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ATV Albert Einstein

→ EN SERVICE SUR LA STATION SPATIALE INTERNATIONALE

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European Space Agency

Depuis les débuts de l’«ère spatiale», l’Europe participe de manière active aux vols spatiaux. Aujourd’hui, elle lance des satellites d’observation de la Terre, de navigation, de télécommunication et d’astronomie, envoie des sondes jusqu’aux confins du système solaire et mène conjointement des projets d’exploration humaine de l’espace.

Atout maître pour l’Europe, l’espace fournit aux décideurs des informations essentielles pour relever les défis mondiaux. C’est une source de technologies et de services indispensables, qui nous permet de mieux connaître notre planète et l’Univers. Depuis 1975, l’ESA (de l’anglais «European Space Agency») gère le développement des capacités spatiales de l’Europe.

En coordonnant les ressources de 20 États membres, l’ESA entreprend des programmes et des activités qui vont bien au-delà de ce que pourrait réaliser chacun de ces pays à titre individuel, et développe les lanceurs, les satellites et les moyens sol dont l’Europe a besoin pour jouer un rôle majeur sur la scène spatiale mondiale.

L’ESA compte 20  États membres  : 18  pays de l’Union Européenne (l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, l’Irlande, l’Italie, le Luxembourg, les Pays-Bas, le Portugal, la Pologne, la République tchèque, la Roumanie, le Royaume-Uni et la Suède) auxquels s’ajoutent la Norvège et la Suisse.

L’ESA a signé des accords de coopération avec huit autres États membres de l’UE : l’Estonie, la Slovénie, la Hongrie, Chypre, la Lettonie, la Lituanie, Malte et la République slovaque. Un accord de coopération est en cours de négociation avec la Bulgarie, et le Canada participe à certains programmes dans le cadre d’un accord similaire.

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4 PRÉSENTATION DE LA MISSION Le vol de l’ATV Albert Einstein

10 AU SERVICE DE LA STATION SPATIALE INTERNATIONALE Des livraisons de fret régulières

18 EN PLEIN DANS LE MILLE Le voyage vers la Station spatiale

22 L’ESPRIT D’ÉQUIPE Assistance au sol de l’ATV

25 FIN DE LA MISSION L’élimination des déchets

26 DÉVELOPPEMENTS FUTURS ATV Georges Lemaître

Publié par le Strategic Planning and Outreach Office du ESA Directorate of Human Spaceflight and Operations.

ESTEC, PO Box 2992200 AG NoordwijkPays-Bas

E-mail : hsocom@esa.int

ESA et le logo de l’ESA sont des marques commerciales de l’Agence spatiale européenne. L’autorisation de reproduire ou distribuer du matériel identifié comme protégé par des droits d’auteur de tiers doit être obtenue auprès des détenteurs des droits en question.

Date de publication: Avril 2013

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→ PRÉSENTATION DE LA MISSION

Le vol de l’ATV Albert Einstein

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Un des vaisseaux spatiaux les plus fiables et complexes jamais construits en Europe s’apprête à effectuer un nouveau voyage à destination de la Station spatiale internationale, ou ISS (de l’anglais «International Space Station»). Baptisé Albert Einstein, le quatrième véhicule de transfert automatique, ou ATV (de l’anglais «Automated Transfer Vehicle»), contribue au maintien de l’efficacité opérationnelle de la Station et de ses six membres d’équipage permanents.

L’ATV Albert Einstein décollera du port spatial européen de Kourou, en Guyane française, sur le lanceur européen Ariane 5  ES en juin 2013. Ce vaisseau cargo joue un rôle crucial dans la logistique de la Station spatiale puisqu’il remplit les fonctions de ravitailleur, de véhicule de stockage et de remorqueur spatial. Comme ses prédécesseurs, il a pour mission de livrer 6,6  tonnes de fret et de maintenir l’orbite de la Station pendant six mois.

De tous les véhicules qui rejoignent l’ISS, l’ATV est de loin celui qui a la plus grande capacité de fret. Celui-ci, qui est le quatrième de la série, transportera plus de cargaison sèche que ses prédécesseurs.

Il est chargé de 2 380 kg d’ergols pour remplir son rôle de remorqueur spatial. Les poussées de l’ATV Albert Einstein permettront de compenser la traînée atmosphérique sous l’effet de laquelle l’orbite de la Station perd jusqu’à 100 m d’altitude par jour. L’ATV peut même déplacer la Station pour éviter des débris spatiaux. Il assure aussi le contrôle d’attitude lorsqu’un autre vaisseau s’approche de la Station.

