Kours | Généralités

Le système radar de rendez-vous (RTSS, Радиотехническая Система Сближеня) Kours permet à deux vaisseaux de se rejoindre dans l'Espace.

Il équipe tous les vaisseaux Soyouz et Progress depuis 1986, ainsi que les différents modules de la station Mir et de la Station Spatiale Internationale.

Après la dislocation de l'Union soviétique, Kours est devenu un système ukrainien, ce qui a engendré un certain nombre de problèmes politiques et techniques.

Le fonctionnement du système Kours est basé sur l'utilisation de signaux radars et nécessite deux instruments. Le premier, Kours-A (17R64-03), est monté sur le vaisseau actif (Soyouz ou Progress), tandis que le second, appelé Kours-P (17R65-01), équipe le vaisseau passif (la station orbitale).

Kours permet de mesurer différents paramètres entre le vaisseau actif et le vaisseau passif :

 - la distance (ρ)
 - la vitesse d'approche (ρ'=dρ/dt)
 - les angles de tangage (v) et de lacet (η) en ligne de visée (selon l'axe optique de l'antenne)
 - les angles radio de tangage (v) et de lacet (η)
 - l'angle de roulis relatif entre les deux vaisseaux (γ)
 - la vitesse angulaire en ligne de visée (Ω)

La chaîne de traitement

Les données sont recueillies par différentes antennes. Elles sont ensuite transmises à une chaîne de traitement redondante, puis envoyées à l'ordinateur BTsVK du système de contrôle des mouvements SUD. Elles sont également affichées sur le tableau de commande du SA et transmise au TsUP par radio.

Fig. 1 : Schéma-bloc de la chaîne de traitement du système Kours.
Les six antennes recueillent les informations, qui sont alors transmises
à la chaîne de traitement, puis à l'ordinateur BTsVK.

Après filtrage, les données arrivent dans un récepteur (PRM, приемник) et sont transformées en informations compréhensibles pour l'ordinateur grâce à un bloc logique et un transmetteur (PRD, Передатчик). La fréquence d'horloge de ce dernier est fixée par le générateur de fréquence étalon (EGTch, эталонный генератор частоты).

Quand le Kours est mis en marche, la première chaîne de traitement s'autoteste, grâce au générateur de test. Cinq types d'anomalies peuvent être rencontrées :

 - disfonctionnement de la chaîne
 - disfonctionnement de l'antenne AS
 - disfonctionnement du mode d'accostage
 - échec de l'affichage de la distance ρ sur le tableau de bord
 - échec de l'affichage des angles sur le tableau de bord

Si tout s'est bien passé, le générateur de test renvoie à l'ordinateur BTsVK le signal « prêt pour les opérations ». Sinon, il rend compte du type d'erreur qu'il a rencontré. Dans tous les cas, les résultats du test sont transmis au BTsVK et mémorisés.

Ensuite, c'est la deuxième chaîne qui se teste et qui transmet ses résultats. Le BTsVK compare les deux chaînes et sélectionne la meilleure. L'approche peut alors commencer. L'équipage peut également choisir manuellement quelle chaîne il préfère utiliser à l'aide des commandes « Kours-1 » et « Kours-2 » situées sur le KSP-L.

Fig. 2 : Emplacement des commandes « Kours-1 » et « Kours-2 » sur le KSP-L.

Le système Kours utilise les fréquences de la bande S (2GHz - 4GHz), principalement autour de 3GHz. On note que dans la première version du système, des gyroscopes étaient montés sur certaines antennes afin d'avoir une mesure directe de la vitesse angulaire.

Cycle nominal de fonctionnement

Une fois que la chaîne de traitement a été sélectionnée, les opération de rendez-vous peuvent commencer.

1. Acquisition

L'ordinateur BTsVK envoie la commande « recherche omnidirectionnelle » (Круговой поиск) qui connecte les antennes AKR1 et AKR2 au récepteur PRM et au transmetteur PRD. Le système est alors capable de capter et d'envoyer des signaux dans toutes les directions. Sur l'écran de contrôle, le signal КРУГ-П est alors visible.

Simultanément, les antennes AKR1 et AKR2 de la station orbitale visée sont eux aussi en mode « recherche omnidirectionnelle ».

2. Alignement

En général, la recherche ne prend pas plus d'une minute. Quand un signal en provenance de la station est capté, le BTsVK envoie la commande SNTs (« Présence du Signal Cible », ou Сигнал наличия цели).

Elle met fin au mode recherche. L'antenne AKR qui avait détecté la cible est maintenue connectée au PRM et au PRD, mais l'autre est débranchée. L'antenne 2AO-VKA mesure les angles en tangage (ν) et en lacet (η) entre la direction d'émission (ligne de visée) et l'axe longitudinal du vaisseau.

Les mesures d'angles sont transmises au système de contrôle d'attitude SUD qui met le vaisseau en rotation pour aligner la ligne de visée et l'axe longitudinal. Sur l'écran, les paramètres ν et η apparaissent.

3. Poursuite

Quand les angles ν et η passent en-dessous de 5°, l'ordinateur BTsVK génère la commande AS (Автосопровождение, ou « Poursuite automatique»). L'antenne 2AO-VKA et l'antenne AKR qui était restée connectée sont maintenant déconnectées.

C'est l'antenne AS-VKA qui prend le relai, et elle est connectée au PRM et au PRD. Elle permet de mesurer ν et η, mais aussi la vitesse angulaire de la ligne de visée (Ω), la distance entre le vaisseau et la station (ρ), la vitesse d'approche (ρ') et l'angle de roulis relatif (γ).

4. Accrochage

Quand les premières mesures de ρ et ρ' sont effectuées, la commande d'accrochage (Захват) est générée et ces deux paramètres sont affichés sur l'écran. Le système de contrôle SUD reçoit les informations ρ et ρ', et il en déduit les commandes adéquates des différents propulseurs.

