Bon anniversaire Zarya ! La Station Spatiale Internationale a 15 ans

Les débuts de l’ISS : le module russe Zarya photographiée depuis la navette spatiale
STS-88 en décembre 1998. Crédit image : NASA

« Nowhere is this more important than our next frontier: space. Nowhere do we so effectively demonstrate our technological leadership and ability to make life better on Earth…

And we can be proud to say: We are first; we are the best; and we are so because we're free… America has always been greatest when we dared to be great.

We can reach for greatness again… Tonight, I am directing NASA to develop a permanently manned space station and to do it within a decade.

A space station will permit quantum leaps in our research in science, communications, and in metals and lifesaving medicines which could be manufactured only in space. We want our friends to help us meet these challenges and share in their benefits. NASA will invite other countries to participate so we can strengthen peace, build prosperity, and expand freedom for all who share our goals. »

Vision ou rêve ? Comme au début des années 60, l’échéance de 10 ans reste à la mode.
Extraits du discours du président Reagan sur l’état de l’Union (25 janvier 1984)

Happy Birthday !

Le mois de novembre est riche en anniversaire pour les passionnés d’espace : le 26 novembre 1965, c’était le lancement du premier satellite français A1, alias Astérix.

Le 26 novembre 1998, est un moment-clé pour la station spatiale internationale : on est à mi-chemin entre le lancement du premier module russe, Zarya et le lancement du premier module américain, Unity.

De Krystall à Cristal City : à l’aube d’une coopération internationale ambitieuse

Zarya (Заря), lever de soleil en russe, 77KSM n°17501 ou encore Fonctionalno Grousovoi Blok pour Functional Cargo Block (FGB) : c’est le nom du premier module de la Station Spatiale Internationale construit par l’agence spatiale russe, Roscosmos. Il a été mis en orbite par une fusée Proton le 20 novembre 1998 depuis le site de lancement de Baïkonour. Un cylindre de 4,1 mètres de diamètre et de 12,6 mètres de longueur : le premier élément d’un meccano géant…

Unity fait la force

La station a véritablement pris sa dimension internationale deux semaines plus tard : le 4 décembre 1998, à l’occasion de la mission STS-88, la navette spatiale Endeavour de la NASA a lancé le premier module américain, baptisé Unity ou Node 1. Trois sorties extravéhiculaires ont permis d’assembler les deux modules spatiaux. Au fil du temps, 15 pays ont progressivement construit le vaisseau spatial le plus complexe jamais réalisé.

Deux photographies de l’assemblage de Zarya et Unity prises par une caméra IMAX en décembre 1998
pendant la mission STS-88. En haut, les astronautes Jerry L. Ross (à gauche) et James H. Newman
(à droite) vérifient la bonne liaison entre les deux modules. En bas, première configuration
véritablement internationale de l’ISS. Photographie prise en juin 1999 depuis la navette Discovery.
Crédit image : NASA

Expedition 1 : bievenue à bord

Le 31 octobre 2000, Un vaisseau Soyouz emmène les premiers trois hommes, l’Expédition 1, à habiter la station spatiale internationale : l’astronaute américain Bill Shepherd et deux cosmonautes russes Sergei Krikalev, un spécialiste des vols de longue durée, et Yuri Guidzenko. Leur arrivée à bord de la station le 2 novembre 2000 marque le début d'une présence humaine continue dans l'espace en orbite basse : depuis le 11 novembre 2013, c’est l’expédition 38 qui assure la permanence. Elle est composée de Koichi Wakata, Oleg Kotov, Mikhail Tyurin, Rick Mastracchio, Sergey Ryazanskiy et Michael Hopkins.

Un beau bébé

Ce quinzième anniversaire est l’occasion de revenir sur la petite histoire de l’ISS et de ressortir des archives quelques photos souvenirs qui montrent l’évolution de la configuration de la station en orbite : on ne voit pas passer le temps, comme quand on se rend compte qu’un beau bébé est désormais un adolescent de 15 ans.

