CHRONOLOGIE
SPACE SHUTTLE

LANCEMENT ET OPERATIONS EN VOL

_  T moins 10 s "Go for main engines start", les moteurs SSME sont prêt pour l'allumage. A ce moment, les "chalumeaux", appelés "Hydrogen Burnoff Igniters HBOI" situés sur les TSM de la plate-forme de lancement enflamment les restes d'hydrogène qui coule à travers les tuyères des moteurs, afin d'éviter une explosion au moment de l'allumage proprement dit. Les HBOI fonctionnent pendant 8 secondes environ.

_ T moins 6,6 s, les trois moteurs SSME s'allument à 120 ms d'intervalles. En trois secondes, ils atteignent 90% de puissance.

_ T moins 3 s, les SSME sont à 90% de leur puissance. Le haut du réservoir externe se déplace de 65 cm à cause de la poussée des moteurs de la navette, qui pour l'instant est encore clouée au sol. La séquence d'allumage des SRB est commandée. Les ordinateurs de bord sont capable d' arrêter les SSME juste avant l' allumage des SRB, si nécessaire.

_ T- 0, les boulons qui tiennent les SRB sur la plateforme explosent et les SRB s' allument. Les ombilicaux sont arrachées de l' arrière de l' Orbiter et se rétractent dans les TSM, le Shuttle décolle. Le décompte s'arrête et le "Mission Events Timer" démarre.

Les deux boosters de la navette fournissent la majorité de la poussée au décollage (70%). L'intérêt des boosters pour toute fusée que ce soit est de donner le premier élan en quelques minutes à la fusée. Ensuite, les moteurs principaux suffisent. Les boosters vont donc développer plus de 1500 tonnes poussée chacun permettant à la structure de 2600 tonnes formé par la navette, le réservoir et les boosters de quitter le sol. Seule ombre au tableau l'allumage est irréversible et le booster ne s'éteint donc qu'après avoir consommer toute sa poudre. Il doit donc être fait quand tout sur la navette et son environnement a été contrôlé par les ordinateurs de bord.
Tout d'abord, dans le cockpit, il y a un interrupteur rotatif contrôlant l'allumage. Il est en position « Safe » (Sûr) en temps normal, c'est-à-dire que aucun ordre d'allumage ne peut être envoyé. A T - 5 min. (soit 5 minutes avant l'allumage des boosters), l'équipage tourne donc ce bouton sur « Arm » (Armé). Les boosters peuvent donc être allumés. Ensuite, à T - 6,6 s. on allume dans l'ordre en 0,25 s. le 3e, puis le 2e et le 1er moteur de la navette. Ils doivent atteindre avant T - 3 s 90% de leur poussée maximale. Si cela n'est pas réalisé, l'ordre d'extinction est donné et le lancement est abandonné.

En cas d'anomalie sur les moteurs, la séquence est arrêtée, on est en situation de "On pad Abort Shutdown". Les moteurs ont 4 secondes pour démarrer et atteindre 90% de leur puissance. Quand la séquence d'arrêt est initiée, les trois moteurs s'éteignent à une seconde d'intervalle (T 0, T+1,1 et T+ 2,4 seconde). A ce moment, la purge avec de l'hélium est lancée ainsi que le système d'extinction par eau le "firex" entre T+ 3,7 et 5,5 secondes. Le seul gros problème lors de cette manoeuvre est de limiter la concentration d'hydrogène gazeux dans les moteurs. C'est pour cette raison que lors de l'allumage, les HBOI entrent en action pour brûler les résidus. Malheureusement, leur action n'est pas assez longue pour être efficace lorsque se produit un arrêt moteur. Tout un système de contrôle permet de limiter cette concentration d'hydrogène gazeux autour des moteurs.  1/ L'hydrogène non brûlé dans le moteur se mélange avec l'oxygène ambiant et se consume dans la flamme de sortie jusqu'à ce que le niveau de concentration soit inférieur à 4%. 
2/ Les moteurs SSME agissent aussi comme "chalumeau" HBOI. Le différentiel de pression en sortie de tuyère fera que l'hydrogène gazeux émanant des deux premiers moteurs en procédure d'arrêt sera entraîné dans le 3eme. 
3/ La purge d'hélium déclenchée 1,5 secondes après l'arrêt va chasser l'hydrogène gazeux dans la flamme du moteur. Cette purge permet de dissiper l'hydrogène non brûlé autour des tuyères.
4/ Le système de déluge par eau déclenché dans la fosse SSME à T-10 seconde aspire par courant d'air l'excédent d'hydrogène gazeux. 
5/ le système anti incendie "firex" uniquement déclenché dans ce cas là permet de refroidir les tuyères des moteurs et éviter l'allumage spontané de l'hydrogène gazeux contre les parois chauffe des moteurs.      

