Tout (?) pour comprendre les problèmes, et leurs incidences, des vaisseaux et cargos russes

Le 24 février 2023 à 03h24, heure de Moscou, depuis le complexe de lancement du site 31 du cosmodrome de Baïkonour, il est prévu de lancer le lanceur Soyouz-2.1a avec le vaisseau spatial sans pilote Soyouz MS-23. Son amarrage automatique au petit module de recherche russe Poisk de la Station spatiale internationale est prévu le 26 février à 04h01 heure de Moscou.

Pourquoi Soyouz MS-23 volera-t-il sans pilote ?

Ceci est fait afin de remplacer le vaisseau spatial habité Soyouz MS-22 sur l'ISS, sur lequel, pour des raisons techniques, son équipage composé des cosmonautes de Roscosmos Sergueï Prokopyev, Dmitry Peteline et l'astronaute de la NASA Francisco Rubio ne peut pas retourner sur Terre.

Initialement, les cosmonautes de Roscosmos Oleg Kononenko, Nikolaï Choub et l'astronaute de la NASA Loral O'Hara devaient se rendre à la station sur Soyouz MS-23 le 16 mars 2023.

Qu'est-il arrivé au Soyouz MS-22 ?

Le 15 décembre 2022, alors que le navire se trouvait sur l'ISS dans un état mis de veille, en raison d'une panne du radiateur, le circuit externe du système de contrôle thermique du navire a été dépressurisé avec une fuite de liquide de refroidissement dans l'espace. En conséquence, il est devenu impossible d'évacuer la chaleur de l'équipement chauffé pendant le fonctionnement dans le compartiment des instruments et de l'assemblage du Soyouz MS-22, afin de maintenir une température et une humidité confortables pour l'équipage dans le volume habitable du navire - le compartiment d'agrément et le véhicule de descente.

Qu'est-ce qui a causé la panne du radiateur Soyouz MS-22 ?

Des spécialistes russes ont découvert qu'un micrométéoroïde sporadique est entré dans le radiateur du compartiment d'instrumentation du navire. Ils ont fait une telle conclusion après avoir mené une expérience au sol.

La NASA a aidé Roscosmos à enquêter sur la cause de l'urgence: lorsque les caméras du manipulateur de la station SSRMS ont été utilisées, un site endommagé sur le Soyouz MS-22 a été découvert et filmé - un trou dans le radiateur d'environ 0,8 mm.

Après avoir analysé les informations disponibles, les experts ont exclu la version des particules de pluie de météorites Geminides pénétrant dans le radiateur. L'option d'un problème dans la fabrication du radiateur et de ses canalisations à l'usine a également été soigneusement envisagée et n'a pas trouvé de confirmation.

Selon les résultats d'une expérience au sol, la possibilité d'une panne du radiateur par des débris spatiaux a été reconnue comme improbable, compte tenu de la direction du mouvement et de la vitesse trop élevée de la particule par rapport à la vitesse de vol du station, ainsi que l'absence de candidats possibles dans les catalogues de débris spatiaux. 

À quelle fréquence ces pannes se produisent-elles dans l'espace ?

Les vols spatiaux sont toujours associés à un risque énorme de situations d'urgence qui menacent la vie des astronautes.

Des cas de panne par un micrométéoroïde d'un engin spatial ou d'une station orbitale se sont déjà produits, mais contrairement au Soyouz MS-22, ils n'ont jamais entraîné des conséquences aussi graves. Dans le même temps, jusqu'à présent, aucun pays au monde ne dispose d'un système d'observation permettant de suivre des micrométéoroïdes de telles dimensions - environ 1 mm.

Néanmoins, les navires de la famille Soyouz, qui opèrent dans l'espace depuis 1966, même dans cette situation, ont prouvé leur fiabilité et leur capacité de survie.

Est-il nécessaire d'améliorer le système de contrôle thermique du prochain vaisseau spatial Soyouz ?

La modernisation du contour externe du système de contrôle thermique du vaisseau spatial Soyouz avec l'ajout de fonctions de duplication nécessitera des ressources financières et du temps importants, et entraînera une augmentation de la masse du vaisseau spatial. Cependant, ce cas sera certainement pris en compte lors du développement d'une nouvelle génération d'engins spatiaux habités.

