Navette spatiale | Système ODS

1. Historique

Dès les années 1970, l'agence spatiale américaine (NASA) conçoit un système d'amarrage qui permettra à sa future navette spatiale de rejoindre une station orbitale.

Fig. 1 : Schéma du premier projet de pièce d'amarrage androgyne américaine,
et de ses emplacements potentiels sur l'orbiteur.
Crédit : Vladimir SYROMIATNIKOV.

Finalement, la station en question ne verra pas le jour, et l'idée est abandonnée. En 1993, au moment du démarrage du programme américano-russe Shuttle-Mir, la NASA demande à la société Rockwell International de développer un système qui permettra à la navette spatiale de s'amarrer à la station orbitale russe Mir. Il est baptisé ODS, pour Système d'Amarrage de l'Orbiteur (Orbiter Docking System).

A l'origine, le module Kristall de Mir avait été équipé d'une pièce d'amarrage de type APAS, qui devait servir à accueillir la navette Bourane. Celle-ci fut abandonnée prématurément, mais la pièce d'amarrage est toujours là, et Rockwell pense naturellement qu'elle pourrait servir à recevoir la navette américaine, qui est du même tonnage que sa défunte consœur soviétique.

Rockwell achètera donc une pièce d'amarrage APAS à la NPO Energuia pour équiper son ODS. Comme l'APAS n'a jamais été testée en situation réelle dans l'Espace, les Russes la font voler sur le vaisseau spatial Soyouz TM-16 en janvier 1993. Le contrat, d'une valeur de 18M$, est signé à Moscou le 7 juillet 1993.

Fig. 2 : Youri SEMIONOV (NPO Energuia) et D. BILL (Rockwell Aerospace),
signent le contrat pour la fourniture de l'APAS, 7 juillet 1993.
Crédit : RKK Energuia.

De leur côté, les Américains vont devoir apporter d'importantes modifications à leur navette pour lui ajouter l'ODS. La navette Atlantis est en train de subir une visite de maintenance (OMDP) dès octobre 1992, ce sera donc elle qui effectuera les premiers rendez-vous avec Mir.

Atlantis termine sa maintenance en mai 1994. Energuia livre sa première APAS à Rockwell, sur le site californien de Downey, le 11 septembre 1994. Elle est immédiatement intégrée à l'ODS, qui est envoyé au Centre Spatial Kennedy en novembre 1994.

Fig. 3 : Chez Rockwell à Downey, l'ODS est préparé pour son transfert vers la Floride,
où il sera monté sur Atlantis, 15 novembre 1994.
Crédit : NASA.

Fig. 4 : L'ODS est réceptionné dans le bâtiment d'assemblage (VAB)
du Centre Spatial Kennedy, 2 décembre 1994.
Crédit : NASA.

Après une campagne d'essai, l'ODS est arrimé dans la soute d'Atlantis en mars 1995.

Fig. 5 : L'ODS est installé dans la soute d'Atlantis, 13 mars 1995.
Crédit : NASA.

La première mission d'Atlantis vers Mir, STS-71, a lieu en juin 1995. Six autres auront lieu jusqu'en 1997.

Fig. 6 : Atlantis STS-71 amarrée à Mir par son ODS, 4 juillet 1995.
Crédit : NASA.

En juin 1994, la NASA avait commandé deux autre exemplaires de l'ODS. L'un est monté sur Discovery, et l'autre sur Endeavour pendant les visites de maintenance OMDP. Ces deux navettes effectuent chacune une mission vers Mir en 1998.

Fig. 7 : L'équipe américano-russe devant l'ODS avant le vol STS-74.
Crédit : Vladimir SYROMIATNIKOV.

C'est alors la fin du programme Shuttle-Mir, qui fait maintenant place à la nouvelle Station Spatiale Internationale (MKS). Atlantis, Discovery et Endeavour effectuent une dizaine de mission chacune dans le cadre de ce programme, et aucun incident n'est à signaler concernant leurs ODS.

Fig. 8 : Endeavour reçoit son ODS.
Crédit : NASA.

A noter que la navette Columbia avait été modifiée pour pouvoir recevoir un ODS, et il était prévu qu'elle réalise quelques missions vers la station internationale. Sa destruction en février 2003 mit évidemment fin à ces projets.

2. Descriptif technique

Le système ODS (Orbiter Docking System) est constitué d'une structure cylindrique surmontée d'une pièce d'amarrage qui permet de réaliser la jonction avec une station orbitale. Le tout est retenu dans la soute de la navette spatiale par une structure en treillis.

L'ODS a une masse totale de 1600kg, une hauteur de 4,11m, une largeur de 4,6m et une longueur de 1,98m.

Fig. 1 : Schéma de l'ODS.
Crédit : NASA.

La pièce d'amarrage, placée au sommet, est de type APAS-89. Elle est fournie par la société russe RKK Energuia. D'une masse de 253kg, elle est dérivée de celle qui avait été utilisée en 1975 pour la mission Apollo-Soyouz. L'APAS du premier ODS (celui d'Atlantis) portait le numéro ZZU.6201.008-05.