Si tout va bien pour la navette, on peut amorcer l'allumage. Le système d'allumage (PIC : Pyro Initier Controller - Contrôleur d'allumage pyrotechnique) doit pour déclencher l'allumage avoir trois ordres des calculateurs de la navette.

- Tout d'abord, le signal « Arm » de l'interrupteur de sécurité (signal en 40 volts DC).

Ensuite, il doit recevoir deux ordres de mise à feu des ordinateurs de la navette « fire 1 » et « fire 2 » (signaux électriques en courant continu avec une tension de 28 V). Le premier « fire 1 » est envoyé quand les 90 % des moteurs de la navette ont été atteints et le « fire 2 » est envoyé à T quand tout est paré. 
Si ces trois signaux sont activés, le PIC déclenche un explosif qui met à feu la poudre du booster. A ce moment les attaches des boosters à la tables sont détachées par explosifs, les deux mats ombilicaux sont arrachés de leur support, l'horloge de bord est lancée, les trois moteurs de la navette sont à 100 % de leur poussée et la séquence de lancement se termine.

_ T + 7 s, le Shuttle se dégage de la tour, le centre de Houston prend la relève pour le contrôle du vol.

Construit en 1963 pour le programme Apollo au Texas plus pour des raisons politiques que techniques, le MCC ou "Mission Control" se charge des vols spatiaux habités Américains depuis la mission Gemini 4 en juin 1965. Le MCC a guidé les premiers pas d' Armstrong sur le lune et sauver le vaisseau Apollo 13 en perdition. Situé dans un bâtiment carré sans fenêtre, le Building 30, le MCC est équipé de deux salles Flight Control Rooms, les FCRs "Fickers" pour suivre les vols Shuttle. La première salle est au second étage et sert pratiquement à toutes les missions. La seconde au troisième étage est réservé au DoD, mais sert aussi de temps en temps pour les missions plus complexes.

Dès que le Shuttle dépasse la tour, " Clear the tower ", toutes les communications, voix et réseau TV se commutent vers Houston, par l' intermédiaire du réseau de station au sol GSN et le réseau de satellite TDRS. En cas de problèmes au centre de Houston, ouragans ou autres catastrophe, un centre de secours prend le relais à White Sands au nouveau Mexique. Dans les FRC, une équipe de 30 contrôleurs attachés à leur consoles se chargent du vol 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Chaque équipe est managée par un directeur de vol. Chaque année, les équipes des FRC se modernisent et se spécialisent. Par exemple, un équipe devient responsable de l' ascension et du retour sur terre. Deux autres se chargent des opérations en orbite et une quatrième planifie les activités pour les prochains jours. 16 consoles principales opèrent dans les FRC pour une mission normale. Chacune est signalée par un signal d' appel particulier.

Opérant avec les FRC, le POCC, Payload Operation Control Center, est chargé du contrôle des charges utiles commerciales emportées par le Shuttle. Le POCC est situé au centre Marshall en Alabama, près de Huntsville pour les missions Spacelab, mais chaque centre NASA ou autres peut installer son POCC et gérer ses charges utiles, comme le centre Goddard avec le JPL à Pasadena pour les missions inter-planétaires.

Pendant le vol propulsé, la responsabilité du suivie radar et télémétrique incombe au Goddard Space Flight Center, à Greenbelt, Maryland. Il coordonne l' ensemble du réseau de poursuite NASA et DoD sur tout le globe. Les installations comprennent :
_ Le Goddard -Operated Ground Network, GN et le Space Network ;
_ Le Deep Space Network, DSN, géré pour la NASA par le JPL Pasadena, CA;
_ Le Ames Dryden Flight Research Center, ADFRC, à Edwards CA;
_ Le réseau du DoD, le WSMC et le AFSCN.