Quel est l'état technique actuel du Soyouz MS-22 ?

Après la situation d'urgence, des spécialistes russes ont testé avec succès le système de contrôle de mouvement du navire. Il a été confirmé qu'à l'exception du circuit extérieur dépressurisé du système de contrôle thermique, tous les autres systèmes Soyouz MS-22 n'étaient pas affectés et fonctionnaient normalement.

Dans la station, les systèmes Soyouz MS-22 sont éteints et son équipage - Sergueï Prokopyev, Dmitry Peteline et Francisco Rubio - vit et travaille dans les modules de l'ISS, visitant leur vaisseau uniquement lorsque cela est nécessaire. Afin de maintenir une température et une humidité confortables pour l'équipage, de l'air refroidi est fourni au volume habitable du Soyouz MS-22 depuis le segment russe de l'ISS.

L'équipage peut-il atterrir sur le Soyouz MS-22 ?

Des spécialistes russes ont analysé l'état du vaisseau et la documentation technique, et ont également effectué une modélisation mathématique des processus thermiques lors de la descente du Soyouz MS-22 depuis l'orbite. Tenant compte de leurs conclusions et guidée par les règles de vol, la commission d'État a interdit l'utilisation du Soyouz MS-22, pour descendre, sur Terre par son équipage - Sergueï Prokopyev, Dmitry Peteline et Francisco Rubio.

À cet égard, il a été décidé de remplacer le Soyouz MS-22 en envoyant le prochain vaisseau spatial de la série Soyouz MS-23 à l'ISS en mode sans pilote avec livraison de fret, et après son arrivée réussie à la station, atterrir le Soyouz MS- 22 sans équipage avec la descente de la cargaison.

Les spécialistes ont discuté de l'option de lancer le Soyouz MS-23 en mode habité avec un cosmonaute, mais cela aurait nécessité l'achèvement [de la préparation] du navire, la publication de la documentation et une formation supplémentaire pour le cosmonaute, et le lancement n'aurait pas été possible avant le début mars 2023. De plus, cela conduirait à un changement dans la composition des équipages ultérieurs de l'ISS.

L'option d'envoyer le vaisseau en mode sans pilote est préférable, car elle ne présente pas les inconvénients énumérés ci-dessus. Parmi ses avantages figurent les statistiques positives des amarrages Soyouz sans pilote (par exemple, le Soyouz MS-14 en août 2019) et la possibilité de préparer le vaisseau au lancement dès février 2023.

Des spécialistes russes ont découvert dans les plus brefs délais la cause de la panne, ont proposé et élaboré avec soin les solutions nécessaires, en les coordonnant avec les partenaires du projet ISS.

Comment la sécurité d'atterrissage de l'équipage du Soyouz MS-22 est-elle assurée en cas d'accident avant l'arrivée du Soyouz MS-23 ?

La probabilité d'un accident nécessitant une évacuation d'urgence de l'équipage vers la Terre est très faible.

Néanmoins, par accord entre Roscosmos et les agences spatiales des pays partenaires du programme ISS, les mesures suivantes ont été prises pour sécuriser l'équipage Soyouz MS-22 - Sergueï Prokopyev, Dmitry Peteline et Francisco Rubio.

Le sur-siège de Francisco Rubio a été temporairement transféré du Soyouz MS-22 et installé dans le vaisseau spatial américain Crew Dragon, et à la place, un rangement de fret a été placé dans le siège du Soyouz MS-22 pour maintenir le centrage du véhicule de descente.

Selon les calculs des spécialistes russes, la descente de deux cosmonautes - Sergueï Prokopyev et Dmitry Peteline - sur le Soyouz MS-22 sera plus sûre en termes de température et d'humidité dans le navire que la descente de trois personnes dessus.

Après l'arrivée du Soyouz MS-23, les sur-sièges de Sergueï Prokopyev, Dmitry Peteline et Francisco Rubio seront transférés sur ce vaisseau.

Quand l'atterrissage du Soyouz MS-22 est-il prévu ?

Selon la décision de la commission d'État, le retour du vaisseau en mode sans pilote est prévu en mars 2023 au sud-est de la ville kazakhe de Zhezkazgan. Il s'agit d'une zone d'atterrissage régulière pour les engins spatiaux Soyouz avec équipages.

