Ce 21 juillet, un nouveau module pour la Station Spatiale Internationale vient de décoller : Nauka.

Il a décollé à bord d’un lanceur Proton depuis le Cosmodrome de Baïkonour.

Il rejoindra l’ISS le 29 juillet si tout va bien [l’article sera remis à jour en conséquence]. Auparavant, le 23 juillet, le cargo Progress MS-16 sera parti de la Station avec le module Pirs afin de permettre l’amarrage de Nauka sur le port Nadir (face à la Terre) du module Zvezda.

Nauka, un module pour la science

Actuellement, le segment russe de l’ISS contient cinq modules : le bloc cargo fonctionnel Zarya (lancé en 1998), le module de service Zvezda (2000), la baie d’amarrage Pirs (2001) et de petits modules de recherche Poisk (2009) et Rassvett (2010).

Nauka veut dire “science” en russe et correspond à l’usage qu’en feront les cosmonautes de la partie russe de la Station. A ce jour, ils ne peuvent réaliser des expériences scientifiques dans l’ISS que dans leur module Zarya mais à faible capacité ou bien “squatter” de la place dans les autres modules, par exemple Colombus, l’Européen.

Nauka, c’est 20,35 tonnes sur orbite (23,2 tonnes au lancement), 13 mètres de long sur 4,25 m de diamètre et environ 30 mètres d’envergure une fois les panneaux solaires déployés. C’est surtout un laboratoire polyvalent, ou MLM (Mnogofounktsiolnalnyi Laboratornyi Modul, pour Module Laboratoire Polyvalent) qui va étendre les capacités de la partie russe de l’ISS avec des centaines de kilogrammes d’équipements scientifiques et l’ajout de 70 mètres cubes d’espace habitable, mais aussi les fonctionnalités suivantes :

• Port d’amarrage des cargos de transport Progress MS, des vaisseaux habités Soyouz MS et du module Prichal [voir plus loin]
• Un bras manipulateur pour limiter les sorties spatiales [voir plus bas]
• Contrôle du roulis de l’ISS
• Réception de l’ergol du cargo Progress-MS, son stockage et transfert vers les réservoirs du module de service Zvezda pour effectuer des opérations dynamiques : reboost orbital, contrôle d’attitude et stabilisation de l’ISS
• Stockage des cargaisons livrées pour le segment russe de l’ISS
• Production d’oxygène pour supporter jusqu’à six membres d’équipage
• Un nouveau sas pour permettre l’installation d’expériences à l’extérieur de l’ISS sans sorties spatiales [voir plus bas]
• Nouveaux systèmes de filtration d’eau et d’air
• Nouveau quartier pour un troisième membre d’équipage du segment russe
• Une nouvelle toilette spatiale avec un système de recyclage de l’eau des urines

De longues années de construction

Nauka est en fait un module de conception ancienne car sa fabrication a commencé en même temps que le module Zarya en 1995. Nauka est en partie le “jumeau” de Zarya et aurait pu servir en cas d’échec au lancement ou de mise sur orbite du premier module de l’ISS. Nauka est d’ailleurs dénommé FGB-2 et Zarya FGB-1 (FGB = Funkcionalʹno-Gruzovoj Blok, module de chargement fonctionnel).

Suite aux difficultés de la Russie suite à la chute de l’URSS et plus particulièrement de son activité spatiale, ce n’est qu’en 2004 que le module Nauka, construit à 65%, ressort de la poussière pour devenir le MLM.

Après plusieurs mois de réflexion sur la configuration finale du module, le développement du module devait commencer en 2007, et son lancement était prévu pour 2009. Début 2008, la date de lancement du MLM est passée de 2009 à 2011. Mais les mois se succèdent et RKK Energia, maitre d’oeuvre du programme, constate que les parties du module construites dans les années 90 sont vieillissantes et pleines de défauts de fabrication. À l’automne 2011, le lancement du module est reporté de décembre 2012 à juin 2013, au plus tôt. Les retards continuent de s’accumuler chez le constructeur GKNPT Khrunichev et début 2013, le lancement du MLM est reprogrammé en avril puis en juin 2014.

