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Les combinaisons spatiales

Edward White lors d'une EVA au cours de la mission Gemini 4 en 1965. Il est équipé d'une combinaison G4C et du HHSMU. Document NIX.

Les modules de propulsion (VI)

Au cours d'une sortie dans l'espace, si un astronaute autonome venait par accident à s'éloigner de la station spatiale ISS, celle-ci n'étant pas équipée de propulseurs propres, sans l'aide de la navette, l'équipage n'aurait aucun moyen pour récupérer leur collègue. Laissé à lui-même dans l'espace, l'astronaute serait incapable de se mouvoir et dériverait au gré de son impulsion initiale et des champs gravitationnels.

Pour éviter que ce cauchemar ne se produise, pour pouvoir se déplacer aisément dans l'espace, dès 1964 le DoD américain et la NASA signèrent un contrat avec la société Vought pour la fabrication d'un module autopropulsé pour les sorties extravéhiculaires.

Il sera fourni en janvier 1965 et intégré dans le système de survie par AiResearch. C'est la naissance du MMU de la première génération qui sera baptisé EVAMU, "Extravehicular Maneuvering Unit". Il sera intégré à l"Extravehicular Life Support System" (ELSS) de Gemini 9 et volera sous le nom de code "expérience D-12" donné par le DoD.

En parallèle, en 1965 la NASA équipa Edward White d'un petit propulseur portatif qu'il tenait à la main, le "Hand-Held Self-Maneuvering Unit" (HHSMU), ainsi qu'on peut le voir sur la photographie présentée à droite. Grâce à ce système propulsé par deux bouteilles d'air comprimé, White put se déplacer librement autour de la capsule Gemini 4.

Mais les bouteilles étant de capacité réduite, il consomma rapidement sa réserve de gaz. Par ailleurs il était toujours relié à la cabine par un cordon ombilical qui l'alimentait notamment en oxygène (le tuyau doré sur la photographie). S'il s'agissait d'une solution de secours, elle était néanmoins d'un usage très limité.

Pour lui offrir plus d'autonomie, l'autopropulseur fut amélioré sur Gemini 10 et 11, où il fut équipé d'un tuyau d'alimentation connecté à un réservoir d'azote de plus grande capacité installé dans le vaisseau spatial ce qui permit aux astronautes de l'utiliser plus longtemps. Mais du fait de la longueur limitée de leur cable, les astronautes ne pouvaient pas s'écarter à plus de 5 mètres de la cabine. Un troisième modèle qui devait se porter comme un sac à dos n'a jamais été utilisé lors des EVA.

Au cours des missions Skylab 3 et 4, deux systèmes mobiles autonomes ressemblant à un siège autopropulsé seront testés à l'intérieur de la station. Le modèle muni d'accoudoirs utilisé à bord de Skylab 4 préfigurait le MMU classique.

A gauche, Bruce McCandless aux commandes du MMU en 1984 au cours de la mission STS-41B. Voici une vue générale plus étonnante encore qui remet l'astronaute en situation dans l'espace. A droite, Mark Lee aux commandes de sa version allégée, le SAFER en 1994 au cours de la mission STS-64. Dans les deux cas les astronautes portent une combinaison EMU. Documents NIX.

En 1984, au cours de la mission STS-41B, l'astronaute Bruce McCandless expérimenta le "Manned Maneuvering Unit" (MMU),  permettant à l'astronaute de se déplacer jusqu'à 90 mètres de la navette. Le système était l'aboutissement de 20 années de recherches. Il eut un succès incontesté dans le public toujours amateur de "gadgets high-tech". 

Le MMU pèse 115.5 kg sur Terre. Il est propulsé par de la vapeur d'azote qui alimente 24 petits propulseurs à réaction d'une poussée de 3.58 Newtons chacun. Deux réservoirs d'azote sous pression peuvent être remplis à partir des réservoirs de la navette spatiale. Pour éviter tout incident, tous les systèmes embarqués à bord du MMU sont redondants.