Le GN est un réseau mondial de poursuite au sol constitué de 12 stations réparties dans le monde entier, île de l' Ascension, colonie britannique Atlantique Sud, Santiago Chili, Bermude, Dakar Sénégal, coté ouest de l' Afrique, Guam, Hawai, Merritt Island en Floride, Ponce de Leon en Floride et Wallops Island en Virginie. Les stations du DSN sont situées à Canberra Australie, Goldstone Californie et Madrid Espagne.

Le système est équipé d' antenne de plus ou moins grand diamètre opérant dans toutes les bandes de fréquences autorisées, radio, micro ondes, téléphone, câble sous-marins, satellite. Le réseau Space Network peut remplacer le réseau au sol en cas de besoin. Il est entièrement basé sur le système de satellite TDRS déployé par les missions STS au cours des années 1980-90. C' est le réseau de poursuite le plus moderne au monde. Il est géré par le White Sands Ground Terminal au nouveau Mexique avec notamment une antenne parabolique de 18 m de diamètre (bandes Ku). En 1987, un second centre de contrôle de secours est mis en place pour parer aux prochaines missions.

T + 20 s. : La navette a fini sa phase de rotation et d'inclinaison.

T + 26 s. : Réduction de la poussée des moteurs et des boosters : on réduit le débit en combustible pour les moteurs principaux, et le design interne des boosters fait que leur poussée diminue 26 secondes après le lancement. C'est une zone où la pression sur la navette est très importante.

T + 1 mn, le Shuttle passe la limite Q max, ou la pression dynamique est maximale. L' altitude est de 60 480 m et la puissance des moteurs SSME est réduite à 75% . Passée cette zone, les gaz sont remis.

T + 1 mn 49 s (sep SRB- 10,3 s) : Les deux boosters ont une pression interne inférieure à 9 bars durant 4,3 s.

T + 1 mn 54 s (sep SRB - 6 s) : Début de la séquence de séparation, la poussée des boosters est quasi nulle.

T + 2 min : Séparation par boulons explosifs des boosters, l' altitude est de 60 km et la vitesse 5040 km/ h. Ils continuent un moment sur leur lancé avant de retombé en mer suspendu à des parachutes. Les boosters seront ensuite récupéré et restaurés pour un prochain vol.

La séparation des boosters est initialisée quand les 3 capteurs de pression de la chambre de combustion de chaque booster ont relevé une pression inférieure à 3,4 bars.
La séquence de séparation commence. L'ordre est donné de centrer les tuyères, c'est-à-dire de les mettre bien droites. Ensuite, on passe le système de la navette en configuration « deuxième partie du vol ». Cela permet d'être sûr que la poussée des boosters est inférieure à 45,3 tonnes. La navette utilise alors ses moteurs, fonctionnant depuis le décollage, pour maintenir une trajectoire droite constante pendant 4 secondes. La poussée des boosters est alors inférieure à 27,2 t.).
Les boosters se séparent donc du réservoir 30 millisecondes (0,03 s.) après que l'ordre de séparation a été donné.
Pour la séparation, on utilise des explosifs spéciaux de la NASA qui vont décrocher sans trop de risque d'erreurs ou d'échec, le booster du réservoir.

Une fois le booster séparé, sont allumés les 8 moteurs d'éloignements du boosters. Ces moteurs vont pousser perpendiculairement au sens de la trajectoire, de manière a écarter le booster de la navette. Ces moteurs sont regroupés en deux groupes de 4, un à l'avant et un à l'arrière. Ils vont fonctionner pendant 1,02 s. Chacun de ces moteurs est de forme cylindrique, de 79 cm de long pour 32,5 cm de diamètre. Les câbles et lignes d'autodestruction sont aussi débranchées du réservoir.

Le booster doit donc ensuite continuer à monter un peu tout en s'éloignant de la navette. Ils seront récupérés en mer, pour lavage, remplissage et réutilisation.

La navette passe alors en deuxième phase de vol. 

T + 5 min. 45 s : Déploiement du premier parachute des boosters SRB.

T + 6 min. 55 s : Les boosters entre en contact avec l'eau. Ils flottent et laissent dépasser 9 m. hors de l'eau. La navette est toujours en accélération.

T + 8 min. 30 s. : Extinction des 3 moteurs principaux de la navette. Équipage en orbite. Reste à faire une ou deux manœuvres d'insertion sur orbite (avec des moteurs moins puissants pour viser la bonne orbite).