Véritable cargo spatial, l’ATV transporte 2 700 kg de cargaison sèche (matériel scientifique, pièces de rechange, vivres et vêtements pour les astronautes, etc.). Il va également livrer 100 kg de gaz, auxquels s’ajoutent plus de 500 litres d’eau potable et près de 800 kg d’ergols, qui iront remplir les réservoirs de la Station.

Les besoins de la Station changent à chaque mission et les demandes de dernière minute en tout genre ne manquent pas. Le nouvel appareil de levage LCAM (de l’anglais «Late Cargo Access Means») permettra de charger des sacs encore plus volumineux et lourds pendant les dernières semaines précédant le lancement. Ce palan permet une plus grande flexibilité quand l’ATV est installé sur sa fusée Ariane 5.

Le cosmonaute russe Pavel Vinogradov sera le membre d’équipage chargé de superviser l’ATV Albert Einstein à son approche de la Station. Ce vaisseau cargo de 20  tonnes est en mesure de naviguer de manière autonome et de s’amarrer automatiquement à la Station spatiale.

Une fois amarré, l’ATV Albert Einstein constituera un module additionnel pour les astronautes à bord. Au bout de six mois environ, rempli de plusieurs tonnes de déchets (eaux usées, déchets de matériel et d’équipement), il se désolidarisera de la Station. Le dernier voyage de l’ATV Albert Einstein sera alors sa rentrée destructive contrôlée dans l’atmosphère terrestre.

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L’ATV de tous les records• Cet ATV est le plus gros vaisseau spatial jamais

envoyé dans l’espace par l’ESA.• C’est le plus lourd vaisseau spatial jamais lancé

sur une fusée Ariane.• Il peut transporter trois fois plus de charge utile

que le vaisseau russe Progress-M et légèrement plus que le HTV japonais.

• Il possède la plus grosse capacité de rehaussement de tous les véhicules ralliant l’ISS.

• Il peut s’amarrer automatiquement à la Station spatiale avec une précision dépassant 6 centimètres.

• Il embarque le logiciel de vol le plus sophistiqué jamais développé par l’ESA.

T +00:00:00

Décollage

T + 00:02:18

Séparation du premier étage

T + 00:03:29

Largage de la coiffe

T + 00:09:01

Séparation du deuxième

étage

T + 01:06:39

Séparation de l’ATV

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Destination: la Station Spatiale Internationale

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Données principales Site de lancement Kourou, Guyane françaiseDate du lancement 5 juin 2013Lanceur Ariane 5 ESAmarrage Seconde moitié de juin 2013Désamarrage automne 2013

ATV-4Diamètre 4,5 m Longueur 9,8 m Masse totale du véhicule 12 039 kg Taille panneaux solaires déployés 22,3 m

Lanceur Ariane 5 ESHauteur 50,5 mDiamètre 5,4 mMasse au décollage 760 tonnesCharge utile après le lancement 19,8 tonnesNombre de missions 69e vol d’Ariane 5

Données datant de avril 2013. Les dates de lancement et d’amarrage peuvent

changer.

Rendez-vous et amarrage

Jusqu’à deux semaines

Période d’amarrage

Six mois

Destination: la Station Spatiale Internationale

Lancement en 3DPour la première fois dans l’histoire des lancements européens, une production vidéo présentera en 3 dimensions l’une des phases les plus délicates de la mission de l’ATV Albert Einstein : la séparation du vaisseau et de la fusée Ariane. Une paire de caméras en configuration stéréo montées sous la coiffe permettront d’observer le vaisseau comme jamais auparavant. Cette vidéo en 3D offrira de nouvelles perspectives pour améliorer notre compréhension des lancements.

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Albert Einstein dans l’espaceAlbert Einstein avait prédit dans sa théorie de la relativité générale que les rayons lumineux se courbaient autour des corps massifs. Son hypothèse a été démontrée quand l’astronome britannique Arthur Eddington a observé, pendant une éclipse solaire en 1919, que des rayons lumineux provenant d’étoiles lointaines se courbaient à proximité du Soleil. Cet épisode fut considéré comme la preuve définitive de la validité de la théorie d’Einstein.

Les apports d’Einstein dans le domaine de la science ont bouleversé notre perception de l’Univers et ses travaux sont utilisés pour guider les sondes vers d’autres planètes. Albert Einstein est né en 1879 à Ulm, en Allemagne, mais il a étudié et a commencé sa carrière en Suisse, où il a travaillé au bureau des brevets de Berne. C’est là qu’il a développé ses idées révolutionnaires et a publié quatre écrits scientifiques fondamentaux sur l’effet photoélectrique, le mouvement brownien, la relativité restreinte et l’équivalence entre matière et énergie.