L'atterrissage du Soyouz en mode automatique a été entièrement mis au point. Par exemple, en septembre 2019, le Soyouz MS-14 est revenu avec succès sur Terre.

Pourquoi le cargo Progress MS-22 a-t-il volé avant le Soyouz MS-23 sans pilote ?

Fin 2022, dans le cadre de la modernisation du complexe de lancement du site 31 du cosmodrome de Baïkonour, un nouvel équipement de système de contrôle au sol a été installé et testé, qui a remplacé l'ancien, obsolète.

Avant d'être utilisé pour les lancements d'engins spatiaux Soyouz, il devait être vérifié lors du lancement d'un engin cargo. Cela a été accompli avec succès le 9 février 2023 avec le lancement de Progress MS-22.

Y a-t-il un vaisseau spatial Soyouz au cosmodrome de Baïkonour prêt à voler d'urgence vers l'ISS en quelques jours ?

Il n'y a pas de tel vaisseau de sauvetage "Soyouz" et il n'y en a jamais eu dans l'histoire de la cosmonautique habitée russe. Il n'est pas nécessaire que le vaisseau soit constamment prêt pour, si nécessaire, l'envoyer d'urgence à l'ISS dans quelques jours.

Premièrement, la probabilité d'un accident nécessitant de telles mesures est extrêmement faible. Deuxièmement, c'est financièrement coûteux et techniquement difficile. En particulier, il est nécessaire de stocker un vaisseau spatial ravitaillé pendant une longue période et de le garder constamment prêt pour l'installation d'ensembles de cosmonautes individuels et de cargaisons de différents poids.

Il est également nécessaire d'avoir un lanceur dans un haut degré de préparation pour un assemblage et un amarrage urgents avec le vaisseau et un complexe de lancement au cosmodrome pour la réception, le ravitaillement et le lancement de fusées d'urgence. Dans le même temps, il faut encore assurer la mise en œuvre du calendrier de lancement prévu, et pas seulement pour les lancements habités, chacun ayant ses propres calendriers pour la préparation de ses composants.

C'est pourquoi, dans un tel cas, il serait plus correct d'accélérer la préparation du vaisseau spatial Soyouz suivant de la série. Si nécessaire, il peut être lancé vers l'ISS dès 45 jours après l'accident à la station et l'adoption des décisions appropriées.

Un exemple est évident - la préparation accélérée du Soyouz MS-23 à Baïkonour. Le navire est arrivé au cosmodrome en septembre 2022, et au moment de la situation d'urgence avec le Soyouz MS-22, il avait déjà passé une partie des vérifications avant vol, se préparant au lancement le 16 mars 2023. Sa formation s'est prolongée dans le temps et comprenait de nombreuses journées libres. De ce fait, le calendrier a été réduit de près d'un mois et a assuré le lancement le 24 février 2023.

Quand l'équipage du Soyouz MS-22 devrait-il revenir sur Terre ?

Initialement, Sergeï Prokopyev, Dmitry Peteline et Francisco Rubio devaient atterrir sur le Soyouz MS-22 le 28 mars 2023. Maintenant, cela devrait être fait sur Soyouz MS-23 en septembre 2023.

Dans la cosmonautique habitée moderne, il y avait des vols spatiaux d'une durée d'environ un an. Par exemple, en 2021, le vol du cosmonaute de Roscosmos Pyotr Doubrov et de l'astronaute de la NASA Mark Vande Hay a été prolongé de six mois à un an, alors qu'ils étaient déjà dans l'espace. L'extension elle-même est perçue positivement par les cosmonautes et ne présente aucun danger pour leur santé.

Comment le programme de vol de l'ISS va-t-il changer en raison de la situation avec le Soyouz MS-22 ?

Aucune tâche du programme de vol du segment russe de l'ISS n'est annulée, mais seulement décalée "vers la droite". Les cosmonautes de Roscosmos Oleg Kononenko, Nikolaï Choub et l'astronaute de la NASA Loral O'Hara se rendront à la station en septembre 2023 sur Soyouz MS-24. Le vol sur le Soyouz de la première cosmonaute de la République de Biélorussie sera déplacé d'environ six mois (de l'automne 2023 au printemps 2024).

Source et crédit photographique: Roscosmos