Columbus (station spatiale internationale)

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Columbus

Description de l'image  Columbus module - cropped.jpg.
Segment Américain
Agence spatiale ESA
Lancement 2008
Caractéristiques techniques
Masse 10,2 t. (21 t. max)
Volume pressurisé 78,5 m3
Longueur 6,81 m.
Diamètre 4,48 m.
Rôle
Rôle Laboratoire
Équipements 16 racks
Le module cylindrique Columbus, en place sur l’ISS.

Le laboratoire européen Columbus (ou Columbus Orbital Facility, plus simplement appelé Columbus) est un laboratoire spatial pressurisé faisant partie de la Station spatiale internationale (ISS). Son lancement, initialement prévu fin 2004 est reporté principalement en raison de l'explosion de la navette spatiale Columbia et de l'arrêt des lancements qu'elle a entraîné. Le lancement a finalement eu lieu le 7 février 2008 par la navette spatiale américaine Atlantis lors de la mission STS-122 et il est arrimé à la station depuis le 11 février.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Ses utilisations scientifiques sont multiples et portent sur la science des matériaux, la physique des fluides, les sciences de la vie, la physique fondamentale et de nombreuses autres technologies. Plusieurs centaines d'expériences par an sont réalisées au sein de Columbus. La mise en fonctionnement du laboratoire permet à l'ESA de disposer de la possibilité d'utiliser 6 à 7 % de tous les équipements et des ressources de l'ISS. Mais le plus important est le fait que les chercheurs européens peuvent désormais y mener des expériences scientifiques en continu et non plus, au coup par coup, selon les disponibilités des autres copropriétaires.

Historique[modifier | modifier le code]

Le projet de station autonome Columbus MTFF (1982-1992)[modifier | modifier le code]

En 1982, Aeritalia (depuis Thales Alenia Space) et MBB-ERNO (ex DASA, depuis EADS Astrium), maîtres d'œuvre du Spacelab (qui avait été décidé en 1973), soumettent un système intégré purement européen, nommé Man Tended Free Flyer (MTFF), et pouvant s'arrimer à la station Freedom ou à la station Mir pour des missions de 90 jours. Et ceci quelque temps avant que le Président des États-Unis Ronald Reagan ne propose à l'ESA de joindre le projet américain de la Station Spatiale Freedom qui deviendra, par la suite, la Station spatiale internationale. Le MTFF était également prévu pour être desservi deux fois par an, pour des durées de 12 à 15 jours. Sept de ces dessertes devaient être effectuées par l'avion spatial Hermès, alors en cours de conception, son étude ayant commencé en 1977.

Le projet Columbus comprend alors :

  • Le laboratoire pressurisé Columbus APM (Attached Pressurized Module) attaché à Freedom;
  • Le Columbus Man Tended Free Flyer (MTFF);
  • La plate-forme européenne polaire PPF (Polar PlatForm).
Article connexe : Hermès (navette spatiale).

À l'issue du Conseil des ministres européens de l'espace de novembre 1992 à Grenade, seuls le Columbus APM, modifié en Columbus Orbital FAcility (COF) et la plate-forme polaire (donnant naissance à METOP et ENVISAT) sont maintenus, le MTFF étant abandonné en même temps qu'Hermès qui devait le desservir.

Le laboratoire européen Columbus (1995-2008)[modifier | modifier le code]

Le module Columbus

C'est en octobre 1995 que le Conseil ministériel de l'ESA approuve la participation de l'Europe à l’ISS, à travers notamment la fourniture du laboratoire Columbus. L'année suivante un contrat de 658 millions d'euros lié à Columbus est signé avec le principal contractant, DASA, qui a par la suite été intégré à EADS Astrium[1].