Pas un long fleuve tranquille

En 1998, quatorze années s’étaient déjà écoulées depuis la décision de la NASA et du président Reagan (le discours de 1984) de lancer ce programme ambitieux : une station spatiale dans un cadre de coopération internationale.

En 1985, l'ESA (European Space Agency), le Canada et le Japon s'associent au projet. La complexité de la coopération et plusieurs évènements, comme l’accident de la navette Challenger en janvier 1986, retardent considérablement le programme. L’élection de Bill Clinton relance le programme : C’est en 1993 que les USA proposent à la Russie de participer au projet : avec les stations spatiales Saliout et Mir, ils ont accumulé une expérience considérable des vols habités de longue durée dans l’espace. La Russie devient un acteur majeur du projet grâce à un accord conclu avec les Etats-Unis.

Elle a changé plusieurs fois de nom : Freedom, Alpha (un nom qui ne plaît pas aux russes : pour eux, la véritable première station orbitale est russe) puis enfin International Space Station (ISS ou MKS en russe).

Si vous lisez les historiques détaillées (voir liens à la fin de ce texte), vous verrez que la négociation entre les américains et les russes n’a pas été une simple formalité. C’est incroyable de voir la somme de rebondissements et de changements qui jalonnent l’histoire de l’ISS : même l’inclinaison de l’orbite, à 51 est un compromis un entre les 28° proposes par les américains et les 65° demandés par les russes. Effet immédiat : une perte de capacité importante pour les vols de la navette qui achemine les charges les plus lourdes.

Liaison dangereuse : partie de jambes en l’air pour l’astronaute américain James H. Newman au
moment où Zarya et Unity se lient définitivement. Photographie prise le 12 décembre 1998 pendant
la mission STS-88. Crédit image : NASA.

En pratique, même si la station est internationale, il n’y a que deux « segments » composés de plusieurs modules habitables:

• Le segment américain, qui comprend aussi les contributions européennes, japonaises et canadiennes, avec le module Destiny, les trois modules « node » Unity, Harmony et Tranquility, le sas Quest, le laboratoire européen Columbus, le module japonais Kibo, le module de stockage PMM et les trois adaptateurs PMA.
• Le segment russe avec cinq modules pressurisés : Zarya, le module de service Zvezda (là ou s’amarre l’ATV européen), le compartiment d'Amarrage Pirs et les deux modules de recherche Rassviett et Poïsk. Pour la petite histoire, le module Zarya, est formellement la propriété de la NASA qui l’a financé.

Parmi les éléments non habitables, on peut citer le système robotique mobile MSS (Mobile Servicing System) avec en particulier le bras robotique Canadarm2, fourni par l’Agence Spatiale Canadienne.

La poutre aux cieux

La colonne vertébrale de l’ISS est l’ITS (Integrated Truss Structure), une poutre métallique de plus de 100 mètres de longueur et d’une masse de 100 tonnes, assemblée en orbite par les astronautes à partir de plusieurs éléments amenés par la navette. L’ITS supporte les panneaux solaires et leurs radiateurs servant à dissiper la chaleur (système de refroidissement) ainsi que ceux des modules pressurisés. Elle supporte également les autres modules d’expérience et est rattachée au module Unity. Elle est perpendiculaire à la direction de déplacement de la station.

Le bras Canadarm 2 se déplace sur un chariot (Mobile Remote Servicer Base system) circulant le long de la poutre ITS.

La configuration actuelle de la station spatiale internationale.

Navette sans navette

Se rajoutent les véhicules, automatiques ou pilotés, assurant la desserte de l’ISS ou l’évacuation de l’équipage en cas de problème grave (par exemple dépressurisation, incendie ou débris si une manœuvre d’évitement n’est pas possible) :

• Les vaisseaux de transport d'équipages Soyouz et les vaisseaux de transport de fret Progress. Si j’ai bien compté, fin novembre 2013, il y avait eu un total de 93 lancements russes en incluant le dernier, Soyouz TMA-11M.
• Les navettes spatiales : seuls Discovery, Atlantis et Endeavour, spécialement adaptées, ont desservi la station jusqu’en mai 2011, avec un total de 37 missions Space Shuttle. La navette ne repartira plus...
• Les vaisseaux européens de transport de fret ATV (4 missions à ce jour et un cinquième prévue en 2014).
• Les vaisseaux japonais de transport de fret HTV (4 missions).
• Le vaisseau Dragon de SpaceX (un vol de qualification et deux missions opérationnelles).
• Le petit dernier, le vaisseau Cygnus (une mission en septembre 2013).