Père des théories de la relativité et de la relation bidirectionnelle entre matière et énergie (E=mc2), Einstein est l’un des plus grands personnages du 20e  siècle. Il a reçu le Prix Nobel de physique à l’âge de 42 ans.

L’ATV Albert Einstein entretient par ailleurs des liens très étroits avec la Suisse car sa structure et ses sous-systèmes ont été réalisés par l’industrie helvétique, notamment ses bâtis, le système de chargement tardif, la protection contre les débris de météorites et certains des boîtiers électroniques essentiels à sa mission.

À gauche : Cours donné par Albert Einstein en France, au début des années 20.À droite : Première page du manuscrit des Principes de base de la relativité générale. (Archives Albert Einstein – Université Hébraïque de Jérusalem)

Les apports d’Einstein dans le domaine de la science ont bouleversé notre perception de l’Univers.

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→ AU SERVICE DE LA STATION SPATIALE INTERNATIONALE

Des livraisons régulières de fret

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De grande contenance, les ATV sont essentiels pour ravitailler l’ISS. Au rythme d’une mission par an, le vaisseau cargo européen est, de tous les véhicules qui rallient la Station, celui qui fournit la plus grosse aide propulsive. Grâce à cette mission, l’Europe s’acquitte de sa part des charges d’exploitation et d’entretien de l’ISS.

L’ISS est un splendide exemple de coopération à l’échelle mondiale, qui réunit l’Europe, les États-Unis, le Japon et le Canada au sein de l’un des plus grands partenariats de l’histoire de la science et de la technique. Cet avant-poste humain en orbite autour de la Terre est un tremplin pour les explorations spatiales futures.

Cet effort a amené des hommes à vivre et à travailler dans l’espace sans interruption pendant une décennie. Le complexe actuel de 450  tonnes, qui a la taille d’un terrain de football, offre suffisamment de place pour l’équipage et permet de réaliser une grande variété d’expériences scientifiques. Il n’y a pas un endroit sur Terre où vous pourriez trouver un tel laboratoire.

Ce laboratoire international volant abrite des installations extrêmement sophistiquées utilisées pour un large éventail d’études scientifiques dans le domaine de la physiologie humaine, de la biologie, de la physique fondamentale, de la science des fluides et des matériaux, de l’observation de la Terre et de l’étude de l’espace.

Le saviez-vous? • Par temps clair, l’ISS est visible à l’œil nu depuis

la Terre au lever ou au coucher du Soleil.

• La Station est plus grande qu’une maison de cinq chambres normale, possède deux cabinets de toilette, une salle de gym et une baie vitrée à 360° qui s’appelle la Coupole.

• Sa construction en orbite a commencé en 1998. Elle est habitée en permanence depuis 2000. Aucune autre station spatiale n’a été habitée aussi longtemps.

• Les tic-tacs de l’horloge de la Station sont 0,0000000014  % plus lents que ceux d’une horloge sur terre à cause de la relativité, un effet prédit par Albert Einstein.

• Plus de 130  vols habités et 170  sorties dans l’espace ont été nécessaires pour construire la Station et en assurer l’entretien.

• Les véhicules sans équipage utilisés pour ravitailler la Station spatiale sont l’ATV européen, les véhicules Progress russes, le HTV japonais, le Dragon américain et, bientôt, un second véhicule commercial  américain: le Cygnus.

Cet avant-poste humain en orbite autour de la Terre est un tremplin pour les explorations spatiales futures.

Antennes GPS

Système de protection contre les micro-météores et les débris orbitaux

8 bâtis de charge utile pour le stockage de l’équipement

Capteur stellaire

Système d’amarrage

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Tuyères des 4 moteurs principaux

28 propulseurs de contrôle d’attitude et de freinage

Panneaux solaires

Équipement d’avionique

Réservoirs d’ergols

Cuves d’eau et de gaz

Les modules de l'ATV1 Module de fretTransporte l’ensemble de la charge utile de ravitaillement vers la Station. Peut livrer près de sept tonnes de cargaison sèche et liquide.

2 L’avioniqueAbrite le «cerveau» de l’ATV, des composants critiques tels que ses ordinateurs, gyroscopes, les systèmes de navigation et de commande, ainsi que l’équipement de distribution de puissance et de communication.

3 Module de propulsionRehausse la Station et accomplit des manœuvres pour éviter toute collision potentielle de la Station avec des débris spatiaux. Ses propulseurs guident le vaisseau dans son voyage vers l’ISS mais également lors de son retour à la fin de sa mission.

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Propulsé dans l'espace• 4e lancement sur une fusée Ariane 5 ES.

• Ariane 5 mesure 52 mètres de haut, l’équivalent d’un

immeuble de 15 étages.