De 1997 à 1998 la NASA et l'ESA travaillent ensemble pour se mettre d'accord sur les plans de conception de Columbus et son intégration à l'ISS. Le 8 octobre 1997 les deux agences signent un accord sur le lancement de Columbus qui sera assuré par la NASA à bord de la navette spatiale américaine en échange de la fourniture par l'ESA de plusieurs éléments, à savoir le module Harmony et le Node 3[1]. En 1998 le Centre allemand d'opérations spatiales est choisi pour contrôler le laboratoire européen[1]. Une maquette grandeur nature est conçue et des essais sont réalisés en 2000 avec des astronautes pour voir si les sorties extra-véhiculaires pour la manipulation des expériences externes sont possibles. En 2006, Columbus est transféré à la base de lancement en Floride.

Lancement et intégration à l'ISS[modifier | modifier le code]

Le lancement de Columbus a été assuré par la navette spatiale Atlantis lors de sa mission STS-122. Originellement prévu pour le 6 décembre 2007, le lancement avait été reporté une première fois au 9 décembre 2007. Finalement le lancement a eu lieu le 7 février 2008 et la fixation à la station a été assurée le 11 février 2008 grâce à la sortie extravéhiculaire de deux astronautes américains (Rex Walheim et Stanley Love), et grâce à la manœuvre du bras robotisé commandé par le français Léopold Eyharts.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

D'une masse de 10,275 tonnes à vide et 21 tonnes en charge, Columbus se présente sous la forme d'un cylindre de 6,87 mètres de long et 4,49 mètres de diamètre, pour un volume interne de 75 m3 où un maximum de trois personnes peuvent y être hébergées[2]. Tout comme le laboratoire japonais Kibō et Destiny, il est fixé au nœud de jonction Harmony par une de ses extrémités[2].

Son coût, hors frais de lancement, s'élève à 880 millions d'euros répartis sur les 26 ans qu'a duré ce projet (dont 658 M€ pour la phase de développement proprement dite qui a duré 11 ans). Il a été assuré en majorité par l'Allemagne à hauteur de 51 %, viennent ensuite l'Italie (23 %) et la France (18 %) [3].

Dès son raccordement à l'ISS, le laboratoire est contrôlé au sol par le Centre de contrôle Columbus, se trouvant dans les locaux du Centre allemand d'opérations spatiales (GSOC), à Oberpfaffenhofen[4]. Il est alimenté en énergie électrique par les torons de puissance transitant par le nœud ("node") auquel il est relié, qui lui fournit également les fluides nécessaires au support vie.

Charges utiles[modifier | modifier le code]

Vue intérieure: le spationaute allemand Hans Schlegel durant la mise en service de Columbus.

Un volume de 23 m3 est dédié aux charges utiles, le laboratoire peut contenir dix bâtis de charges utiles standardisés (ISPRs pour International Standard Payload Racks) de type scientifiques d'une masse maximale de 998 kg chacun[2]. Quatre bâtis se trouvent à l'avant, quatre à l'arrière et deux en haut. À cela s'ajoutent à l'extérieur du module, dans le vide spatial, quatre palettes scientifiques pour une masse maximale de 370 kg chacune[2]. La mise en place des expériences est assurée par le bras robotisé de l'ISS [5].

Equipements internes[modifier | modifier le code]

Cinq équipements internes sont en place :

  • le Biolab. Cette installation comprend des expériences sur des objets vivants: micro-organismes, cultures de cellules, plantes et petits insectes. Par exemple, l'expérience WAICO sur les plantes, a été la première à être mise en œuvre. Elle va permettre entre autres, de démontrer l'effet de la pesanteur sur la croissance des racines d'une petite plante: Arabidopsis thaliana [6].
  • l'équipement européen de modules de physiologie. Il va permettre d'étudier les effets de l'impesanteur sur le corps humain et sur son système immunitaire.
  • le laboratoire en science des fluides. Il permet d'étudier le comportement des métaux et des liquides légers ainsi que la fusion d'alliages et de semi-conducteurs.
  • le laboratoire modulaire pluridisciplinaire EDR (European Drawer Rack ou étagère à tiroir européen). Des tiroirs vont pouvoir accueillir différentes expériences de disciplines diverses, dans des rangements standardisés.
  • le transporteur européen. Il servira de rangement et de plan de travail.

Expériences externes[modifier | modifier le code]

Vue d'artiste des expériences externes SOLAR et EuTEF .

