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Aperçu de la mission STS-115

Regain d'énergie pour la station spatiale : un astronaute canadien commande le Canadarm2 et sort dans l'espace

Ce vol de la navette spatiale, qui a marqué la reprise des travaux d'assemblage de la Station spatiale internationale, a une fois de plus mis la technologie et le talent canadiens à l'avant-scène. La navette Atlantis, qui a décollé le 27 août 2006, transportait un équipage de six membres, dont l'astronaute canadien et vétéran Steve MacLean. L'équipage allait poursuivre la construction du projet spatial le plus ambitieux et le plus complexe jamais réalisé.

La mission STS-115, la troisième après les deux missions de démonstration du retour en vol de la navette de la NASA, avait pour objectif la livraison de nouvelles sections de poutrelle et de panneaux solaires à la station. L'installation de ces nouveaux éléments exigeait de MacLean qu'il accomplisse certaines des tâches les plus difficiles jamais effectuées par un astronaute canadien. Au cours de la mission, il a orchestré une série de manoeuvres complexes de robotique à l'aide du Canadarm2, une première pour un astronaute canadien, et réalisé une sortie extravéhiculaire de six heures et demie afin d'installer les panneaux destinés à produire de l'énergie.

Cette mission de 12 jours constituait le 19e vol de la navette à destination du laboratoire orbital et le 27e vol d'Atlantis. Steve MacLean était accompagné du commandant Brent Jett (qui avait alors trois missions de la navette et cinq sorties dans l'espace à son actif), le pilote Chris Ferguson et les spécialistes de mission Joseph Tanner (qui avait participé à trois missions de la navette et à cinq sorties extravéhiculaires), Dan Burbank (pour qui il s'agissait de la deuxième mission à destination de la station) et Heidemarie Stefanyshyn-Piper. Steve MacLean n'était pas non plus à sa première expérience à bord de la navette puisqu'il a été spécialiste de charge utile lors de la mission STS-52 en 1992.

Inspection de sécurité « à la canadienne »

Au deuxième jour de la mission, lorsque la navette a franchi la couche de l'atmosphère terrestre, on a commencé à examiner l'ensemble de l'engin spatial afin de détecter tout signe de dommage survenu lors du lancement. Pour ce faire, on a utilisé un système de télédétection unique, soit une perche canadienne de 15 mètres installée à l'extrémité du bras robotique Canadarm de la navette.

La perche servant de rallonge au bras robotique Canadarm de la navette spatiale. (Source : NASA)

Agissant comme un miroir de dentiste, la perche donne une portée accrue au bras robotique et permet aux astronautes d'inspecter les parties de la navette difficiles à observer une fois dans l'espace, y compris son ventre couvert de tuiles thermiques ainsi que le bord d'attaque de ses ailes. La mise au point de la perche s'appuie sur l'expérience acquise par MDA, de Brampton en Ontario, lors de l'élaboration de plusieurs générations de télémanipulateurs spatiaux comme le Canadarm de la navette, le Canadarm2 de la station spatiale et Dextre, le robot à deux bras, installé sur la station à la mi-mars 2008.

L'extrémité de la perche est munie de caméras numériques de pointe et de télémètres laser permettant d'inspecter en orbite chacune des tuiles recouvrant la navette pour y déceler la moindre fente ou perforation. Conçu par le développeur de technologies de vision spatiale NEPTEC d'Ottawa, l'un de ces systèmes de caméras laser comprend un instrument à grand angle de haute vitesse et de grande précision faisant appel à une technique de balayage de pointe permettant de produire des images en trois dimensions. Le neuvième jour de la mission, l'équipage a réutilisé ce système pour inspecter la navette une deuxième fois, tandis qu'elle était amarrée à la station, afin de s'assurer qu'aucune micrométéorite ne l'avait endommagée.

Vue du nez de la navette lors de son amarrage à la Station spatiale internationale 
lors de la mission STS-114 en 2005. (Source : NASA)

L'arrivée à bon port

Le troisième jour, au cours des heures précédant le rendez-vous avec la station, MacLean s'est brièvement assis dans le siège du pilote pour participer aux procédures d'amarrage. Une fois bien installé à bord, l'équipage a commencé les préparatifs menant à la réalisation d'une étape déterminante de la construction de la station. Durant les huit jours suivants, les astronautes d'Atlantis ont exécuté une série de manoeuvres complexes à l'aide des deux bras robotiques et ils ont effectué trois sorties extravéhiculaires pour installer une nouvelle poutrelle, ou structure, sur laquelle la deuxième des quatre paires de panneaux solaires a été déployée. Les panneaux solaires, qui génèrent 128 kilowatts, forment le plus imposant système d'alimentation en énergie jamais construit dans l'espace.

