assez denses pour créer la combustion souhaitée. »

Quelques heures avant le lancement, on met progressivement les moteurs puis tous les matériaux de la fusée à froid, de façon à habituer le tout aux températures extrêmes et éviter toute formation de bulles de gaz. L’exercice est crucial : si les températures ne sont pas respectées scrupuleusement, les bulles de gaz pourraient faire exploser les moteurs dès leur démarrage sur le pas de tir. Or, ce jour-là, un capteur de mesure placé à l’intérieur des moteurs de l’étage principal relevait des températures entre 15 et 20°C au-dessus des valeurs recherchées quelques minutes avant le lancement. Les doutes des ingénieurs de la NASA étaient bien trop importants pour risquer un lancement dans ces conditions. Après vérification, d’autres capteurs de mesure ont montré que ce qu’indiquait ce capteur était physiquement impossible. Ce dernier n’était pas considéré comme fonctionnel pour le vol. La NASA se basera sur 5 autres capteurs lors des prochains essais.

2e report de lancement (samedi 03/09)

Cause : fuite d’hydrogène au niveau de la « liaison bord/sol » sur le connecteur de remplissage d’hydrogène.

« Après les investigations de ces derniers jours, l’origine de cette fuite semble provenir d’une erreur (humaine) de commande lors des remplissages des réservoirs, explique Nathalie Girard. Une surpression de 4 bars au lieu de 1 bar, bien que dans la limite de tolérance des composants, aurait endommagé le connecteur de remplissage d’hydrogène, créant ainsi une fuite de carburant qui n’a pas pu être résolu le jour J. » Un second report de lancement a été décidé par la NASA. Le joint du connecteur a été démonté il y a quelques jours et il apparait bien dégradé. Sur un autre connecteur, le joint était dans le même état. Tous 2 ont été remplacés.

La fusée SLS clouée sur son pas de tir. CRédits : NASA.

Nathalie Girard, cheffe de projet concepts avancés à la Direction des Lanceurs du CNES. Crédits : CNES.

Pour remettre les choses en perspectives, il est important de prendre conscience de la complexité d’un tel lancement :

  • Un total de 489 critères doivent être scrupuleusement respectés pour qu’Artemis 1 décolle. Il suffit d’un critère non satisfaisant pour que le lancement soit reporté. Le critère le plus redouté est souvent la météo, qui n’était d’ailleurs pas très clémente lors des 2 premières tentatives de lancement.
  • SLS est un lanceur dit très lourd : il possède une grande capacité de mise en orbite. Il fait partie de la nouvelle génération de lanceur après plusieurs décennies, très complexe et qui n’a encore jamais « volé ». C’est tout un panel de compétences qu’il faut réapprendre.
  • Comparaison avec la fusée Saturn V : la 1ere fusée Saturn V, lanceur des missions Apollo, a connu 17 dates de lancements sur une période de 2 mois et demi, avant de pouvoir enfin décoller.

Les 1eres chronologies de lancement font partie intégrantes du développement et permettent aux équipes de récolter énormément de données, cruciales pour les prochains vols habités des missions Artemis 2 et 3. C'est encore la période d’apprentissage

Nathalie Girard, cheffe de projet concepts avancés à la Direction des Lanceurs du CNES.

La Lune, c’est pour quand ?

Lors de la conférence de presse de la NASA du 08/09, 2 créneaux ont été évoqués comme des options envisageables :


La viabilité du créneau de lancement du 27/09 dépend de 3 facteurs :

  • Le bon déroulement du test de remplissage partiel des réservoirs de carburant (test cryogénique), prévu le 17/09. L’idée est de tester les réparations tout en effectuant un remplissage à plus bas débit et à plus basse pression pour mieux gérer les éventuelles fuites.
  • L’acceptation de la dérogation demandée par la NASA auprès de l’Eastern Range, responsable de la base de lancement et de la certification des batteries du FTS (Flight Termination System). Le FTS est un système d’explosifs prêts à être déclenché par la NASA dès lors que la fusée qui aura décollé se trouvera dans une trajectoire dangereuse et imprévue. Le FTS est alimenté par des batteries autonomes qui doivent être rechargées hors du pas de tir au bout d’un certain temps. Elles ne sont techniquement plus qualifié pour le vol depuis quelques jours. Si la dérogation pour continuer à les utiliser n’est pas acceptée, la NASA devra renvoyer le SLS dans le bâtiment d’assemblage pour recharger les batteries, ajoutant 3 semaines de délais, pour un lancement au 17/10.
  • Comme toujours, la météo, qui devra être favorable : pas trop de vent (entre 53 et 72 km/h), pas de cellules orageuses, pas de pluie.

Fusée SLS lors de sa préparation au VAB (Vehicule Assembly Building), son bâtiment d'assemblage, au Centre spatial Kennedy en mars 2022. Crédits : NASA.

Le saviez-vous ?

Pourquoi privilégier les réparations sur le pas de tir plutôt que de renvoyer SLS au VAB (Vehicule Assembly Building), au Centre spatial Kennedy ?

  • 1ere raison : sur le pas de tir, les équipes peuvent refaire des tests cryogéniques assez rapidement pour tester les réparations sur la liaison d’hydrogène. Une phase de remplissage des deux réservoirs de l’étage principal et de l’étage supérieur en ergols. En d’autres termes : une petite répétition de type Wet Dress Rehearsal, ou WDR.
  • 2e raison : Les aller-retours entre le pas de tir et le VAB sur le crawler créés des stress intenses sur l’intégrité structurelle du lanceur SLS. Le but est d’éviter le plus possible les déplacements. Seuls 2 aller–retour sont encore possibles.

Les batteries FTS :  des batteries autonomes, qualifiées pour 25 jours maximum entre charge et utilisation. Au-delà des 25 jours, le lanceur est ramené au VAB pour faire recharger les batteries. La NASA a demandé l’autorisation de prolonger la certification des batteries à 40 jours supplémentaires. A noter qu’historiquement, les demandes de dérogation pour les batteries FTS ont été que très rarement acceptées…


Mise à jour : la date visée pour reposer le pied sur la Lune a été reporté à l'horizon 2027. Crédits : CNES.

l'europe embarque dans l'aventure artemis

La mission Artemis 1, est une mission d'essai décisive pour le retour des astronautes sur la Lune. A bord, le vaisseau Orion (en partie européen) accueillera les futurs astronautes, il sera cette fois-ci occupé par 3 mannequins bardés de capteurs.

Contrairement au programme Apollo qui avait permis de poser le 1er pas sur la Lune en 1969, la NASA s’est, cette fois-ci davantage ouverte à la coopération. Ainsi, le module de service du vaisseau Orion (ESM pour European Service Module) embarque des sous-systèmes de l’ancien cargo de ravitaillement européen de l’ISS : l’ATV (qui avait d’ailleurs son centre de contrôle au CNES de Toulouse) : moteurs de contrôle d'attitude, moteurs auxiliaires, générateurs électriques et systèmes de stockage d'eau et de gaz. Ces équipements ont été développés et validés par Airbus DS aux Mureaux (78). Différents centres d’Airbus, en France, ont également testé et qualifié l’avionique du vaisseau Orion.

Le programme Artemis qui prévoit également l’installation d’une station spatiale en orbite autour de la Lune utilisera des technologies de rendez-vous dans l’espace avec navigation optique héritée, elles aussi, de l’ATV. Enfin, le module d’habitation de la station Gateway, I-HAB, sera construit par Thales Alenia Space, en partie en France ainsi que le module ESPRIT de télécommunications, stockage de carburant et propulsion de la station.

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