Processing des CU

MISE EN OEUVRE DE LA CARGAISON

Cartes des installations de "processing" des charges utiles.

Une grande variété de cargaisons est délivrée au KSC pour être intégrée dans la soute de l' Orbiter. Le traitement de ces cargaisons est mené parallèlement au traitement de l' Orbiter si l' intégration complète et les tests des charges utiles sont prêts pour une installation dans un temps donné en fonction des lancements prévues.

Pour s' assurer d' une grande efficacité dans le mouvement de rotation des navettes, une simulation de vérification interface Orbiter-cargaison est réalisée avant l' installation dans l' Orbiter. Les charges utiles peuvent être intégrées de deux façons:
- installées horizontalement dans la soute dans l' OPF;
- installées verticalement dans la soute sur le pad de tir;

Le traitement des charges utiles est facilité par l' utilisation d' équipements et installations appelés MMSE, Multi Use Mission Support Equipment, qui sont le Payload Canister, le Payload Canister Transporter, le Payload Strongback et le Payload Handling Fixture.

Le Payload Canister est une "soute mobile" hermétique, à environnement contrôlé, qui sert au transport des charges utiles complètement intégrées du bâtiment à intégration verticale, le VPF, dans la zone industrielle au Payload Changeout Room dans la tour de service sur le pad de tir 39. Le Canister sert également pour le transport du Shuttle Payload Integration Facility, SPIF, de l' O & C Building au bâtiment OPF. Il y a deux Canister au KSC. Ils mesurent 19,5 m de long, 5,4 m de large. Les Canister peuvent traiter horizontalement ou verticalement des charges de 4,5 m de diamètre et 18 m de long et d' une masse de 26 000 kg comme dans la véritable soute. Les portes de protection sont les même que celle de l' Orbiter.
Les Canister sont déplacés sur leur transporteur. Ce sont des véhicules auto propulsé, manœuvrable dans toutes les directions, en avant, en arrière, sur le coté ou tourner sur lui même. Ils mesurent 19,5 m de long, 7 m de large et pèsent 56 000 kg à vide (68200 kg à pleine charge). Leur base peut être levé ou abaissé de 1,5 à 2,1 m si nécessaire. Le transporteur se déplace à vide à prés de 25 km/h et 8 km/h en charge. Un mode dit "rampant" lui permet de se déplacer à la vitesse de 20 mètres à l' heure. Enfin, il peut transporter sa charge aussi bien à l' horizontale qu' à la verticale.

Le Payload Strongback est une structure rigide métallique en tube avec poutres ajustables, crochets et pinces pour éviter les pliures et les entortillements des éléments. En tout, il mesure 18 m de long, 4,80 m de large et 2,7 m de haut pour 16 000 kg. Le Payload Strongback permet de traiter des sections entières de charges utiles après un vol et d' enlever les équipements support qui ont été lancées.

Le quatrième élément du MMSE est le Payload Handling Fixture. Il est prévu pour enlever les charges utiles STS sur un site d' atterrissage éventuel et peut être aéroporté par un avion C 5A Galaxy.

Le premier pas dans les procédures d' intégration des charges utiles, aussi bien pour un utilisateur privé que public, passe par une requête à formuler auprès du QG de la NASA, à Washington. Si elle est acceptée, un contrat est alors passé pour un lancement, le développement d' un plan d' intégration de la charge utile, d' analyse d' engineering, de sécurité et de revue d' aptitude avant le vol. La compatibilité de la charge utile avec le Shuttle fait l' objet d' étude dans le cadre du CIR ou Cargo Integration Review. La charge utile est placée avec d' autres éléments si le poids et la place le permettent. Ce premier manifeste est envoyé au KSC, afin de l' incorporer aux rotations des Orbiters et trouver une date pour le lancement. Ces formalités administratives continuent après la publication du manifeste. La NASA fait une première étude afin de savoir si les éléments de la charge utile installés dans la soute sont compatibles avec les performances du STS, c' est le Payload Integration Plan. Ensuite sont définis les éléments nécessaires à la mission, le Cargo Integration Review.

Suit la définition des opérations de vol, avec le MCC, Mission Control Center de Houston, le Payload Opérations Control Center au centre Marshall de Huntsville et l' entraînement des astronautes aux opérations de vol, le Flight operations Review Board.
Pour finir, la charge utile pour la mission ainsi définie est contrôlée avant le lancement. Les utilisateurs ou les propriétaires sont responsables de la vérification de compatibilité et du fonctionnement des interfaces avant de débuter les procédures d' installation dans la soute. Avant cela, une revue de la charge utile est réalisée au KSC. La dernière importante revue d' aptitude est réalisée avant le lancement au cours de la revue d' aptitude au vol la Flight Readiness Review sur le pad de tir. Elle donne le feu vert pour le lancement.

CAPACITE D' EMPORT

La masse de la charge utile emportée par le STS dépend du type de mission demandée. Elle varie selon les performances lors de l' ascension, ou de la limite de poids si une charge utile comme le Spacelab doit revenir sur terre. Enfin, il faut compter avec le type d' orbite, son altitude, son inclinaison, la durée de vol et les éventuels amarrages avec d' autres vaisseaux.
Autres facteurs qui limitent la masse embarquée, les équipements de bord, la logistique, les astronautes spécialistes de charges utiles et leurs équipements personnels.
Par exemple, pour une orbite standard à 28,5° d' inclinaison, la charge maximale est de 24750 kg à 160 km d' altitude, 18000 kg à 480 km. Pour une orbite inclinée à 57°, la capacité est de 18000 kg à 160 km d' altitude, 9000 kg à 512 km. Et ceci pour une mission simple, de courte durée, avec déploiement d' un satellite.

