Menu Fermer

40 ans après STS-2 : le deuxième vol de Columbia et la voie vers la réutilisation – NASASpaceFlight.com

Le 14 avril 1981. L’orbiteur Columbia repose sur la piste de la base aérienne d’Edwards, en Californie, après avoir accompli la toute première mission de la navette spatiale. Une tâche colossale l’attend maintenant. Quelque chose qui n’avait jamais été tenté auparavant devait maintenant devenir réalité.

Columbia devrait être retournée pour une seconde mission. Un vaisseau spatial américain avec équipage ne serait plus utilisé qu’une seule fois.

Ramenée par ferry à travers le pays, Columbia est arrivée au Centre spatial Kennedy le 28 avril, où des équipes l’ont retirée de l’arrière de l’avion porteur de la navette, un Boeing 747 lourdement modifié, et l’ont ramenée à l’installation de traitement de l’orbiteur (OPF) pour les opérations de révision, dont la plupart consistaient en des inspections détaillées et des réparations de plusieurs de ses systèmes endommagés pendant la mission STS-1.

Les plus notables sont les dommages subis par le volet de corps pendant l’événement de surpression lors de l’allumage du propulseur à poudre (SRB) et les dommages aux tuiles du système de protection thermique (TPS).

Après avoir étudié le problème de la surpression des SRB après le premier décollage de Columbia, la NASA a renforcé le système d’insonorisation pour la mission STS-2 afin d’atténuer le bruit autant que possible, compte tenu de la leçon tirée de la mission STS-1 – des efforts qui se sont finalement avérés fructueux.

Pour les tuiles, plus de 1 300 tuiles TPS ont dû être remplacées dans l’OFP pendant le flux de rotation pour STS-2.

Les tuiles TPS remplacées de Columbia avant la mission STS-2. Via L2 Historical

Le compte à rebours du programme de la navette spatiale a également changé avec la mission STS-2. Pour la première mission, le démarrage de l’autoséquence et le transfert aux ordinateurs de bord de Columbia ont eu lieu à T-27 secondes, l’allumage du moteur principal à T-3,3 secondes et le décollage à T+3,3 secondes, moment où le compteur de mission est revenu à zéro.

Pour simplifier ce processus, le compte à rebours a été ajusté de manière à ce que l’autoséquence démarre à T-31 secondes, l’allumage du moteur principal à T-6,6 secondes et le décollage à T0. Cette séquence devait rester en place jusqu’à la fin du programme.

L’équipement de soutien au sol a également été modifié pour la mission STS-2 en ce qui concerne le temps de rétraction du bras d’évacuation de l’oxygène gazeux qui, lors de la mission STS-1, a été retiré pendant l’attente de 9 minutes. À partir de la mission STS-2, la séquence de rétraction commencera à T-2 minutes 55 secondes, au moment où le réservoir d’oxygène liquide du réservoir externe commencera à être pressurisé pour le vol.

Outre Columbia elle-même, le réservoir externe de la mission STS-2 est arrivé au Centre spatial Kennedy le 22 avril 1981, où il a été placé dans une cellule de vérification dans l’une des baies hautes du bâtiment d’assemblage des véhicules (VAB) pour des inspections après expédition et des configurations avant le départ.

Le réservoir externe blanc de STS-2 dans le VAB, via NASA

Au début du mois de juin, l’assemblage des deux propulseurs à poudre était terminé à l’intérieur du VAB, et le réservoir externe a été accouplé aux propulseurs à poudre le 30 juin.

À l’intérieur de l’installation de traitement des orbiteurs, les techniciens ont installé la palette Spacelab contenant les cinq expériences de la charge utile OSTA-1 (Office of Space and Terrestrial Applications-1) dans la soute de Columbia en juin. C’est également au cours de ce mois que Columbia est devenue le premier orbiteur à recevoir son système de télémanipulation (RMS – plus connu sous le nom de Canadarm) de fabrication canadienne.

Le RMS a été installé en Colombie le 29 juin.

L’installation du RMS sur Columbia pour STS-2, via L2 Historical.

Le 29 juillet, les ingénieurs et les techniciens à l’intérieur de l’OPF ont terminé un test intégré intensif de deux jours sur l’orbiteur qui a permis de vérifier que le matériel et les logiciels de Columbia étaient à nouveau prêts pour un vol.

