Cygnus (véhicule spatial)

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Cargo spatial Cygnus
Cygnus Orb-D1.5.jpg
Le premier Cygnus, vu depuis l'ISS.
Description
Rôle: Ravitaillement ISS
Lanceur: Antares
Capacités
Charge utile pressurisée 2,0 T (V1) 2,7 T (V2)
Volume pressurisé 18.9 m3 (V1) / 26.2 m3 (V2)
Charge utile non pressurisée néant
Fret retour détruit 1,2 t.
Fret retour Terre néant

Cygnus est un vaisseau cargo spatial développé par la société Orbital Sciences dans le cadre du programme COTS de la NASA. Il doit contribuer au ravitaillement en fret (nourriture, gaz, carburant, pièces détachées) de la Station spatiale internationale après le retrait de la navette spatiale américaine. Il permet de transporter une masse de 2 tonnes dans sa soute pressurisée (2,7 tonnes dans une version évoluée) et est mis en orbite par le lanceur Antares développé spécifiquement par le même constructeur. Le premier vol de qualification a eu lieu le 18 septembre 2013. La NASA a passé commande de 8 vols destinés à transporter 20 tonnes de fret jusqu'à la Station spatiale internationale.

Contexte : le programme COTS[modifier | modifier le code]

Depuis août 2000 la station spatiale est ravitaillée périodiquement par des cargos Progress russes, des cargos ATV européens, des cargos HTV japonais ainsi que la navette spatiale américaine. A la suite de l'accident de la navette spatiale Columbia début 2003, la NASA décide début 2004 de ne plus faire appel pour des raisons de sécurité et d'obsolescence aux navettes qui prenaient en charge une part importante de cette logistique. Ce retrait deviendra effectif en 2012. Pour remplacer la navette et ne pas dépendre de ses partenaires internationaux, l'agence spatiale américaine décide de faire appel à des prestataires privés pour assurer ce ravitaillement dans le cadre du programme COTS. Le programme COTS prévoit que deux prestataires seront sélectionnés et que chacun devra transporter 20 tonnes de fret d'ici 2016. En 2006 la NASA sélectionne la société SpaceX qui propose son cargo Dragon placé en orbite par son lanceur Falcon 9 ainsi que la société Kistler Aerospace qui propose le vaisseau cargo Kistler K-1. Mais Kistler Aerospace rencontre des problèmes de financement et la NASA décide en octobre 2007 de mettre fin au contrat avec cette société et de lancer un nouvel appel d'offres[1]. En février 2008 la NASA retient la proposition de la société Orbital Sciences pour remplacer la société défaillante. Orbital propose de développer le vaisseau Cygnus lancé par la fusée Antares conçue à cet effet[2]. En décembre 2008, la NASA signe avec cette société un contrat de 1,9 milliard $ pour le ravitaillement de la Station spatiale internationale. Selon les termes de ce contrat, Orbital Sciences doit placer en orbite 20 tonnes de fret d'ici 2016 en effectuant 8 lancements de son cargo spatial[3]. Le premier test en vol de son véhicule spatial est attendu pour 2012[4]. Pour Orbital comme pour SpaceX les vaisseaux et les lanceurs fournis dans le cadre du programme COTS sont des engins entièrement nouveaux. La NASA subventionne en grande partie leur développement au fur et à mesure de l'atteinte de jalons définis contractuellement. Orbital reçoit ainsi 388 millions US$ pour le développement du vaisseau Cygnus et du lanceur Antares.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Les responsables de la NASA et d'Orbital photographié devant le premier exemplaire de Cygnus.

De manière classique le cargo spatial Cygnus comprend deux sous-ensembles : le module de service dans lequel se trouve la propulsion, le système d'énergie et les différents équipements nécessaires au fonctionnement du cargo et le module contenant le fret.

Le module de service[modifier | modifier le code]

Le module de service repose sur des développements existants du constructeur : Orbital utilise la plate-forme Star qu'elle a mise en œuvre sur les satellites des famille GEOStar et LEOStar qu'elle développe. Pesant 1800 kg, cette plateforme comporte des propulseurs utilisant des ergols hypergoliques (hydrazine et peroxyde d'azote) et dispose d'une puissance électrique de 4 kw grâce à 2 panneaux solaires comportant des cellules solaires à base d'arséniure de gallium[5].

La partie dédiée au fret pressurisé[modifier | modifier le code]

La partie dédiée au fret existera à terme en 2 versions. Le premier type, et le seul dont le développement est effectif en 2013, est un module pressurisé reposant sur le Multi-Purpose Logistics Module qui est développé par Thales Alenia Space en Italie pour la station spatiale internationale. Le module dispose d'un le sas d'amarrage de type CBM lui permettant d'utiliser les sas d'amarrage de la partie non russe de la station. Pour les premiers vols ce module a une masse de 3,5 tonnes, une charge utile de 2 tonnes et dispose d'un volume pressurisé de 18,7 m³ (version standard). Une version améliorée doit se substituer à la version standard à partir du quatrième vol grâce à une une augmentation de la puissance de la fusée Antares. Dans sa version 130 celle-ci met en effet en œuvre un deuxième étage allongé (Castor 30XL) qui lui permet d'emporter une charge utile plus importante. Le vaisseau Cygnus amélioré dispose d'un module de fret plus long qui lui permet de transporter 2,7 tonnes dans 27 m3.