Poignée de main cosmique

Pour les Canadiens, la phase d'assemblage intensive a commencé peu après l'amarrage, tandis que les astronautes MacLean et Burbank se préparaient à une manoeuvre de transfert faisant appel aux deux générations de bras robotiques canadiens. À la fin de la troisième journée, Burbank a utilisé le bras de la navette pour extraire la poutrelle de la soute et la transférer au Canadarm2 commandé par MacLean depuis l'intérieur de la station. Pour la toute première fois, le Canadarm2 a été manipulé par un astronaute canadien lors d'une activité d'assemblage de la station. Après deux heures de délicat travail, MacLean a stationné pour la nuit le bras robotique et son imposante charge utile au-dessus de la soute en vue des nombreuses activités de construction prévues la journée suivante.

Le lendemain matin, soit au quatrième jour de la mission, MacLean s'est installé au poste de robotique de conception canadienne situé à l'intérieur de Destiny, le module de laboratoire américain de la station. Il a alors entrepris la première phase d'une séquence d'assemblage qui s'est déroulée sur plusieurs jours afin de fixer la nouvelle poutrelle sur le côté bâbord de la station spatiale. En contrôlant le Canadarm2 avec grande précaution, MacLean a déplacé la poutrelle P3/P4, pesant 15,9 tonnes au lancement, en direction de la station et l'a positionnée de sorte que les verrous en forme de mâchoire la maintiennent en place sur le système de poutrelle P1 déjà installé sur la station orbitale. Une fois la poutrelle solidement attachée, MacLean a envoyé au Canadarm2 les commandes qui lui ont fait lâcher prise.

Dans le cadre de ces activités, MacLean a également eu recours au système de vision spatiale mis au point par le Canada. Ce système transmet des images essentielles au poste de robotique. Des caméras placées à l'extrémité du bras de la navette envoient à un écran de bord des images de l'installation captées à différents angles pour produire une vue en trois dimensions. MacLean avait alors une idée exacte de l'emplacement, du mouvement et de l'orientation de la charge utile manipulée par le Canadarm2. Ce type d'informations assure l'alignement précis de la poutrelle en prévision de son installation sur la station.

Le système de vision spatiale. (Source : ASC)

À la poursuite du Soleil

Au quatrième jour de la mission, MacLean a placé le Canadarm2 de sorte qu'il puisse saisir la poutrelle P3/P4 nouvellement arrivée au site d'installation. Tanner et Stefanyshyn-Piper ont alors entrepris la première sortie extravéhiculaire de sept heures afin de brancher les connecteurs qui permettraient aux contrôleurs au sol d'alimenter les poutrelles en énergie quelques jours plus tard, à la fin des travaux d'installation. Les astronautes en sortie extravéhiculaire ont relâché les dispositifs d'immobilisation servant à protéger les panneaux solaires lors du lancement, ils ont préparé l'articulation rotative SARJ et ils en ont retiré les verrous pour procéder à la première rotation des panneaux solaires. Grâce à cette articulation particulière, les panneaux pourront ont enfin pu pivoter et suivre le Soleil, ce qui a permis de maximiser la capacité de production d'énergie de la station.

Sortie extravéhiculaire canadienne

Au cinquième jour de la mission, MacLean a enfilé sa combinaison spatiale et est sorti pour la première fois dans le vide de l'espace en compagnie de son coéquipier Burbank. Leur travail consistait à retirer des revêtements thermiques, à installer des pièces de renfort et de support et à débloquer les nombreux verrous et pièces qui immobilisaient l'articulation rotative SARJ pour le lancement. Les astronautes ont travaillé en étroite collaboration avec les contrôleurs au sol chargés de couper l'alimentation des systèmes le temps d'effectuer les raccordements. La nuit, pendant que les astronautes dormaient, les contrôleurs au sol ont activé et testé l'articulation SARJ, ce qui a préparé la voie à la mise en service des panneaux solaires.