À cette époque, le lancement de Columbia dans le cadre de STS-2 était prévu pour le 30 septembre, avec une durée de mission prévue de cinq jours et six heures. « Nous serons prêts lorsque l’oiseau sera prêt », a déclaré Joe Engle, commandant de la mission STS-2, lors d’une conférence de presse pré-vol le 3 août.

« Nos règles de mission sont très conservatrices. Si nous avons un échec et que nos règles de mission nous obligent à rentrer plus tôt, nous le ferons. J’appellerais quand même ce vol un succès », a-t-il ajouté – des mots qui se sont finalement révélés prophétiques.

Le 10 août, après 99 jours dans l’OPF, Columbia a roulé vers le VAB pour s’accoupler à son réservoir externe. Contrairement à la dernière moitié du programme où les orbiteurs étaient déplacés sur un transporteur dédié appelé Orbiter Transport System (OTS), Columbia a été remorquée vers le VAB sur son train d’atterrissage.

Retournement de STS-2 au VAB, via la NASA

Une fois dans l’allée de transfert, Columbia a été attachée à l’élingue de levage et d’accouplement, elle-même attachée à deux ponts roulants, puis soulevée légèrement du sol, et les équipes ont alors rentré son train d’atterrissage pour le vol.

Columbia a ensuite été soulevée verticalement. À ce stade, l’élingue d’attache arrière a été retirée avant que Columbia ne soit inclinée de 45°, puis soulevée par-dessus le tableau arrière et dans la grande baie pour être connectée à son réservoir externe.

Une fois les connexions électriques effectuées, les ingénieurs ont entrepris un test d’interface de la navette de 9 jours, qui a permis de vérifier toutes les connexions mécaniques et électriques entre la pile ainsi que la fonctionnalité des systèmes de vol de Columbia.

En même temps, l’équipage principal et l’équipage de réserve ont simulé des comptes à rebours et des lancements en utilisant deux profils de lancement – le profil normal auquel on peut s’attendre ainsi que le profil d’avortement de retour au site de lancement. Des simulations d’entrée et d’atterrissage ont également été effectuées.

Cependant, l’effort de retourner un vaisseau spatial avec équipage pour la première fois pour un deuxième vol dans l’espace a, comme prévu, fait que certains événements ont pris plus de temps que prévu. En conséquence, les gestionnaires de la NASA ont reporté le 26 août le deuxième lancement de Columbia au 2 octobre.

Juste avant 5 heures du matin, heure locale, le 31 août, les techniciens ont commencé à faire rouler Columbia vers la plateforme 39A. Le trajet complet a duré un peu plus de sept heures. À ce moment-là, un test de démonstration du compte à rebours était prévu pour la mi-septembre et le lancement a de nouveau été reporté au 9 octobre.

STS-2 Columbia roule vers la rampe de lancement, via L2 Historique

L’équipage de réserve de la mission STS-2, composé de Ken Mattingly et Henry Hartsfield, a suivi une formation sur l’évacuation d’urgence, au cours de laquelle ils ont appris à utiliser le système d’évacuation par câble coulissant et à conduire le véhicule blindé de transport de troupes s’ils devaient évacuer la rampe de lancement.

L’essai de démonstration du compte à rebours s’est déroulé avec succès le 9 septembre avec un compte à rebours simulé qui a vu l’équipage principal d’Engle et Truly passer en revue les procédures du jour du lancement avec l’équipe, y compris les essais de leurs combinaisons pressurisées de lancement ainsi que l’entrée dans Columbia et l’allumage simulé du moteur principal.

Cette pratique générale allait évoluer tout au long du programme pour devenir connue sous le nom de test de démonstration du compte à rebours terminal.

Joe Engle et Richard Truly avant la mission STS-2, via NASA

Après l’entraînement au compte à rebours avec l’équipage, un essai de ravitaillement de Columbia a eu lieu le 15 septembre pour continuer à recueillir des données sur la façon dont la mousse isolante pulvérisée du réservoir externe réagit au processus de ravitaillement cryogénique et pour tester les améliorations apportées à la mousse après la mission STS-1.

Avec une série de tests réussis derrière elle, Columbia semblait prête pour un lancement à la mi-octobre… jusqu’à ce que trois gallons d’oxydant hypergolique à base de tétroxyde d’azote, hautement corrosif, se déversent sur le côté tribord de l’orbiteur lors du ravitaillement en carburant du système de contrôle de la réaction avant le 22 septembre.