La capacité d' emport dépend de la limite fixée à l' atterrissage. Avec Discovery, Atlantis et Endeavour, les derniers véhicules en service, la charge ne doit pas excédée 22500 kg en cas d' interruption en vol et retour d' urgence. Pour une mission avec une charge utile qui reste dans la soute, la masse ne doit pas excéder 11250 kg. Avec Columbia, cette masse est réduite de 3780 kg. En novembre 1987, la NASA a annoncé que la masse maximale autorisée à l' atterrissage serait située entre 94950 et 103500 kg. De plus à partir de 1993, le STS devra être capable de mettre en orbite des charges de 45000 kg, à savoir les éléments de la station ISS.

EMPLACEMENT DES CHARGES UTILES

Le Shuttle dispose de trois catégories d' emplacements pour les charges utiles : l' emplacement attitré, le standard et le pont intermédiaire de la cabine.
_ L' emplacement attitré s' étale sur toute la longueur de la soute, comme le Spacelab ou les satellites du DoD;
_ Les charges utiles standards prennent place dans la soute, mais n' occupent qu' une partie de celle ci. Quatre places sont ainsi disponibles par vol;
_ Les petites charges utiles prennent place dans la cabine sur le pont intermédiaire ou quartier de l' équipage. Elles sont enfermées dans des containers et stockées dans des compartiments. Généralement, ce sont des expériences sur la fabrication de matériaux ou sur les sciences de la vie.

Les charges utiles standards peuvent être fixées le long de la soute grâce à 248 points d' attache, sur les cotés et 104 points sur le plancher. Pour les charges nécessitant d' être déployées, des installations actives sont utilisées. Les fournitures d'attache sont adaptables à la charge utile, supportant les efforts de charge et exerçant une contrainte sur l' isolation entre l' Orbiter et la charge utile elle-même. Les points d' attache les plus courant sont répertories en trois ou cinq emplacements types. L' avionique nécessaire à ce type de charge utile est un harnais de câble qui court de la charge utile à travers un plateau installé situé de chaque coté de la soute. Les câbles sur le coté droit de la soute servent pour les interfaces, et ceux du coté gauche pour envoyer le signal et les interfaces de contrôle. Il est possible d' accéder à ce câblage appelé Standard Mixed Cargo Harness, SMCH par les cotés de la soute. La puissance électrique fournit par l' Orbiter est de 250 W au maximum en 28 V DC .

Le centre de Houston assiste en permanence les activités liées aux déploiements des charges utiles, grâce aux données de télémétrie, aux communications et aux enregistrements d' images (un analogique et deux numériques).

Les petites charges utiles sont installées soit sur un des cotés de la soute, soit dans la soute elle-même. Dans le cas d' une installation sur les cotés, on utilise le coté du mur porteur (coté cabine), si seulement le coté droit ne peut être utilisée. Dans une configuration dans la soute, les charges sont montées sur une structure fournie par l' utilisateur et attaché comme pour les charges utiles standards.
La puissance maximale fournit par l' Orbiter est de 1400 W en 28 V DC (300 W au moment du déploiement d' une charge).

Les charges utiles installées dans la cabine nécessitent moins d' infrastructure que celle installées dans la soute. Autre avantage, elles peuvent être installées peu avant le départ. Elle sont stockées dans des rangements de 0,6 cm2 pouvant contenir 27 kg. La puissance fournie par l' Orbiter est de 5 A sous 28 V DC (115 W sur 8 heures ou plus de 200 W crête pendant des périodes de 10 secondes et plus). Les données sont enregistrées en interne dans les charges utiles et exploitées au retour.

Le RMS, Remote Manipulator System, le bras télémanipulateur de l' Orbiter, construit par les canadiens est utilisé pour déployer les charges utiles, les rapatrier, et pour les activités dans l' espace. Le bras a 20 m de long et est monté sur le coté gauche de la soute, en dehors d' une enveloppe de 6 m de diamètre réservée pour la soute.

Que deviennent les charges utiles, les berceau d'étages porteur IUS, l'EDO après leur mission ? Quelques matériels sont entreposés au KSC ou au Cap Canaveral. USA gère un grand bâtiment au Sud du VAB. Presque toutes les pièces de rechanges du Shuttle comme les APU, les piles Hydrox, les réservoirs) sont stocké dedans. Les supports charges utiles comme les longerons, les grues sont remis en état dans le Flight Kits Lab au SSPF. Les berceau du HST et de l'étage IUS sont démontés et renvoyés chez leurs constructeurs respectifs pour être remis en état. Le matériel associés au Spacelab est renvoyé en Europe lorsque les vols se sont terminés en 1998. un module reste néanmoins aux USA pour être exposé au NASM. Les modules Spacehab sont renvoyés dans leur bâtiment au Cap Canaveral, au Sud de la base. L'ODS et l'EDO sont eux stockés dans les petites baies du VAB.