• À son départ de la base de lancement, Ariane 5 pèse plus

de 760 tonnes, l’équivalent de 500 automobiles.

• Ariane 5 amène l’ATV à une orbite circulaire de 260 km,

20 fois plus haut que l’altitude de croisière d’un avion

transportant des passagers.

• Albert Einstein lui-même aurait pu tenir près de 100 fois

dans le caisson pressurisé de l’ATV.

Automation cosmique • Un capteur stellaire associé à un récepteur GPS sont les

équivalents modernes des techniques de navigation ancestrales.

• L’ATV s’amarre à la Station spatiale en touchant une cible

de 60 cm de large avec une précision de 6 cm, le tout en

orbitant autour de la Terre à une vitesse de 28 000 km/h

et à une altitude de près de 400 km.

• Deux astronautes surveillent l’ATV lorsqu’il se rapproche de la

Station.

• L’ATV peut fonctionner à plein régime avec les 4 800 W

générés par ses quatre ailes solaires, l’équivalent de l’électricité

utilisée par un chauffe-eau domestique classique.

Réhaussement orbital de la Station• L’ISS perd 50 à 100 m d’altitude par jour.

• L’ATV Johannes Kepler détient le record du plus grand

rehaussement spatial depuis les missions Apollo sur la Lune :

40 km d’une traite.

• Propulsion mixte. L’ATV compte 32 propulseurs : 4 moteurs

principaux et 28 micro-propulseurs de contrôle d’attitude et

de freinage.

Assitance 24h/24• Le Centre de contrôle de l’ATV fonctionne grâce à une équipe

de 60 personnes.

↑ Des ingénieurs testent le système d’amarrage de l’ATV Albert Einstein à Kourou, en Guyane française.

↑ Décollage du lanceur Ariane 5 avec l’ATV Edoardo Amaldi du port spatial européen de Guyane française.

↑ L’ISS vue de la navette spatiale Discovery avec l’ATV Johannes Kepler en 2011.

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En quoi l’ATV est-il utile à l’ISS ?Le complexe orbital de 450  tonnes qu’est l’ISS a besoin de ravitaillements réguliers pour rester complètement opérationnel. Depuis le retrait de la navette spatiale américaine en 2011, l’ATV doit gérer davantage de cargaison et de demandes de dernière minute. De nouvelles charges utiles, ressources de recherche et pièces de rechange figurent sur le bordereau d’expédition.

L’ensemble de la cargaison sèche - c’est-à-dire les vivres, le matériel scientifique, les outils et les vêtements - sont emballés dans des sacs spéciaux dotés de codes barres. Cet étiquetage facilite le déchargement du cargo dans l’espace et permet d’informer les agents de planification au sol sur la disponibilité des différents éléments à bord de l’ISS.

Les cuves de l’ATV sont remplies d’eau potable et de gaz destinés aux astronautes (de l’oxygène, de l’azote et de l’air suivant les besoins de la Station). L’équipage peut effectuer plusieurs transferts de gaz pendant le raccordement de l’ATV Albert Einstein et diffuser directement les gaz dans l’atmosphère de la Station.

Les cuves de stockage transportent aussi l’«eau technique» utilisée pour faire fonctionner les circuits de la Station. L’ATV peut remplir les réservoirs russes d’ergols pour les manœuvres de propulsion.

Un poids lourd

Cargaison de dernière minuteLe cargo spatial européen est réaménagé à chaque mission pour offrir davantage de flexibilité et mieux adapter la cargaison aux besoins de la Station. L’ATV Albert Einstein offre une capacité de charge de dernière minute accrue grâce au LCAM, un palan spécial à plateforme rotative. Un nouveau bras est en mesure de charger des sacs de fret pesant jusqu’à 75 kg, le triple de ce qui était possible avec le dispositif de chargement tardif précédent.

La nouvelle plateforme permet d’atteindre tous les recoins du module pressurisé, même lorsque l’ATV est sur son lanceur. Il y a ainsi plus de place pour les articles de dernière minute. Les derniers sacs, y compris les précieux colis contenant des cadeaux et des objets préparés pour les astronautes par leurs proches, peuvent être chargés quelques semaines à peine avant le lancement.

↑ Les astronautes de la NASA Cady Coleman et Scott Kelly, en 2011, déballent les colis destinés à l’équipage apportés par l’ATV Johannes Kepler.

↓ L’équipe du cargo veille à ce que l’agencement des sacs soit optimisé et sûr.