L’oxydant s’est frayé un chemin entre de nombreuses tuiles TPS sur la partie avant du véhicule, et des inspections ultérieures ont révélé que le tétroxyde d’azote avait fait fondre la colle qui maintenait les tuiles en place, ce qui a nécessité la réapplication d’environ 370 tuiles – dont beaucoup sont tombées toutes seules après que leur adhésif ait fondu.

Columbia sur 39A avant STS-2, via L2 Historique

Le temps nécessaire à la réalisation de ces travaux a entraîné un nouveau report de la mission au 4 novembre.

Les préparatifs du compte à rebours ont commencé le 23 octobre, et le compte à rebours lui-même a été commenté le 31 octobre pour un lancement prévu à 7h30 EST le 4 novembre. Engle et Truly se sont rendus au centre spatial le 2 novembre pour le lancement.

Le décompte s’est déroulé relativement bien, Columbia ayant fait le plein de carburant aux premières heures du matin. Engle et Truly se sont habillés et sont montés à bord de Columbia. Tout – à l’exception d’une météo marginale – semblait favorable au décollage.

Jusqu’à l’attente de la minute T-9.

Pendant ce temps, le personnel de lancement a remarqué des indications de pressions inférieures à l’acceptable dans le réservoir d’oxygène du réservoir externe. Pendant qu’ils travaillaient sur le problème, l’attente à T-9 minutes a été prolongée même si les ingénieurs ont pu résoudre rapidement le problème.

Le compte à rebours a ensuite repris avant de s’arrêter à la seconde T-31, lorsque le séquenceur de lancement au sol (GLS) a refusé de passer le contrôle du compte à rebours aux ordinateurs de vol de Columbia, déclenchant ainsi un arrêt de la séquence terminale.

Le problème a été localisé dans les groupes auxiliaires de puissance (APU) 1 et 2, qui présentaient des pressions de sortie d’huile de lubrification de 100 et 112 psi.

Confrontée à des problèmes techniques incertains ainsi qu’à une détérioration des conditions météorologiques, la tentative de lancement a été annulée et le lancement a été reprogrammé pour le 12 novembre afin de donner aux équipes le temps de bien comprendre les problèmes qui s’étaient présentés dans les derniers moments du décompte.

Malheureusement pour Columbia, la question de la pile à combustible d’une seconde T-31 serait un autre moment prophétique.

Le 12 novembre, le lancement a été retardé de deux heures et 40 minutes après la défaillance de l’un des multiplexeurs-démultiplexeurs de Columbia. Un remplacement a été effectué en urgence à travers le pays depuis Challenger, toujours en construction en Californie.

Un retard supplémentaire de 10 minutes est survenu lorsque les équipes de lancement se sont réunies pour examiner la confiance dans l’état des systèmes pour le décollage.

Le 12 novembre à 10 h 10 EST, soit sept mois jour pour jour après son lancement lors de la mission STS-1 et 214 jours après le retour de sa première mission, Columbia s’est à nouveau envolée dans le ciel de Floride et est devenue le premier vaisseau spatial avec équipage à effectuer un retour dans l’espace.

Columbia a atteint sa trajectoire initiale de coupure des moteurs à T+8 minutes 33,8 secondes, avec l’arrêt des trois moteurs principaux de la navette spatiale (moteurs 2007, 2006 et 2005 en position 1, 2 et 3, respectivement). Ces moteurs étaient les mêmes que ceux qui avaient propulsé Columbia en orbite lors de la mission STS-1.

La séparation du réservoir externe a eu lieu à T+8 minutes 57,2 secondes. Elle a été rapidement suivie par la combustion OMS-1 de 77 secondes à T+10 minutes 33,9 secondes.

La combustion OMS-2 de 69,2 secondes à T+41 minutes 41,7 secondes a permis de circulariser et d’élever l’orbite de Columbia dans une configuration stable pendant que le réservoir externe rentrait dans l’atmosphère et se brisait à une altitude de 66 km à T+50 minutes 28 secondes.

Cependant, peu de temps après avoir atteint son orbite nominale de 222 x 231 km, les propos d’Engle avant le vol concernant les règles de vol conservatrices et le présage de la pile à combustible du 4 novembre ont été mis en évidence.

À T+4 heures 45 minutes, la pile à combustible no 1 est tombée en panne. La défaillance d’une seule pile à combustible lors d’un vol de la navette rendait obligatoire une mission de réussite minimale, réduisant le vol de cinq jours prévu par Columbia à seulement deux jours.