Après le vol inaugural STS-71 de juin 1995, l'APAS a été démontée et modifiée. Quatre câbles électriques ont été ajoutés afin de transmettre de la puissance électrique, des informations de contrôle-commande et des télémesures entre l'APAS et le compartiment d'amarrage de Mir.

L'ODS est muni de trois écoutilles :

- celle du dessus donne accès à la pièce d'amarrage, et donc à la station orbitale,
- celle de l'avant donne sur la cabine de la navette,
- celle de l'arrière sert de sas pour sortir dans l'Espace.

Fig. 2 : Vue de l'avant de la soute d'Atlantis STS-74, 2 novembre 1995.
Crédit : NASA.

Mais l'écoutille arrière peut être occupée par un module de type SPACEHAB. Elle ne permet alors plus de sortir dans l'Espace, et on doit ajouter un petit adaptateur sur l'écoutille avant, appelé TAA (Tunnel Adapter Assembly). Celui-ci est lui aussi équipé d'une écoutille, et il servira de sas pour les sorties dans l'Espace.

La première navette à voler vers une station orbitale, Atlantis, emmenait un module SPACEHAB et elle a donc été équipée d'un TAA à l'avant de son ODS. Le TAA a permis de réaliser des sorties lors des vols STS-76 et STS-86.

Fig. 3 : Vue de la soute d'Atlantis STS-86, 19 septembre 1997.
Crédit : NASA.

L'ajout du TAA repousse l'ODS un peu en arrière dans la soute, ce qui donne une meilleure visibilité au pilote lors de l'amarrage à la station spatiale. Cette position est préférée pour les amarrages avec Mir, c'est pourquoi les navettes Atlantis et Endeavour ont été agencées de la sorte.

Fig. 4 : Installation du TAA dans la soute d'Endeavour, à l'avant de l'ODS.
Photo prise dans le bâtiment OPF du centre Kennedy, le 24 septembre 1997.
Crédit : NASA.

En revanche, pour les amarrages avec la Station Spatiale Internationale, on préfèrera placer l'ODS le plus en avant possible. C'est cette configuration qui est retenue pour la navette Discovery dès sa grande visite de maintenance. Ce sera donc la seule navette à voler vers Mir avec un ODS en position avant.

Fig. 5 : Vue de la soute de Discovery STS-91, 26 mai 1998.
Crédit : NASA.

A la fin du programme Shuttle-Mir, les navettes Atlantis et Endeavour sont modifiées, et leurs ODS passent également en position avant. Seule exception : la première mission d'Endeavour vers la station internationale, STS-88, qui utilise encore l'ancienne configuration. C'est l'équipage qui a demandé cela afin d'avoir une visibilité accrue. Lors de ce vol, cependant, les sorties dans l'Espace ont lieu à partir de l'écoutille de l'ODS, et non du TAA.

Après cela, le TAA vole encore trois fois (STS-96, STS-101 et STS-106) pour permettre les sorties dans l'Espace lors des premiers vols de support de la station internationale, qui emportent des modules SPACEHAB. Ensuite, les ODS voleront seuls.

Fig. 6 : Sorties depuis le TAA (STS-96) et depuis l'ODS (STS-98).
Crédit : NASA.

Jusqu'en juillet 2001, ils serviront de sas pour toutes les sorties réalisées depuis la navette (STS-92, STS-97, STS-98, STS-102, STS-100). Puis, lors de STS-104, le sas Quest est installé sur la station internationale, et c'est de là que les sorties seront dorénavant basées. Après cela, l'ODS n'a plus servi qu'à remplir sa fonction première : permettre l'amarrage entre la navette et la station.

Vidéo 1 : Vidéo intéressante filmée lors de STS-101, en mai 2000.
Le cameraman part du module SPACEHAB au fond de la soute, traverse le tunnel qui l'amène au TAA (on voit bien l'écoutille au plafond). Puis il entre dans l'ODS.
A l'avant, on voit l'écoutille qui mène à la cabine de la navette,
et le cameraman remonte pour pénétrer dans la station internationale (PMA-2 et Unity).
Crédit : NASA.

Bibliographie

[1] ISTOMINE, V. Стыковочная система ODS, Novosti Kosmonavtiki n°1995-13
[2] LANTRATOV, K, Стыковочный отсек 316ГК, Novosti Kosmonavtiki n°1995-23
[3] Getting ready for the year of space station, Spaceport News n°20 Vol. 36
[4] Discussion sur le forum de NasaSpaceFlight
[5] Shuttle/Mir Docking Hardware Arrives from Russia, communiqué de presse du Centre Spatial Marshall n°94-151 du 12 septembre 1994
[6] Rockwell, NPO Energia sign follow-on contract in support of upcoming joint U.S./Russian space mission, communiqué de Rockwell du 7 juillet 1993


Dernière mise à jour : 14 avril 2012