Nauka : arrivée réussie à l’ISS avec des difficultés

Article publié initialement le 29 juillet – Mise à jour le 30/07/21

Jusqu’au bout, le module scientifique Nauka aura donné des inquiétudes.

Après des années de retard [(re)lire Nauka, enfin un module scientifique russe pour l’ISS], le nouveau module s’est amarré avec succès à la Station Spatiale Internationale le 29 juillet à 14h29 UTC.

Soulagement et applaudissements au centre de contrôle russe de l’ISS lors de l’amarrage de Nauka à l’ISS le 29/07/2021 (crédit Katya Pavlushchenko)

Après le décollage le 21 juillet, le vol vers l’ISS était prévu pour durer 8 jours. Même si le planning a été tenu et que le succès est au rendez-vous, le vol ne s’est pas passé sans anomalies.

Un vol vers l’ISS avec des anomalies

Une première anomalie est détectée rapidement : le système de rendez-vous automatique Kurs ne serait pas correctement déployé. Si pas d’antenne, l’amarrage devra se faire totalement en manuel et c’est une option peu envisageable pour un module de cette taille. Heureusement l’anomalie est rapidement résolue le 22 juillet.

Une première manoeuvre de correction d’orbite était prévue dès le 22 juillet mais elle a été annulée sans aucune information officielle.

On apprenait par des fuites sur certains médias que Nauka présentait une anomalie majeure sur son système de propulsion empêchant les élévations de l’orbite de Nauka pour permettre de rejoindre l’ISS.

En cas d’absence de correction d’orbite pour rehausser le périgée du module dans la première trentaine d’orbites, soit dans les 48 heures après le décollage, il ne sera plus possible de rejoindre la Station Internationale, leurs orbites respectives seront trop décalées et le carburant embarqué dans Nauka ne sera pas en quantité suffisante pour la rejoindre.

Illustration de l’apogée et du périgée de l’orbite de Nauka alors qu’une correction d’orbite aurait dû déjà avoir lieu (crédit Jonathan McDowell)

Le module possède deux moteurs principaux DKS, alimentés à 45 bars. Il y a aussi un certain nombre de petits moteurs appelés DTS et DPS avec une pression en entrée de 8 bars. Roscosmos n’a pas communiqué sur les causes de l’anomalie rencontrée.

Illustration de la localisation des différents systèmes de propulsion de Nauka (crédit Anatoly Zak)

Le jeudi 22 juillet, le centre de contrôle de vol du module Nauka au centre de contrôle de mission de Moscou a enfin effectué deux manœuvres de correction du module : la première manœuvre a eu lieu à 15h07 UTC avec l’allumage des moteurs du module pendant 17,23 secondes donnant une impulsion de 1 m/s. Le second allumage a été effectué à 17h19 UTC pendant 250,04 secondes donnant une accélération de 14,59 m/s. Après les 2 manoeuvres, le périgée était de 230,43 km et l’apogée de 364,86 km, pour une période orbitale de 90,17 minutes et une inclinaison de 51,64°.

Plusieurs manoeuvres d’élévation de l’orbite ont eu lieu par la suite les 23, 24 et 27 juillet. La dernière correction d’orbite a eu lieu le 28 juillet.

Altitude du module Nauka lors de son trajet vers l’ISS et du 3e étage du lanceur Proton (crédit Vincent Privat, disponible sous commons.wikimedias)

Finalement, une grosse frayeur pour Nauka et les personnes du projet impliquées !

L’approche finale

Le retrait du module Pirs [Pirs, le premier module retiré de l’ISS] ayant été effectué, il restait à regarder si le port d’amarrage était exempt de débris ou d’anomalie qui pourrait empêcher le « docking » de Nauka. Cela a été vérifié par une inspection du bras robotique Canadarm-2 le 26 juillet. En cas d’anomalie, il aurait fallu une sortie spatiale d’urgence des 2 cosmonautes Oleg Novitskiy et Pyotr Dubrov.

Image du port d’amarrage de Zvezda par le bras robotique Canadarm-2 (crédit NASA)

Le rendez-vous du nouveau module avec l’ISS a été réalisé à l’aide de son système de navigation autonome, même si à la demande du centre de contrôle de mission russe de la Station, le MCC, le cosmonaute Oleg Novitskiy pouvait à tout moment prendre le contrôle manuel de l’approche finale à l’aide du système TORU.

Moins de 5 kilomètres avant l’ISS vue de la caméra embarquée de Nauka
Approche de Nauka visible depuis l’ISS (crédit NASA TV)
A moins de 250 m de l’ISS vue de la caméra embarquée de Nauka
Moins de 30 mètres avant l’amarrage vue depuis l’ISS
Derniers jets des propulseurs
et capture !

« Félicitations, pour ce qui n’était pas un amarrage facile », c’est le message radio reçu par Oleg du MCC.

Nauka amarré à l’ISS – photo d’Oleg Novitskiy

Ajout du 30/07/2021 : Un incident après l’amarrage

Alors que l’équipage était en train d’ouvrir les écoutilles entre le module Nauka et l’ISS, un allumage inattendu d’un des moteurs de direction de Nauka a eu lieu à 16h34 UTC pendant quelques minutes. Les contrôleurs au sol russes et américains ont rapidement observé l’anomalie. Les astronautes ne ressentant pas vraiment les effets, il leur a été demandé de refermer les écoutilles de Nauka et de fermer les protections des hublots de l’ISS pour éviter la pollution sur ceux-ci par les éjectas des tuyères du module.

Selon le communiqué de la NASA publié après l’incident par la NASA, « l’équipage n’a jamais été et n’est pas en danger« .

Cela a eu pour conséquence une rotation de l’ISS jusqu’à un angle de 45° (déviation du roulis et du lacet), dépassant les limites autorisées du contrôle d’attitude en vol standard à 14h42 UTC.

Courbes approximatives du lacet (yaw), tangage (pitch) et roulis (roll) de l’ISS au moment de l’incident – horaires en UTC (crédit Liam Kennedy)

L’inquiétude chez certains observateurs a été focalisée sur les panneaux solaires. Il est d’usage que leurs axes de rotation soient en positions bloquées lors de tout amarrage/désamarrage afin d’éviter qu’ils ne prennent aussi les éjectas des tuyères du vaisseau ou cargo qui arrive ou part. Dans le cas présent, ils étaient à nouveau libres de leurs mouvements alors que l’amarrage de Nauka était officiellement terminé. Des inquiétudes ont été levées sur le fait que le mouvement incontrôlé de l’ISS aurait pu les fragiliser. A ce jour, cela n’est pas levé officiellement par la NASA.

Les moteurs de contrôle d’attitude du module Zvezda ont d’abord été activés pour compenser cette rotation inattendue, puis ce sont ceux du cargo Progress MS-17 qui l’ont fait. L’ISS est revenue dans une configuration stable à 15h29 UTC.

Cet incident a pour l’instant comme conséquence le report de plusieurs jours du décollage du vaisseau sans équipage Starliner OFT-2 prévu initialement le 30 juillet avec un amarrage prévu le 1er août.

Roscosmos n’a pas communiqué à ce jour sur les causes de l’incident : « l’intégration du module Nauka se poursuit. Le vol de la Station spatiale internationale se poursuit selon le programme prévu. Ce 30 juillet, les spécialistes effectuent un ensemble de procédures avec le système de propulsion du module Nauka dans l’intérêt de la sécurité inconditionnelle de la Station spatiale internationale et de l’ensemble de l’équipage. »

Nauka attaché à l’ISS par Oleg Novistskiy

Photo de couverture par Oleg Novitskiy

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