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Aide à la propulsion 2 380 kg Ergols de ravitaillement 860 kg Eau 570 kg Gaz 100 kg

Cargaison sèche principale 1 412 kgCargaison sèche de dernière minute 1 285 kg

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Un ATV immaculéÀ partir du moment où les astronautes placent le véhicule en orbite, l’ATV devient un module habité. Conformément aux exigences anti-contamination de la Station spatiale, une désinfection complète du module pressurisé a lieu avant le lancement.

Les bactéries et les moisissures, qui sont principalement d’origine humaine et environnementale, sont en effet des passagers indésirables à bord de l’ATV Albert Einstein. Dans l’atmosphère humide de la Station, les microorganismes pourraient prospérer facilement et être à l’origine de problèmes pour l’équipage comme pour le matériel à bord. Sur la station Mir, par exemple, des moisissures avaient colonisé les circuits et créé des courts-circuits qui ont mis l’équipage en danger.

L’équipe de désinfection de l’ESA délimite un espace de 5 à 10 mètres autour du module pressurisé de l’ATV Albert Einstein. Vêtus de combinaisons blanches stériles et armés de lingettes et de cotons-tiges, l’équipe désinfecte l’ATV Albert Einstein avant et après le chargement de la cargaison.

La désinfection et l’échantillonnage effectués ne concernent pas seulement l’intérieur du module pressurisé. Tous les articles qui entrent dans l’ATV en font l’objet. En laboratoire, des scientifiques évaluent la propreté. Ils analysent les échantillons et traquent toute contamination microbienne restante en procédant à des analyses d’ADN. La toxicité de l’air est contrôlée pour assurer que les astronautes respirent un air propre lorsqu’ils ouvrent pour la première fois l’écoutille ouvrant sur l’ATV. Les échantillons d’air sont analysés pour confirmer qu’aucune substance chimique nocive n’est relâchée dans l’atmosphère. La qualité des près de 560  litres d’eau provenant d’une source italienne est également soigneusement contrôlée.

Après la désinfection, l’état de stérilité de l’ATV Albert Einstein est maximal. Il ne reste pratiquement plus aucun microorganisme, l’objectif étant d’obtenir un environnement viable de haute propreté. L’ensemble du processus présente des similarités avec les procédés en vigueur dans les hôpitaux et l’industrie pharmaceutique.

Un espace de vie élargiBien que personne ne voyage à bord de l’ATV Albert Einstein, les astronautes peuvent accéder au caisson pressurisé lorsqu’il est amarré. Pendant les six mois que l’ATV Albert Einstein passera amarré à la Station, il servira de module habitable temporaire, ce qui augmentera de 45  m³ les espaces de travail de l’avant-poste orbital à la disposition de l’équipage. À l’occasion des missions précédentes, l’ATV a été salué par les astronautes comme l’endroit le plus calme de la Station et leur lieu de travail préféré.

Échantillonnage des niveaux de contamination de l’ATV Albert Einstein.

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Place à la science L’ATV Albert Einstein abrite de nombreux équipements utiles pour la science. Voici deux des expériences de l’ESA qui recevront de précieux compléments d’équipement.

ÉnergieDes vivres et des kits de collecte d’urine seront livrés pour cette expérience qui étudie comment les bilans énergétiques négatifs observés pendant les voyages spatiaux peuvent affecter les fonctions physiologiques. Les conclusions de cette expérience permettront de mieux doser et planifier le ravitaillement en vivres.

Laboratoire de science des matériauxCette installation européenne permet à l’équipage de faire chauffer et de refroidir des matériaux en microgravité. L’ATV livrera un prototype de cartouche contenant un alliage en aluminium qui sera soumis à des températures avoisinant 900°C. De retour sur Terre, les scientifiques analyseront les échantillons et rechercheront des applications industrielles pour cet alliage.

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L’imposant ravitailleur se rapproche de la Station spatiale par étapes, sa mission se décomposant en davantage de phases que celles de la plupart des autres vaisseaux spatiaux. Disposant de ses propres systèmes de contrôle de vol et de propulsion, l’ATV Albert Einstein évolue en parfaite autonomie pendant les opérations les plus délicates. Si nécessaire, le véhicule peut aussi rester en vol libre pendant jusqu’à trois semaines.

L’équipe de dynamique de vol du Centre de contrôle de l’ATV (ATV-CC) à Toulouse (France) contrôle constamment les réseaux de surveillance spatiale qui traquent les débris spatiaux. Si un objet risque de

L’amarrage de l’ATV Albert Einstein à la Station spatiale s’effectue entièrement en mode automatisé. Le vaisseau cargo doit atteindre une cible qui n’est pas plus grande qu’une roue de voiture, alors que l’ATV et la Station orbitent autour de la Terre à près de 28 000 km/h.