Enfin, en 1994 au cours de la mission STS-64, l'astronaute Mark Lee expérimenta un modèle simplifié, le "Simplified Aid for EVA Rescue" (SAFER) fabriqué par Hamilton Sunstrand et ILC Dover. A l'origine il s'agissait d'un système de propulsion de réserve dans l'éventualité où le MMU serait en panne. Il se fixe sous le PLSS. Il ne dispose plus d'accoudoirs et se commande avec un petit boîtier fixé sur le torse de l'astronaute et d'un système informatique embarqué qui gère les fonctions d'attitude afin de maintenir le cap prévu. Le SAFER devait en principe être utilisé à bord d'ISS. Il est beaucoup moins encombrant que le MMU et plus flexible. Il devrait le remplacer à terme puisqu'il est relativement bien intégré au PLSS.

En attendant, les astronautes ont trouvé plus pratique d'utiliser des filins, des attaches, des mousquetons et le bras robot de la navette pour travailler à l'extérieur en toute sécurité, réservant le MMU et SAFER à des situations d'urgence, en espérant ne jamais devoir les utiliser.

Le prix

A présent que notre combinaison spatiale est assemblée et a passé le contrôle qualité, passons voulez-vous à la commande. 

Du temps des missions Gemini, la NASA signa un contrat de 829594.80$ pour la conception et la fabrication des combinaisons Dave Clark. Chaque combinaison revenait à environ 80000$. 

En 1963, en prévision des vols non habités Gemini et Apollo, Ling-Temco-Vought reçut un contrat de 365000$ du centre Marshall de la NASA pour fabriquer une combinaison d'entraînement qui sera utilisée lors des simulations dans leur usine.

Du temps d'Apollo, une combinaison spatiale coûtait environ 100000$ (270000$ actualisés). En 1983, rien qu'une paire de gants d'EVA pour l'équipage de la navette spatiale coûtait environ 25000$ ! Quant au prix de production des combinaisons pressurisées S1032 et S1035 (oranges), il est d'environ 30000$ pièce.

Evolution des combinaisons spatiales de la NASA

Document élaboré par Mariacaspica à partir de la collection du Smithsonian National Air and Space Museum.

Avant l'accident survenu à la navette spatiale Columbia en 2003, la NASA disposait de 17 combinaisons spatiales EMU, chacune coûtant plus de 10.4 millions de dollars ! Selon Pablo de Leon, ingénieur en aérospatiale à l'Université North Dakota (UND), en 2006 le prix d'une ISS EMU était de 22 millions de dollars. On l'estime aujourd'hui à environ 9 millions d'euros.

Le fait d'apposer le logo "NASA" sur leurs articles a certainement chargé la facture, comme le sont tous les produits très performants et high-tech.

Ainsi qu'on le constate, en valeurs actualisées (franc constant), en 40 ans le prix des combinaisons spatiales a explosé comme nul autre produit. 

En fait, on peut dire que chaque couche de matière ajoutée à la combinaison augmente son prix d'environ un million de dollars, une somme qui n'est pas vraiment justifiable même s'il est vrai que techniquement parlant, elles n'ont plus grand chose à voir avec les versions "light" portées du temps des missions Gemini.

Pour ce qui n'est en somme qu'un vêtement pressurisé sophistiqué, c'est un prix exorbitant et qui ne représente que son prix de production. Mais dans les faits, vu qu'on ne fabrique en moyenne qu'une combinaison spatiale tous les 30 mois à l'heure actuelle et qu'il s'agit pratiquement à chaque fois d'un prototype vu qu'on repousse tous les jours ses limites en modifiant l'un ou l'autre détail, on peut dire qu'il comprend les coûts d'investissement globaux en recherche et développement.

Son élaboration a également largement bénéficié à d'autres projets de recherche et eut des retombées civiles, principalement dans la fabrication de tissus plus résistants et offrant une meilleure isolation pour un poids et un volume réduits, ainsi qu'en médecine et en plongée sous-marine.

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