T + 8 mn, fin de la seconde phase de vol avec l' arrêt des moteurs SSME, MECO Main Engine Cut Off à 108 km d' altitude et à 26 715 km/ h. Pour se placer sur une orbite donnée, la navette doit atteindre une vitesse déterminée. Dès que cette vitesse est atteinte, on démarre la procédure d'extinction des moteurs ou MECO. Cette procédure très précise va permettre d'éteindre les moteurs sans les abîmer avec un mélange oxygène / hydrogène trop riche en tel ou tel composant. 
Mais, le MECO peut aussi avoir lieu si les capteurs de niveau sont déclenchés. Dans ce cas, cela signifie que les réservoirs d'oxygène et / ou d'hydrogène sont bientôt vide(s). Pour éviter que les pompes tournent alors dans le vide, ce qui pourrait les détruire, le MECO est déclenché automatiquement, même si la vitesse n'a pas été atteinte. 
Ces capteurs de niveau sont au nombre de 4 dans chaque cuve. Il indique au système lorsqu'ils émergent de l'oxygène ou hydrogène liquide. Avant de démarrer, le système de la navette va les contrôler. Si un capteur est défectueux, il est mis hors circuit. Ainsi, le système ne recevra pas de données erronées. Ces capteurs sont placés dans la partie inférieure des cuves. Si au total deux capteurs (non hors circuit) émergent, ou un seul s'il ne reste que 2 capteurs sur 4 en service, le MECO est donc automatiquement amorcé.

Pour l'extinction des moteurs, il est préférable d'avoir un mélange riche en hydrogène car dans le cas inverse, cela occasionnerai des dégradations notables sur les moteurs. C'est pourquoi, pour garantir que le mélange sera plus riche en hydrogène, on embarque 320 kg d'hydrogène en plus. Ainsi, ce seront les capteurs de l'oxygène qui émergeront les premiers.
Les capteurs dans le réservoir d'oxygène sont placés de manière à ce que le plus d'oxygène possible soit consommé pour atteindre la vitesse déterminée, mais qu'il reste une marge suffisante pour que le système amorce le MECO avant que les pompes à oxygène tournent dans le vide.

Une fois le MECO effectué, on va effectuer le largage du réservoir. Pour cela, de petits explosifs sont déclenchés sur les attaches arrière et avant de la navette sur le réservoir. Les canalisations sont alors fermées et la navette embarque au total quelques centaines de kg d'hydrogène et d'oxygène qui vont permettre de conserver un centre de gravité correct dans la navette lorsque nous serons en orbite.

Pour effectuer le largage, on va d'abord clore les canalisations entre le réservoir et la navette. Ensuite, on fait sauter les valves pyrotechniques avec des explosifs. Les points d'attache sont aussi décrochés avec de petits explosifs. Ensuite, la navette rétracte avec des vérins pneumatiques les attaches arrières avec le réservoir. Le système embarqué du réservoir est éteint. Ensuite, pour s'éloigner plus vite du réservoir, la navette va utiliser ses petits Moteurs de Contrôle d'orbite RCS pour s'éloigner pendant 13 secondes du réservoir à la vitesse relative de 3,4 m/s. Le réservoir ira se consumer dans l'atmosphère, et n'est pas récupéré

A ce moment l' Orbiter est sur une trajectoire suborbitale qui l' amènera en rentrer dans l' atmosphère après un tour de terre si rien n' est fait. Une mise à feu brève des moteurs de manœuvre OMS permet de garder l' orbite. La méthode dite par insertion demande deux mise à feu des OMS, la seconde à l' apogée pour circulariser l' orbite tandis que la méthode directe permet de réaliser la mise en orbite grâce aux moteurs SSME, les OMS ne servant qu' à la circularisation. Cette dernière méthode a pour avantage d' économiser du carburant. Elle est notamment utilisée quand le Shuttle a besoin de gagner des orbites hautes pour la réparation de satellites entre autre.

Pendant la phase d' ascension, le Shuttle n' est pas à l' abri d' une défaillance. Celle ci peut malheureusement se produire à n' importe quel moment du vol. De T 0 à la séparation des boosters, il n' y a aucun moyen de sauver le véhicule et l' équipage, les astronautes de la mission 51 L en 1986 en ont fait la triste expérience. Bien sur en cas de problèmes avec les boosters, il y a la possibilité de les larguer en vol, encore faut il pouvoir le faire, et apparemment ce n' est pas prévu par la NASA.