→ EN PLEIN DANS LE MILLE

Le voyage vers la Station spatiale

heurter l’ATV Albert Einstein, une nouvelle trajectoire est automatiquement calculée. Pendant la phase de vol libre, les éruptions solaires n’auront aucune incidence sur le logiciel solide du vaisseau.

Les véhicules de transfert automatiques sont très sûrs de par leur conception et d’un point de vue opérationnel. Au moins trois dispositifs de protection assurent en permanence la sécurité de la station et de son équipage. Si des problèmes de dernière minute empêchent l’amarrage du vaisseau, son approche peut être interrompue par l’ordinateur de l’ATV, par les contrôleurs au sol ou par les astronautes à bord de l’ISS.

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↑ L’ATV utilise quatre capteurs optiques sur les derniers 250 m avant de s’amarrer à la Station.

↑ La «règle» en plastique de cette photo est utilisée pour évaluer la distance qui sépare l’ATV de la station pendant l’amarrage.

↑ Bravo ! Le cosmonaute Oleg Kononenko et l’astronaute de l’ESA André Kuipers se félicitent du succès de l’amarrage de l’ATV Edoardo Amaldi.

↑ L’astronaute de l’ESA Paolo Nespoli retire le mécanisme d’amarrage pour accéder à l’écoutille de l’ATV Johannes Kepler.

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Phases principales de la mission de l’ATV

Une question de propulsionL’ATV intègre le système de propulsion le plus sophistiqué jamais envoyé dans l’espace par l’ESA. Les propulseurs du vaisseau doivent pouvoir le guider jusqu’à l’ISS, mais également l’éloigner de celle-ci à la fin de sa mission. Une fois en place, l’ATV européen pourra procéder au contrôle d’attitude et au rehaussement orbital de la Station, ainsi qu’aux manœuvres permettant d’éviter toute collision potentielle avec des débris spatiaux.

Le maintien de l’orbite de la Station spatiale est crucial, d’autant plus qu’une période d’intense activité solaire est annoncée en 2013. La densité atmosphérique des altitudes auxquelles évolue l’ISS va en effet augmenter et accroître les effets de la traînée atmosphérique, que l’ATV Albert Einstein devra compenser en rehaussant davantage l’orbite de l’ISS.

Le fonctionnement du système de propulsion de l’ATV est quasi-automatique et certains de ses moteurs sont utilisés pendant l’intégralité de la mission. La masse sèche du seul système de propulsion est de 1,5 tonnes et comporte 32  propulseurs, 68  vannes électriques, 84 capteurs de pression et près de 200 sondes thermiques et réchauffeurs.

L’alimentation des moteurs de l’ATV Albert Einstein requiert de grosses quantités d’ergols  : sa principale charge utile consiste en plus de trois tonnes de carburant de différentes formes. De tous les vaisseaux capables de ravitailler l’ISS, l’ATV est celui qui peut livrer la plus grande quantité de carburant.

LancementLe lanceur Ariane 5 de 760 tonnes décollera de Kourou en Guyane française. La fenêtre de lancement est de 15 jours.

Séparation du lanceur Une heure environ après le lancement, l’ATV Albert Einstein se désolidarisera de l’étage supérieur de la fusée. Son système de navigation de haute précision guidera le vaisseau cargo vers son rendez-vous avec la Station spatiale.

Phase de vol libreTandis qu’un capteur stellaire identifiera les différentes constellations dans le ciel pour calculer l’orientation du vaisseau cargo, un récepteur GPS permettra de calculer sa position. La phase de vol libre durera quelques jours.

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Ergols Aide à la propulsion de (2 380 kg) :•Contrôle d’attitude•Maintien de la Station en orbite•Manœuvres d’évitement de débris

Ravitaillement en carburant (860  kg) pour renflouer les réserves de la Station et lui permettre d’effectuer ses propres manœuvres de contrôle d’attitude et de rehaussement en l’absence de véhicule amarré. Ce carburant est transféré dans les cuves du module Zarya.

Preparation d’approcheUne séquence précise de consommation de carburant amènera l’ATV Albert Einstein à un point d’arrêt à quelques 30 km de la Stations spatiale, à partir duquel le vaisseau se mettra en position et poursuivra sa trajectoire vers la Station.

Approche finaleSur les derniers 250 mètres, le système de pointe de rendez-vous spatial automatique de l’ATV activera ses capteurs, semblables à l’œil d’un vidéomètre, afin de calculer la distance, la vitesse et l’attitude relative par rapport au port d’amarrage du module russe Zvezda.

Rendez-vous et amarrageEn dépit de sa masse de 20 tonnes environ, le vaisseau cargo pourra manœuvrer et s’amarrer à l’ISS en trois heures et demie avec une précision qui dépasse 6 centimètres.