L’évolution des estimations de budget est un bon indicateur des alea du programme ISS : de 8 milliards de dollars en 1984, le coût total passe bientôt à 10 milliards puis 25 milliards en 1987. En juin 1995, le coût total (construction et exploitation) de la station est alors estimé à 94 milliards de dollars, dont près de la moitié pour les vols navette du Space Shuttle.

Actuellement, le coût total (développement, construction, exploitation) est évalué à près 150 milliards de dollars.

L’Europe passe à l’ATV pour son rendez-vous avec l’ISS

La Station s’est agrandie en 2007 avec l’intégration du module de fabrication italienne Harmony, puis du laboratoire de l’ESA Columbus et du laboratoire japonais Kibo en 2008.

Deux éléments importants de la contribution européenne à l’ISS. En haut, l’Amérique découvre
Columbus. En bas, photographiée le 12 juillet 2011 pendant une sortie extra-véhiculaire, la cupola
(ou la coupole) sur le module Tranquility, un observatoire extraordinaire pour admirer la Terre.
Plusieurs photographies publiées sur le blog Un autre regard sur la Terre ont été prises depuis
la Cupola. On distingue également le module Leonardo (Permanent Multipurpose Module).
Crédit image : NASA.

Mais la contribution européenne la plus emblématique est sans aucun doute le cargo automatique ATV : à ce jour, quatre véhicules de transfert automatique ATV (Johannes Kepler, Jules Verne, Edoardo Amaldi et Albert Einstein) ont rejoint la Station spatiale afin de la ravitailler en provisions et en équipement pour les projets scientifiques. Le cinquième et dernier ATV, baptisé Georges Lemaître, sera normalement lancé en 2014.

La construction de l’ISS est officiellement achevée en février 2011 avec l'installation du module Leonardo. Elle est actuellement composée de 13 modules pressurisés.

Une extraordinaire photographie de la station spatiale internationale prise le 23 mai 2011 par
l’astronaute européen de l’ESA Paolo Nespoli à partir du vaisseau Soyouz TMA-20, après un séjour de
6 mois à bord de l’ISS. Référence de la photo : ISS027-E-036710. Du monde au portillon avec un space shuttle, un cargo ATV et des vaisseaux Soyouz. C’est également Paolo Nespoli qui a pris les superbes photographies de l’amarrage de l’ATV-3 Edoardo Amaldi qui ont fait l’objet d’un quiz sur le blog Un autre regard sur la Terre. Crédit image ESA / NASA.

1 milliard le m² : l’ISS en quelques chiffres…

• Dimensions : 109 mètres sur 73 mètres (en gros la taille d’un terrain de football : faites attention aux panneaux solaires si vous jouez au ballon).
• Masse : 420 tonnes.
• Volume pressurisé : 916 m3 (en gros, un cube de 10 mètres de côté).
• Volume habitable : 388 m3, soit la surface d’un appartement de 140 m² (à 1 milliard le m², on se dit que l’immobilier n’est finalement pas si cher à Paris !).
• Energie électrique : 8 panneaux solaires délivrent une puissance de 84 KW (là, cela fait beaucoup pour un appartement de 140 m2 : environ 70 radiateurs électriques). Chaque panneau compte 16400 cellules photovoltaïques élémentaires.
• Fin novembre 2013, L’ISS avait reçu 211 passagers de 15 nationalités différentes : 139 américains, 42 russes, 3 français. On est encore loin de la parité : il n’y a eu que 31 femmes qui ont séjourné à bord. Et, à côté des occupants majoritairement professionnels, 7 touristes ont eu la chance de voir la terre depuis l’espace.
• Pour assembler et entretenir l’ISS, il a fallu effectuer 174 sorties extravéhiculaires pour un durée totale de près de 1100 heures.
• A une altitude d’environ 400 kilomètres (l’année dernière, cette altitude a varié entre 408 et 420 km), l’ISS effectue son orbite en environ 90 minutes : au moment où je publie cet article, l’ISS a effectué 86000 tours de la Terre en 5480 jours.