Au sixième jour de vol, l'enthousiasme et la tension, tant en orbite qu'au sol, ont atteint un point culminant tandis que tous les regards se sont tournés vers les panneaux solaires durant leur déploiement. Lors du lancement, les deux panneaux de 34 mètres sur 12 mètres étaient repliés sur eux-mêmes dans la soute d'Atlantis, un peu comme une pièce d'origami. Pendant que les panneaux se sont déployés, MacLean a positionné le Canadarm2 à proximité de la poutrelle nouvellement installée pour observer les images en gros plan fournies par les caméras. Ferguson était quant à lui à bord d'Atlantis et actionnait le système vidéo du bras de la navette pour fournir des images de différents angles tout au long des opérations. Au cours de la nuit, les contrôleurs au sol ont mis les panneaux solaires en service. MacLean a ensuite amené le Canadarm2 à se retirer de la base mobile et à se placer sur le module de laboratoire américain Destiny en vue des activités futures du bras.

Le Canadarm2. (Source : NASA)

Les contrôleurs de vol canadiens ont supervisé toutes les délicates manoeuvres des bras robotiques pour s'assurer que tout se déroule rondement et conformément aux procédures établies. Les ingénieurs canadiens en poste au Centre spatial Johnson à Houston et au siège social de l'Agence spatiale canadienne à Longueuil, au Québec, ont travaillé de concert avec leurs homologues américains. Les manoeuvres complexes des bras robotiques durant la phase d'assemblage ressemblaient à un ballet dont la chorégraphie avait été réglée des années auparavant par l'équipe chargée de l'exploitation des systèmes robotiques spatiaux.

Au cours de la septième journée, Tanner et Stefanyshyn-Piper ont effectué la troisième et dernière sortie extravéhiculaire de la mission. Ils ont préparé la station orbitale en vue de la prochaine mission d'assemblage, la mission STS-116, qui était prévue en décembre 2006. Ils ont installé une nouvelle antenne de transpondeur et ils ont dégagé une section des rails de la nouvelle poutrelle de sorte que la base mobile canadienne puisse l'utiliser. La base mobile, semblable à une plateforme ferroviaire, sert à transporter le Canadarm2 et d'autre équipement sur toute la longueur de la poutrelle principale de la station.

Gros plan des tuiles thermiques de la navette spatiale Discovery photographiée 
pendant la mission STS-114 en 2005. (Source : NASA)

Au terme de sa mission, MacLean a participé à un projet innovateur d'observation de la Terre ne pouvant être réalisé qu'à partir de la plateforme spatiale unique que représente la station. De son poste d'observation privilégié, MacLean a capté des centaines d'images numériques des formations géologiques du Canada. Des chercheurs ont jumelé ces images à des données recueillies par satellite pour tenter de mieux expliquer les répercussions de la déforestation et du réchauffement planétaire sur les conditions environnementales régnant au pays.

Le neuvième jour de la mission, une fois les derniers travaux d'entretien et les préparatifs pour la prochaine mission d'assemblage terminés, l'équipage a procédé au désamarrage et a commencé à préparer la navette pour son vol de retour vers la Terre trois jours plus tard.

Pendant la dixième journée de la mission, MacLean, aux commandes du Canadarm, a sorti la perche de la soute d'Atlantis. L'équipage a alors effectué la dernière inspection visuelle pour détecter tout dommage que les tuiles thermiques auraient pu subir en orbite. Les images étaient transmises au centre de contrôle au sol à des fins d'examen.

Un jalon canadien dans l'espace

En orbite autour de la Terre à 400 kilomètres d'altitude, la Station spatiale internationale est le plus ambitieux projet d'ingénierie jamais entrepris et le fruit d'efforts internationaux sans précédent consentis par les pays partenaires.

Depuis le début, le Canada joue un rôle de premier plan dans cette grande odyssée et fait preuve d'un savoir-faire et d'un esprit d'innovation qui fut à nouveau mis à profit par MacLean et ses coéquipiers durant la mission STS-115. Il s'agit d'un jalon historique pour le Programme spatial canadien puisque la participation du Canada à l'assemblage de la station n'avait jamais été aussi importante. Chris Hadfield, le premier astronaute canadien à être sorti dans l'espace, a participé en 2001 à l'installation sur la station spatiale du Canadarm2, qui venait d'être construit, tandis que le premier ensemble de panneaux solaires a été livré par Marc Garneau, un astronaute canadien chevronné, lors de son troisième vol spatial en 2000.

Chris Hadfield est le premier Canadien à avoir effectué une sortie dans l'espace. (Source : NASA)

Depuis la catastrophe de Columbia, qui avait temporairement cloué les autres navettes au sol et interrompu les activités de construction en 2003, il s'agit de la première mission vouée à l'assemblage de la station.