La version pour fret non pressurisé[modifier | modifier le code]

Contrairement au vaisseau Dragon qui dispose d'une capacité d'emport mixte (fret pressurisé/non pressurisé), une version distincte du Cygnus doit à terme être développée pour le transport de fret non pressurisé. Dans cette version le module transportant le fret est constitué par une version adaptée de la palette ExPRESS Logistics Carrier développée par Boeing/Astrium pour la Station spatiale internationale. Cette version non pressurisée a un poids de 3,5 tonnes et une charge utile de 2 tonnes qui peut varier en fonction de la configuration et dispose d'un volume de 18,1 m³.

Amarrage du vaisseau Cygnus à la station spatiale internationale[modifier | modifier le code]

Le véhicule spatial accoste la Station spatiale internationale de la manière suivante : après s'être approché suffisamment de la station, il est agrippé par le bras télémanipulateur Canadarm 2 de la station spatiale guidé par un des membres de l'équipage de la station. Celui-ci rapproche le sas d'amarrage CBM situé à l'extrémité du module de fret du module américain Harmony en réalisant la même manœuvre que pour le module japonais H-II Transfer Vehicle[5]. Le vaisseau peut embarquer pour son trajet retour 1,2 tonnes de déchets qui sont détruits lors de la rentrée atmosphérique. En effet, contrairement au SpaceX Dragon, le vaisseau ne peut pas ramener sur Terre du matériel car ne disposant ni d'un bouclier thermique ni d'un système d'atterrissage, il ne peut pas résister à l'échauffement thermique du retour ni faire un atterrissage en douceur.

Principales caractéristiques des versions standard et améliorée
Version Standard Améliorée
Dimension totale
longueur × diamètre
5,1 × 3,07 m 6,36 × 3,07 m
dont module de service 1,30 × 3,07 m 1,30 × 3,07 m
dont module de fret 3,66 × 3,07 m 4,86 × 3,07 m
Masse à vide 3,3 t.  ?
dont module de service 1,8 t.  ?
dont module de fret 1,5 t. 1,8 t.
Volume de stockage pressurisé 18,9 m3 27 m3
Fret pressurisé montant 2 t. 2,7 t.
Fret retour détruit (déchets) 1,2 t 1,2 t
Fret retour Terre) néant ou version distincte
Fret non pressurisé version distincte en cours développement

Missions[modifier | modifier le code]

Calendrier[modifier | modifier le code]

Le calendrier de lancement des 9 missions (1 vol de démonstration et 8 ravitaillements effectifs) accomplies ou à venir est le suivant :

Calendrier des lancements
Désignation Date Version du cargo Version du lanceur Remarques
COTS Demo Flight Standard Antares 110 Première mission avec amarrage à la station. Vol de qualification. Deuxième vol du lanceur.
Orb CRS-1 Standard Antares 120 Premier ravitaillement effectif (CRS), première version du lanceur utilisant l'étage supérieur Castor 30B. Vol prévu en décembre 2013 et repoussé pour cause de réparations d'urgence sur l'ISS.
Orb CRS-2 Standard Antares 120
Orb CRS-3 Standard Antares 130 Première version du lanceur utilisant l'étage supérieur Castor 30XL.
Orb CRS-4 2015 Améliorée Antares 130 Premier vol de la version améliorée du vaisseau cargo.
Orb CRS-5 À déterminer Améliorée Antares 130
Orb CRS-6 À déterminer Améliorée Antares 130
Orb CRS-7 À déterminer Améliorée Antares 130
Orb CRS-8 À déterminer Améliorée Antares 130

Le vol de qualification (septembre 2013)[modifier | modifier le code]

Le lanceur Antares avec le premier vaisseau Cygnus deux jours avant le tir (septembre 2013).

Le calendrier de développement a pris beaucoup de retard. Le lancement du premier vaisseau planifié initialement en décembre 2010 a finalement lieu le 18 septembre 2013[6]. Au cours de ce premier vol qui doit qualifier le vaisseau pour les futurs ravitaillements opérationnels, le vaisseau Cygnus démontre sa capacité à manœuvrer à proximité de la Station spatiale internationale puis à être capturé par son bras télécommandé en toute sécurité. Des manœuvres sont réalisées à des distances décroissantes de la station - 4 km puis 1,4 km puis 200 m - et le système de guidage autonome est testé[7].

Premier ravitaillement effectif (CRS-1) (9 janvier 2014)[modifier | modifier le code]

Avec la première version du lanceur utilisant l'étage supérieur Castor 30B. Vol prévu en décembre 2013 et repoussé pour cause de réparations d'urgence sur l'ISS. Amarrée à l'ISS le 12 janvier 2014, elle a livré 1,5 tonne de matériels. Ayant quitté l'ISS le 18 février 2014, Cygnus sera détruite, par combustion, lors de sa traversée de l'atmosphère, avec les déchets[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Space.com - Time Runs out for RpK; New COTS Competition Starts Immediately
  2. [1]
  3. Space.com - NASA Taps SpaceX, Orbital Sciences to Haul Cargo to Space Station
  4. AviationWeek.com - Orbital Sciences To Build Taurus II
  5. a et b Cygnus Spacecraft factsheet at Orbital.com
  6. [2]
  7. (en) William Graham, « Orbital’s Antares launches Cygnus on debut mission to ISS », sur NASAspaceflight.com,‎ 18 septembre 2013
  8. La capsule Cygnus a quitté l'ISS, demain elle sera détruite, Olivier Lascar, Sciences et Avenir, le 18-02-2014 à 17h03

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]