En mai 2013, une fuite est détectée dans le système de propulsion lors d’essais chez RKK Energia, due à des particules observées dans une vanne et des canalisations. D’autres inspections conduisent à déceler une contamination généralisée à l’intérieur du système de propulsion, ce qui nécessiterait soit le nettoyage, soit le remplacement des composants concernés. Le module repart chez Khrunichev pour au moins 1 an de remplacement ou nettoyage du matériel défectueux et de test. Le lancement n’est plus avant 2015 au plus tôt. En 2014, il est même envisagé d’abandonner le développement de Nauka. En 2016, les travaux semblent reprendre pour un lancement fin 2017.

En mars 2017, des traces de rouille et des défauts de fabrication, des fissures microscopiques dans le métal dues à sa fatigue, sont découverts, probablement accentués par le nettoyage après la contamination. Le décollage n’aura pas lieu avant février 2019 désormais. Il faut changer certains des réservoirs conçus dans les années 90. Malgré un travail 7 jours sur 7 en 3 équipes, les réparations prennent plus de temps que prévu et le décollage est repoussé à fin 2019.

Evidemment le planning n’est pas respecté, et le module Nauka arrive enfin en août 2020 à Baïkonour pour sa préparation et ses essais finaux d’avant lancement : tests électriques, tests sous vide thermique, remplissage des réservoirs, etc … Plus de 700 contrôles !

Plusieurs mois d’essais et d’intégration finale en période de Covid-19 et donc un lancement finalement reporté au 21 juillet 2021.

Un bras robotique européen : ERA

Nauka embarque un énorme bras robotique d’une capacité de huit tonnes et d’une précision de mouvements allant jusqu’à cinq millimètres fournit par l’Agence Spatiale Européenne : ERA, pour European Robotic Arm.

ERA viendra compléter les bras robotiques existants, le Canadarm-2 et le bras du module japonais, qui ne peuvent atteindre le segment russe. Initialement ERA était une proposition de bras robotisé pour la mini-navette Hermès.

100 % fabriqué en Europe, ERA a une longueur de plus de 11 m et peut s’ancrer au segment russe à plusieurs endroits, se déplaçant d’avant en arrière avec une grande amplitude de mouvement. Contrairement au Canadarm-2, ERA peut être dirigé à la fois depuis l’intérieur et l’extérieur de l’ISS. Tout comme un bras humain, ERA a un coude, des épaules et même des poignets, mais aussi des caméras. Les deux extrémités agissent soit comme une « main » pour le robot.. À pleine extension, il pourrait ramasser un ballon de football sur le point de penalty d’un terrain de football et le passer au gardien de but.

Le bras manipulateur, en raison de sa grande précision, sera capable d’effectuer des tâches en orbite qui ne pouvaient auparavant être effectuées que par des astronautes, réduisant ainsi le nombre de sorties extravéhiculaires, activités dangereuses et épuisantes. 

De nombreuses activités à venir côté segment russe

Pour mettre en service le module Nauka, l’équipage russe devra réaliser environ 9 sorties dans l’espace afin de connecter toutes les interfaces électriques.

Il faudra cinq sorties dans l’espace pour que le bras robotique ERA soit prêt pour les opérations spatiales. Les astronautes de l’ESA Matthias Maurer et Samantha Cristoforetti devraient participer à l’installation en participant à quelques sorties dans l’espace.

Les cosmonautes vont également installer sur Nauka un radiateur supplémentaire pour le segment russe. Ils y seront aidés par ERA. Ce radiateur est conçu pour dissiper l’excès d’énergie thermique en plus de la capacité de refroidissement nominale du système de contrôle thermique du module.

Un sas lancé sur les flancs du module Rassvet en 2010 et qui ne pouvait pas voyager avec Nauka dans la coiffe de Proton devrait être installé sur le module également.

Le lancement du nouveau module nœud Prichal devrait avoir lieu en novembre 2021. Il sera lancé par le module cargo spécialisé Progress M-UM sur un lanceur Soyouz-2.1b. Le « Prichal » disposera de six ports d’amarrage pour recevoir d’autres modules, des cargos ou des vaisseaux habités. 

Sources principales : Roscosmos et RussianSpaceWeb.

Pour en savoir plus, je vous recommande aussi cet article de Nicolas Pillet sur Kosmonavtika.