Néanmoins, la mission STS-2 était un vol d’essai et la NASA était préparée à un tel événement, ayant déjà concentré la majorité des objectifs et des activités les plus nécessaires sur les deux premiers jours du vol.

Malgré la mission écourtée, Engle et Truly ont réalisé plus de 80 % des objectifs de la mission, y compris l’élément vital que constituait le test du Canadarm – qui a prouvé les capacités opérationnelles du bras et le fait que ses mouvements n’ont pas été remarqués par l’équipage ni traduits par la structure de Columbia.

La charge utile OSTA-1 a entre-temps confirmé que les capteurs d’observation de la Terre pouvaient voler efficacement en grands groupes à bord de la navette, permettant ainsi une surveillance et une évaluation plus efficaces des ressources terrestres.

Les charges utiles STS-2 de Columbia, via L2 Historical

Toutefois, la défaillance de la pile à combustible n’était pas le problème le plus important de la mission STS-2. Une autre anomalie en vol importante, qui allait finalement être un signe avant-coureur des années suivantes, était le chemin de fuite de gaz chaud identifié dans un joint de champ droit du SRB où l’on a constaté qu’un joint torique primaire avait subi une érosion.

Des carbonisations et des brûlures notables des joints toriques ont été observées à nouveau lors des missions STS-8 et STS-51D, ainsi que lors d’autres missions. Le problème a atteint son paroxysme le 28 janvier 1986, lorsqu’une brûlure complète d’une partie du joint de champ arrière du SRB droit a provoqué la défaillance structurelle du réservoir externe, la dislocation en vol de Challenger et la perte des sept membres de l’équipage de la mission STS-51L.

Pour la STS-2, cependant, les objectifs minimums ayant été atteints, Engle et Truly ont fermé les portes de la soute de Columbia et se sont préparés au retour sur Terre.

Le 14 novembre, Columbia est rentrée dans l’atmosphère au-dessus de l’océan Pacifique, en direction de la base aérienne d’Edwards en Californie. Alors que la mission STS-1 visait à vérifier les performances de l’orbiteur pendant la rentrée, la mission STS-2 allait soumettre le véhicule à des contraintes afin de comprendre son environnement opérationnel pendant cette phase de vol.

Columbia avant l’atterrissage, vue d’un avion de chasse, via L2 Historical.

Columbia a réalisé une performance sans faille à cet égard.

Pour la mission STS-2, la trajectoire au sol par rapport au terrain d’atterrissage s’est traduite par une portée transversale relativement faible de seulement 129 km, mais Columbia a tout de même effectué les manœuvres caractéristiques de la courbe en S de la navette pour gérer correctement l’énergie pendant qu’elle glissait dans l’atmosphère sur des milliers de kilomètres en direction du site d’atterrissage.

Columbia s’est posée sur la piste 23 d’Edwards – une piste sèche au bord d’un lac – à 16 h 23 min 12 s HNE, achevant une mission de 1,5 million de kilomètres avec un roulement de 50 secondes couvrant 2,3 km.

La durée totale de la mission STS-2 a été de deux jours, six heures, 13 minutes et 12 secondes, tandis que le vol a porté le temps cumulé de Columbia dans l’espace à quatre jours, 12 heures, 35 minutes et 05 secondes.

Par-dessus tout, le vol STS-2 a prouvé une chose fondamentale concernant les vols spatiaux : le vaisseau pouvait être réutilisé. L’époque où de nouvelles capsules étaient nécessaires pour chaque vol spatial est révolue.

Mission terminée. Columbia retourne au KSC pour STS-3, via L2 Historical.

S’il est vrai que le programme de la navette n’a jamais répondu aux attentes en matière de vol rapide qui avaient été promises et attendues alors que Columbia était en orbite lors de ce vol, il y a 40 ans aujourd’hui, il a ouvert la voie à la technologie et au dynamisme qui ont conduit à la montée en puissance de la réutilisation dans l’ère actuelle des vols spatiaux.

Cet article a été rédigé par Chris Gebhardt et traduit par TouslesTelescopes.com. Les produits sont sélectionnés de manière indépendante. TouslesTelescopes.com perçoit une rémunération lorsqu’un de nos lecteurs procède à l’achat en ligne d’un produit mis en avant.