Donc de T 0 à T + 2 mn, rien ne peut être tenté pour le véhicule et encore moins pour l' équipage.
Il existe quatre modes d' interruption en vol, le Return To the Launch Site RTLS, Trans atlantic Abort Landing TAL, Abort Once Orbit AOA et Abort To Orbit ATO.

En cas de perte de puissance, arrêt moteur SSME, les modes d' interruption choisis seront par ordre de préférence ATO, AOA, TAL et RTLS selon le moment du vol. En cas de perte de pression en cabine ou du système de refroidissement, la NASA cherchera à abréger le plus rapidement possible la mission. Les modes préférés seront TAL et RTLS. Le mode d' interruption peut être choisi par l' équipage en sélectionnant les interrupteurs voulus. Normalement la sélection et l' ordre d' exécution est donné par le MCC. Quand un mode est sélectionné, les ordinateurs de bord s' y commutent immédiatement.

Il peut arriver qu'un problème de moteur ou de vérin entraîne la navette sur une trajectoire pouvant occasionner des dégâts si elle s'écrase.
Pour son ascension, la navette dispose en effet d'un couloir de montée bien défini et elle ne doit en aucun cas en sortir. De plus, si les capteurs embarqués détectent de trop grosses contraintes physiques (trop d'accélération, ou forces aérodynamiques), le système d'autodestruction peut aussi être déclenché.

Ce système d'autodestruction (Range Safety System RSS) ne se déclenche que sur ordre du centre de lancement et par une personne. En aucun cas, ce n'est un ordinateur, qui pourrait se tromper ! 
Il y a sur la navette trois systèmes d'autodestruction :
_ 1 sur le réservoir externe
_ 2 pour les boosters : un sur chaque.
Un système d'autodestruction se décompose ainsi :
_ Des antennes de communication, deux couples et une ligne de transmission
_ Une batterie
_ un décodeur pour les communications
_ des explosifs, 7 par point CDF et une ligne explosive, faisant la longueur de la structure sur laquelle on l' installe, boosters ou réservoir.

Chacun reçoit donc deux ordres, l'ordre de s'armer (se préparer) et celui de mise à feu. Cet ordre vient du sol, entraînant l'explosion totale et irrémédiable de la navette… et de ses occupants. Cela ne s'est jamais produit, car en fait, pour effectuer cette autodestruction, la navette doit être sortie de son couloir de vol, ou avoir violé une ligne rouge de lancement. Ces lignes rouges et couloirs de vol sont définis pour que la navette ne passent pas aussi de zones habitées où elle risquerait de s'écraser.

Pour déclencher l'autodestruction, le sol envoie à la navette un signal « Arm » (armer) qui va armer le système, c'est-à-dire juste le préparer sans exploser pour l'instant. En même temps, un voyant lumineux va venir s'allumer sur les tableaux de bord du commandant et du pilote.
Les signaux captés par les antennes ne sont exécutés que lorsque le décodeur a bien confirmé qu'ils sont authentiques en non des parasites ou tentative illégale.
Ensuite, un second signal va déclencher l'explosion de la navette.
Pour chaque système, il y a 7 explosifs ponctuels (des points précis à détruire) et aussi une longue ligne d'explosif allant de l'avant à l'arrière des boosters et réservoir.

Ce but de ce système est de pouvoir stopper le mouvement de la navette qui pourrait se diriger sur une trajectoire dangereuse pour des vies humaines par exemple. En explosant, le réservoir et les boosters dispersent leur combustible empêchant une trop importante explosion si la navette s'écrase.

L'équipage n' est averti que quelques instants avant qu'il soit, lui aussi, perdu. En effet, les membres d'équipages sont sanglés sur leur sièges mais aussi complètement écrasés par l'accélération sur leur dossier. Donc, leur vie se terminera en même que celle de la navette. Il leur est impossible de réchapper à l'explosion.

Les 3 RSS sont reliés entre eux. Si un RSS reçoit les deux signaux, il le transmet aux deux autres qui vont exploser aussi.

Durant la phase ascensionnelle, une batterie alimente directement le RSS et la batterie pour la récupération (des boosters une fois dans l'océan) bascule alors sur le RSS pour l'alimenter à fond et permettre l'explosion. Mais, dès que la séparation des boosters est amorcée, on déconnecte les RSS des boosters et la batterie de récupération va reprendre son rôle normal, alimenter le déclenchement des parachutes, de l'émetteur radio et du flash pour retrouver les boosters dans la mer.