Sur son site, la NASA donne également d’autres chiffres étonnants :

• 52 ordinateurs qui contrôlent l’ISS. Le logiciel de bord compte 1,8 millions de lignes de code. Au sol, le logiciel est encore plus complexe : 3, 3 millions de lignes de code.
• Près de 13 km de câbles sont utilisés pour l’alimentation électrique.
• Avec une centaine de réseau de communication, l’ISS gère 20 fois plus de signaux que la navette spatiale. Simplement sur la partie américaine, 400000 signaux (pression, température, état des valves) sont transmis (j’avoue ne pas savoir ce que cela signifie exactement : nombre de capteurs, fréquence, etc.)
• Le bras robot de 17 mètres peut manipuler une masse de 100 tonnes (l’équivalent d’un space shuttle).

Note : tous les chiffres indiqués correspondent au mois de novembre 2013.

Une image qu’on souhaite ne pas voir pour de vrai : un parachute déployé sur l’ISS.
Extrait du film Gravity. Dans le scaphandre, Sandra Bullock, à qui il arrive quelques mésaventures,
sans gravité heureusement... Longue vie à l'ISS ! Georges Clooney continue à vendre d’autres capsules…

Amis du Delta V, pensez à garder un extincteur à portée de main...

En savoir plus :

• Sur le site de la NASA, une page sur les 15 ans de l'ISS et une infographie sur l’ISS avec des chiffres représentatifs et les dates clés de la construction. Une visite virtuelle de la Station Internationale.
• Une chronologie du programme ISS (timeline en anglais).
• Sur le site de la NASA, les pages sur l’ISS et les photographies mises à jour pour chaque mission.
• Sur le site de l'ESA (Agence Spatiale Européenne), les pages sur les vols habités et sur la contribution européenne à la Station Spatiale Internationale.  
• Sur Wikipedia, une chronologie de l’assemblage de la Station Spatiale Internationale et un article, en anglais, sur la construction de l’ISS.
• Sur le site du journal USA Today, une animation flash montrant l’évolution de la configuration de l’ISS.
• Sur le site du CNES, la page sur la Station Spatiale Internationale, une autre infographie animée sur l’ISS et sa construction et une page sur l’histoire de MIR à l’ISS.
• Sur le site Flashespace, la petite histoire de la Station spatiale internationale racontée par Rémi Decourt en décembre 2005
• Sur le site de l’Agence Spatiale Canadienne, une page sur la vie quotidienne à bord de l’ISS.
• Sur le site Kosmonavtika de Nicolas Pillet, très bien documenté et en français, les pages sur les stations orbitales russes, les pages sur la station MIR et les pages sur l’ISS. Une autre page donne la liste de tous les lancements vers l'ISS. Note : on accède aux informations détaillées avec le menu à gauche. A lire absolument si on veut approfondir le sujet.
• Un autre site également très complet et documenté, en français, Capcomespace.net, de Didier Capdevila : la page sur l’ISS avec un historique très détaillé.
• Sur le forum de la conquête spatiale (FCS), le forum de discussion sur l'ISS. Où on peut suivre les échanges entre les nombreux passionnés et amateurs (très) éclairés.
• Sur le site Russianspaceweb.com (en anglais), les pages sur l’ISS avec une chronologie complète des missions et des photos illustrant l’évolution de la configuration de l’ISS.
• La série de photographies de l’ISS au moment du départ de l’expédition 27 à bord du vaisseau Soyouz TMA-20.
• Sur le site de la NASA, des extraits du discours du Président Ronald Reagan du 25 janvier 1984.
• Les autres articles du blog Un autre regard sur la Terre dans la catégorie : "rétroviseur : un peu d'histoire".