Dès l'installation de Columbus, deux charges utiles externes sont installées :

  • SOLAR, qui étudie l'activité solaire et son impact sur le climat grâce à trois instruments :
  • European Technology Exposure Facility (EuTEF), qui comprend 9 dispositifs expérimentaux pour l'étude du comportement de divers matériaux dans l'environnement spatial. Parmi ceux-là il est prévu une exposition de champignons et de lichen pendant 1 an et demi aux radiations solaires pour étudier leurs capacités de survivabilité. Une autre expérience, de chimie appliquée à l'exobiologie, est aussi installée à l'extérieur de Columbus. Il s'agit de l'expérience PROCESS (autre lien). En exposant à l'environnement spatial et au rayonnement solaire différents composés organiques, son objectif est l'étude de la chimie organique des comètes, astéroïdes, ou encore de l'atmosphère de Titan (lune) ou à la surface de Mars (planète). Mieux comprendre la chimie de ces objets peut nous aider à comprendre comment la vie est apparue sur Terre et si elle a pu aussi apparaître ailleurs.

Constructeurs[modifier | modifier le code]

Le maître d'œuvre est l'Agence spatiale européenne (ESA) et son constructeur est EADS Astrium Space Transportation avec comme sous-contractant principal Thales Alenia Space. Le laboratoire est assemblé sur le site de Brême, en Allemagne.

Selon Jean-Jacques Dordain, le directeur général de l'ESA, « de simples partenaires de l'ISS, les dix-sept pays membres de l'ESA accéderont au statut de copropriétaires aux côtés des Américains, des Russes, des Canadiens et par la suite des Japonais lorsque leur laboratoire Kibō sera arrimé à la station. Ce qui donnera bien entendu des droits mais aussi des devoirs. »[8]L'ESA pourra dorénavant y envoyer ses spationautes sans dépendre de l'accord des Américains ou des Russes.

Son coût se monte à 880 millions d'euros, financé à 51 % par l'Allemagne. Les participations aux charges générales de l'ISS seront financées en grande partie « non pas en cash mais en kilos de fret acheminés par le Véhicule automatique de transfert européen (ATV), dont le premier exemplaire, Jules-Verne, a été lancé le 9 mars 2008 depuis la base de Kourou par une fusée Ariane 5, et qui s'est arrimé automatiquement le 3 avril 2008. »

Au final, l'ESA a dépensé 1,35 Md€ pour le laboratoire Columbus répartis comme suit : 800M€ pour le développement, 250 M€ pour le lancement, 250M€ pour les expériences[9].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) « Columbus Development History », Agence spatiale européenne,‎ janvier 2008 (consulté le 15 février 2008)
  2. a, b, c et d (fr) « European Columbus laboratory - Feature », Agence spatiale européenne,‎ 31 janvier 2008 (consulté le 9 février 2008)
  3. (fr) Stéphane Foucart, « Le laboratoire spatial européen Columbus en orbite », Le Monde,‎ 8 février 2008 (consulté le 9 février 2008)
  4. (fr) « Laboratoire Columbus », Belgian User Support and Operation Centre (consulté le 12 février 2008)
  5. (en) Steve Feltham et Giacinto Gianfiglio, « ESA's ISS External Payloads », Agence spatiale européenne,‎ 8 mars 2002 (consulté le 12 février 2008), p. 8
  6. (fr) « Les expérimentations ont commencé sur Biolab », Agence spatiale européenne,‎ 2 mars 2008 (consulté le 4 mai 2009)
  7. (fr) « SOLSPEC - Mesure de l’Irradiance Solaire et de sa Variabilité Hors Atmosphère », Université Pierre-et-Marie-Curie - Service d'aéronomie (consulté le 12 février 2008)
  8. Cité par Philippe Jamet, « Ariane V et le vol habité », Lettre interne de NSS France, no 8 (avril 2004) [lire en ligne]
  9. Christian Lardier, « Amarrage nominal pour l'ATV », Air et Cosmos, no 2120,‎ 11 avril 2008, p. 36-37 (ISSN 1240-3113)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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