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→ L’ESPRIT D’ÉQUIPE

Deux mois seulement après la fin de la mission de l’ATV Edoardo Amaldi, le personnel de l’ATV-CC a commencé à préparer les operations du vaisseau spatial suivant. Le Centre de contrôle occupe les locaux du Centre national d’études spatiales (CNES) à Toulouse (France). Il est chargé de la direction des opérations en vol et de la coordination des ressources au sol. De nombreux collaborateurs de l’ESA et industries européennes travaillent sur l’ATV, EADS Astrium étant le principal maître d’œuvre de la production du véhicule.

Assistance au sol de l’ATV

Même si les phases de navigation, de vol et d’amarrage de l’ATV sont automatisées, une assistance au sol reste nécessaire. Pendant sa mission, l’ATV Albert Einstein est surveillé et commandé par le Centre de contrôle de l’ATV (ATV-CC), dont les équipes travaillent jour et nuit en coordination avec les autres centres de contrôle en Russie et aux États-Unis.

Site de lancementKourou, Guyane française

Centre de contrôle de la mission (NASA)Houston, États-Unis

Centre de contrôle de l’ATVToulouse, France

Centre de contrôle russe de la missionKorolev, Russie

Durant un vol de l’ATV (du lancement à l’amarrage, puis du désamarrage à la rentrée), une équipe dédiée de 60  personnes contrôle toutes les procédures. Plus de 5 000 commandes peuvent être envoyées à l’ATV qui, à son tour, peut transmettre jusqu’à 35  000  paramètres de télémétrie. Un tel flux d’informations requiert plusieurs systèmes de télécommunication et impose une communication constante entre l’ATV-CC, les centres de contrôle de la mission (à Houston et à Moscou) et l’ISS.

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L’ATV est le seul véhicule de ravitaillement spatial à être exploité de manière trilatérale. Coordonner le tout n’est pas simple, mais c’est quelque-chose d’unique au niveau de la Station spatiale et c’est un honneur pour nous tous. Avec des projets complexes comme l’ATV, nous construisons automatiquement une culture d’équipe forte qui traverse les frontières. Je suis sans cesse épaté par la motivation de cette équipe. 

Alberto Novelli, Chef de la mission ATV-4

Le projet de l’ATV nous a permis de développer des méthodes communes pour concevoir, construire et contrôler ce véhicule spatial complexe. Cette expérience inestimable, caractérisée par une coopération étroite entre les différentes équipes et cultures scientifiques, prouve la faisabilité de projets conjoints avancés dans le domaine de l’exploration spatiale humaine. 

Vladimir Daneev, Chef du programme ATV, RSC-Energia

La nature trilatérale de ce véhicule − avec trois agences différentes et trois bagages culturels distincts - fait que vous examinez les problèmes sous trois angles indépendants. Vous apprenez à abandonner les idées reçues et, en même temps, vous disposez de davantage d’options pour trouver d’autres solutions. Cela vous oblige à faire preuve d’une certaine ouverture d’esprit. 

Jerry Jason, Directeur de vol en chef de la NASA pour l’ATV-4

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En tant que biologiste, j’ai été très impressionnée la première fois que j’ai vu l’ATV dans la salle blanche. La bonne ambiance qui règne dans l’équipe fait des campagnes de lancement un véritable plaisir. Notre opinion d’experts est toujours prise en considération.

Stéphanie RaffestinMicrobiologiste

Nous assurons que tous les systèmes de l’ATV fonctionnent comme prévu, en garantissant le succès de la mission. Nous apprenons à connaître chaque pièce du vaisseau. J’adore voir l’ATV partir de rien et devenir un véhicule complexe qui vole dans l’espace. Quand il s’agit de trouver une solution, une véritable collaboration s’instaure entre les équipes et implique des experts de l’ESA, de l’industrie européenne et des partenaires de l’ISS.

Sonia FerrerIngénieur Assurance produit et sécurité

Je participe au projet ATV depuis des années. L’ATV fait partie de moi, je ne peux pas m’en déconnecter. Notre équipe est la première à s’attaquer aux problèmes et à chercher des solutions. Nous travaillons dans les règles de l’art, en contrôlant deux fois chaque procédure. La pression est majeure lorsque le vaisseau est en route pour l’espace, et la moindre anomalie doit être résolue rapidement.

Éric Joseph-Gabriel Ingénieur Vérification intégrée avionique

L’équipe de l’ATV a un quelque-chose de spécial. Lorsque je suis arrivé, quelqu’un m’a dit «C’est la meilleure équipe avec laquelle j’ai jamais travaillé» et je peux dire maintenant que ce n’était pas un cliché. Il y a un grand esprit de coopération et c’est particulièrement gratifiant d’être directement impliqué avec les partenaires de la Station spatiale, afin de collaborer ensemble à cette grande aventure.

