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Un exemple d’ingénierie spatiale

Antonio Rodríguez-Laiz

Antonio Rodríguez-Laiz

AERTEC Solutions / Marketing & Communication

 

Depuis le lancement du premier satellite artificiel par l’ex-URSS en 1957, des centaines de millions de personnes restaient dans l’attente d’une nouvelle mission spatiale. La plupart du temps, le grand public les percevait comme un spectacle, et en oubliait les risques. En réalité, un bon nombre de paramètres à prendre en compte pour ces missions sont différents de ceux sur Terre.

La manœuvre de transposition, d’amarrage et d’extraction du programme Apollo est un bon exemple du travail des ingénieurs qui mirent au point la mission.

C’est ici que la science et l’ingénierie entrent en jeu. Toute aventure spatiale relève d’une immense complexité. Chaque décision est prise en fonction des nombreux paramètres qui conditionnent chacune des étapes de la mission. Ces étapes sont pensées et conçues par des ingénieurs au savoir-faire extraordinaire, et nous, ici sur Terre, devrions être conscients des difficultés et de l’ampleur de la tâche.

Prenons par exemple l’un des épisodes les plus passionnants de la mission Apollo XI, dont on fête les cinquante ans : la réorganisation du module lunaire et des modules de commande et de service en plein vol, à une vitesse avoisinant les 40 000 km/h, le tout en absence de gravité.

Telle était la configuration du vaisseau Apollo (de haut en bas) au moment du décollage : le module de commande, CM (où se trouve l’équipage), le module de service, SM (moteur, carburant, système de survie, communications et autres composants) et le module lunaire, LEM (vaisseau en forme d’araignée, qui s’est posé sur la Lune).

Le module lunaire LEM était protégé par son carénage et se trouvait juste en-dessous des modules de commande et de service (ou CSM) et au-dessus du deuxième étage de la fusée Saturn (le lanceur spatial).

En plein vol vers la Lune, et en quasi-apesanteur, les astronautes effectuèrent une manœuvre complexe qui consistait à séparer et à faire pivoter de 180° le CSM afin de le raccorder au LEM. Ainsi les astronautes pourraient passer d’un vaisseau à l’autre par une écoutille de 80 centimètres de diamètre. Le défi résidait autant dans la réalisation de la manœuvre, nommée transposition, amarrage et extraction, que les conditions dans lesquelles elle s’effectuait : à très haute vitesse et dans un environnement hostile.

Rappelons aussi que dans les années soixante, la capacité de traitement de données était beaucoup plus limitée qu’aujourd’hui. L’ordinateur de navigation du vaisseau Apollo disposait d’une mémoire vivde de 32 Ko et une mémoire morte de 2 Ko, et il était chargé d’effectuer les calculs de trajectoire du vaisseau ou de gérer le pilote automatique du module de commande. Une grande partie de ces calculs étaient destinés au guidage du vaisseau et le reste devait fournir des informations aux astronautes, notamment pour la réalisation de certaines manœuvres et actions, comme celle décrite plus haut.

Pourquoi se risquer à une manœuvre si délicate ?

Dans le fond, il s’agissait d’un problème de conception concernant l’exécution de chaque étape du vol. Le problème provenait de la configuration de lancement : le module de commande devait se trouver dans la partie la plus haute de la fusée pour qu’elle puisse être raccordée à la tour de sauvetage. En cas d’urgence au décollage, cette « petite » fusée de sauvetage est chargée d’extraire le module de commande du reste du lanceur et de mettre l’équipage hors de danger.

Si le module avait été placé dans sa position finale (celle dans laquelle il devait arriver en orbite lunaire), la tour de sauvetage aurait dû être beaucoup plus grande pour soulever les 15 060 kilos supplémentaires du LEM. Face à cette équation, après des mois de calculs, on en vint à la conclusion que le plus viable et probablement moins risqué serait de placer le LEM dans la partie inférieure, et de réaliser la procédure décrite plus haut.

C’est le pilote du module de commande, Michael Collins, qui effectua la manœuvre, même si Armstrong et Aldrin avaient eux aussi été formés à cette procédure. Selon le plan de vol, l’exécution complète de l’opération par les astronautes prendrait environ une heure. Le temps ne leur était pas compté pour autant, ils disposaient en effet d’un peu plus de deux jours à partir de l’injection trans-lunaire (manœuvre de propulsion depuis la basse orbite terrestre de stationnement vers la Lune) pour la mener à bien.

Il convient de prendre en compte tous les paramètres qui entrent en jeu dans la réalisation de chacune de ces manœuvres. De nombreux calculs étaient requis, dans lesquels interviennent le temps, l’espace, la masse, les lois de la physique ; tous prévus pour être effectués à des milliers de kilomètres de distance, dans un environnement très peu familier. Une véritable prouesse d’ingénierie.

Environ 400 000 personnes ont travaillé directement ou indirectement à l’envoi du vaisseau Apollo sur la Lune et au retour des astronautes sains et saufs sur Terre. Bon nombre de solutions apportées aux problèmes liés à une telle mission n’avaient jamais été testées auparavant. Des travaux titanesques d’ingénierie, d’analyse de données, de calcul, de conception, de programmation ou de planification furent nécessaires. En effet, il ne s’agissait pas uniquement d’être les premiers sur la Lune. Il fallait également terminer la mission avec succès. C’était une affaire d’État.

Ingeniería espacial en las misiones Apolo

 

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