Quand le vaisseau est arrive à 10km de la station (ρ=10km), l'ordinateur BTsVK génère la commande « Test Kours » (Тест К). Les mesures des différents paramètres sont alors interrompues et le système Kours s'autoteste pendant environ 100".

5. Alignement fin

A la fin du test, le cycle recommence pour gagner en précision. Les antennes AKR1, AKR2 et 2AO-VKA se remettent en fonctionnement. La commande SNTs est générée une seconde fois, et elle permet de diminuer l'erreur d'angle.

L'ordinateur émet alors successivement les commandes de poursuite (AS) et d'accrochage (Захват), et la distance ρ entre le vaisseau et la station continue de diminuer.

6. Recherche de la pièce d'amarrage

Quand elle est inférieure à 1km, l'antenne 2ASF-VKA entre en scène. Elle est connectée au PRM, et elle permet de mesurer les angles radios de tangage (ν) et de lacet (η), qui sont transmis au système SUD et à l'écran d'affichage.

Ces informations permettent de trouver la pièce d'amarrage désirée. Par exemple, sur la Station Spatiale Internationale, le système peut choisir entre les modules Zvezda, Zaria, Pirs ou Poïsk. Le système SUD commande alors les propulseurs pour tourner tout autour de la station jusqu'à ce que le bon module soit visible.

7. Amarrage

Quand cette manœuvre est terminée, l'ordinateur BTsVK génère la commande « ZAV KON » (ЗАВ КОН). Le système passe alors en mode « amarrage » (Причаливание).

Le système SUD contrôle les propulseurs pour faire tendre les angles radios ν et η vers zéro, c'est à dire pour mettre le vaisseau dans l'axe longitudinal du port d'amarrage. De plus, la mesure de l'angle de roulis γ est initialisée.

Quand les angles ν, η et γ passent en dessous d'un certain seuil, l'équipage actionne la commande « Autorisation d'amarrer » (Разрешение причаливания) sur le clavier PRVI, situé en haut du tableau de bord PK SA. Le système SUD fait alors avancer le vaisseau à une vitesse bien précise.

Quand le signal « Contact » (Касание) est reçu, le système Kours est automatiquement arrêté.

L'écran F44

Ceux qui ont déjà assisté à la retransmission de l'amarrage d'un vaisseau Soyouz ou Progress ont tous déjà vu un écran noir rempli de données avec l'image vidéo de la station en fond.

L'image noir et blanc en question est fournie par la caméra externe KL-101-02 du système de télévision embarqué Kliost-M. Les données du système Kours sont envoyées à l'ordinateur BTsVK, puis au processeur Simvol qui les renvoie à Kliost-M afin qu'elles soient mélangées à l'image vidéo.

Cette section tente de répondre aux principales questions qu'on peut se poser concernant la signification des messages affichés.

Fig. 1 : Image prise lors de l'amarrage de Progress M-65 au module
Zvezda de la Station Spatiale Internationale, le 17 septembre 2008.

Message affiché Transcription Signification
1 Ф44 ПРИЧАЛ Formulaire 44 - Amarrage Indique quel écran est affiché
2 ТМ=21.24.49 TM=21.24.49 L'ordinateur BTsVK est allumé depuis 21h24min49s
3 ЗАВ КОН ZAV KON ?
4 ЛСК LSKLe système de coordonnées utilisé est le LSK
5 ГСО1 2 3 4
(Готовность Системы
Ориентации)
GSO 1 2 3 4
(Système d'orientation
prêt)
Les systèmes 1, 2, 3 et 4 sont prêts
6 АВТ(Автоматический) AVT (Automatique) Mode automatique enclenché
7 Р 076.6 R 076,6 Il reste 76,6kg d'ergols pour l'amarrage
8 С0.76601 S 0.76601 ?
9 wX 0.136
wY -0.145
wZ -0.077
wX 0.136
wY -0.145
wZ -0.077
Vitesses angulaires selon les axes Y, Y et Z telles
qu'elles sont mesurées par les capteurs BDUS
10 ВКЛ ДПО
(Включение ДПО)
VKL DPO
(Allumage des DPO)
Les DPO sont les petits moteurs d'orientation
11 ρ 00,158 ρ 00,158 Distance en km entre le vaisseau et sa cible,
donnée par l'ordinateur BTsVK
12 ρ' -000,04 ρ' -000,04 Vitesse en m/s entre le vaisseau et sa cible,
donnée par l'ordinateur BTsVK
13 А НЕТ 00
(Авария нет)
A NON 00 Aucune panne détectée
14 ИН НЕТ ? ?
15 КУРС
γ 57,30
ηп -01,22
θп-00,03
ρ00,134
ρ' -000,09
ΩZ -0,070
ΩY -0,136
KOURS
γ 57,30
ηp -01,22
θp -00,03
ρ00,134
ρ' -000,09
ΩZ -0,070
ΩY -0,136
Données mesurées brutes :
γ: angle de roulis (°)
ηp : angle de lacet (°)
θp : angle de tangage (°)
ρ: distance (km)
ρ' : vitesse d'approche (m/s)
ΩZ : vitesse angulaire en tangage en ligne de visée (°/s)
ΩY : vitesse angulaire en lacet en ligne de visée (°/s)
16 ΩZ -0,042 ΩZ -0,042 Vitesse angulaire en tangage en ligne de visée (°/s),
donnée par l'ordinateur BTsVK
17 ΩY -0,035 ΩY -0,035 Vitesse angulaire en lacet en ligne de visée (°/s),
donnée par l'ordinateur BTsVK
Tableau 1 : Explications des données affichées sur la figure 1.