Adam WilliamsDirecteur Formation et simulation des opérations

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→ FIN DE LA MISSION

Durant la phase d’amarrage, les astronautes déchargeront progressivement la cargaison de l’ATV, qu’ils remplaceront par des déchets liquides et solides afin de faire de la place dans la Station. Une fois toute la cargaison transférée et les opérations de rehaussement orbitales terminées, l’ATV Albert Einstein sera prêt pour le départ.

Son vol de retour commencera par un «réveil» de l’avionique de l’ATV et de ses systèmes de pilotage. Une fois que l’équipage aura scellé les écoutilles,

les câbles électriques et de données seront déconnectés et une commande sol-espace lancera le désamarrage de l’ATV Albert Einstein.

Ses micropropulseurs éloigneront l’ATV Albert Einstein de la Station. En 24  heures environ, ses moteurs procéderont à sa désorbitation selon une trajectoire de vol très prononcée, qui entraînera sa désintégration par combustion dans l’atmosphère, sans danger, au-dessus d’une zone non habitée de l’océan Pacifique Sud.

L’élimination des déchets

L’ATV Albert Einstein fera partie de l’ISS pendant six mois au maximum. Au terme de sa mission de ravitaillement, le véhicule européen quittera l’ISS en emportant jusqu’à six tonnes de déchets. Le dernier voyage de l’ATV Albert Einstein sera sa rentrée destructive contrôlée dans l’atmosphère terrestre, qui aura lieu à l’automne 2013.

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ATV Georges Lemaître

Le dernier vaisseau cargo de la famille des véhicules de transfert automatique de l’ESA a reçu le nom de l’astronome et cosmologiste belge Georges Lemaître. Celui-ci a découvert une série de solutions à l’équation de la relativité d’Einstein, décrivant un univers en extension plutôt qu’un univers statique, et a donné la première estimation observationnelle de la constante de Hubble. Cette théorie a reçu plus tard le nom plus connu de théorie du «Big Bang».

L’ATV Georges Lemaître, qui devrait prendre la voie des airs en 2014, pourrait favoriser le développement de nouvelles technologies pour un rendez-vous avec un corps céleste tel que des débris spatiaux ou un astéroïde. Le véhicule pourrait ensuite servir de banc d’essai pour une série de prototypes de capteurs optiques pour le ralliement de cibles, basée sur une caméra infrarouge à longue portée et un capteur d’imagerie 3D à courte portée.

Un génie belge et l’origine de l’Univers

Lorsque Georges Lemaître est né en 1894 à Charleroi en Belgique, la plupart des scientifiques pensaient que l’Univers n’avait pas d’âge et était immuable. Cet astronome, professeur de physique et prêtre catholique, a été le premier à émettre l’hypothèse que le monde avait un commencement défini, et qu’à l’origine la matière et l’énergie étaient concentrées en un point. La théorie du Big Bang était née.

Georges Lemaître a contribué toute sa vie au progrès scientifique. Il a étudié les rayons cosmiques et a travaillé sur le problème des trois corps, en cherchant à décrire mathématiquement le mouvement de trois corps s’attirant mutuellement dans l’espace. Il est mort à Louvain (Belgique) en 1966 à l’âge de 71 ans.

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→ DÉVELOPPEMENTS FUTURS

Se tourner vers l'avenir

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Le module de service de l’ESA

Le vaisseau Orion de la NASA

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L’ATV aura une seconde vie après avoir assuré son rôle de ravitailleur auprès de la Station spatiale internationale. L’ESA étudie actuellement comment développer son successeur, un module de service dérivé de l’ATV qui assistera le vaisseau spatial Orion de la NASA. Ce véhicule permettra aux astronautes de s’aventurer plus loin que jamais dans l’espace.

La livraison de ce module de service constituera le reste de la contribution de l’ESA au partenariat de la Station spatiale. Avec cet apport en nature, l’ESA ouvre une nouvelle page de la coopération internationale dédiée à l’exploration humaine extra-orbitale pour les décennies à venir.

Cela sera la première collaboration entre l’ESA et la NASA sur un véhicule de transport d’équipage. Le vaisseau spatial sera construit en exploitant les technologies dérivées de l’ATV, en tirant profit de la fiabilité prouvée de l’Europe en tant que partenaire d’un programme spatial. Le projet créera des emplois hautement qualifiés dans un secteur innovant et garantira la poursuite des efforts consentis dans le domaine spatial.

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