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Kibō (Station spatiale internationale)

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Pour les articles homonymes, voir Jem et Kibō.

Kibō

Module de l'ISS

Description de l'image Kibo completed view1.jpg.
Données générales
Agence spatiale JAXA
Segment Américain
Rôle principal Laboratoire
Lancement 2008-2009
Caractéristiques techniques
Masse 14,8 t. (module principal)
Volume pressurisé 70 m3
Longueur 11,2 m.
Diamètre 4,4 m.
Équipements
Autres équipements 23+8 racks, sas, 15 emplacements externes
Amarré à

modifier Consultez la documentation du modèle

Le JEM (Japanese experiment module), baptisé Kibō (希望, « espoir », écrit en kana きぼう) est un ensemble de composants et modules à vocation scientifique de la Station spatiale internationale développé par Agence d'exploration aérospatiale japonaise. Ces composants ont été mis en orbite dans le cadre de trois missions de la Navette spatiale américaine en 2008 et 2009. Kibô qui est relié au reste de la station spatiale via le module Harmony comprend cinq sous-ensembles dont le module pressurisé principal, des plateformes externes destinées à accueillir des expériences scientifiques, des pièces de rechange exposées dans l'espace ainsi que deux bras robotiques pour manipuler les composants extérieurs. La partie pressurisée contient un sas utilisé pour faire entrer ou sortir les expériences scientifiques et 31 rangements amovibles occupés par des équipements scientifiques et de support vie.

Contexte

L'ensemble Kibo constitue la contribution du Japon pour la station spatiale internationale.

Caractéristiques techniques

Kibō est le plus grand module du segment américain de la Station spatiale internationale. Il est composé de cinq sous-ensembles : le module pressurisé principal PM, un deuxième module pressurisé fixé au premier, une palette EF attachée au module PM servant de support à une dizaine d'expériences scientifiques exposées au vide, une palette attachée à la première permettant de stocker des expériences ou des pièces de rechange et enfin un bras télécommandé.

Le module pressurisé principal PM

Soichi Noguchi travaille sur une expérience de microgravité dans le module principal PM

Le module PM (Pressurized Module) est le plus grand des laboratoires spatiaux de la station et le plus grand des modules pressurisés du segment américain. Long de 11,2 mètres pour un diamètre de 4,4 mètres il a une masse à vide 15,9 tonnes. Le module est relié au reste de la station spatiale via un port d'amarrage Common Berthing Mechanism (CBM) actif qui débouche dans le module Harmony. Il peut accueillir 23 rangements amovibles (racks) occupés par des équipements scientifiques et de support vie. La taille de la structure du module permettrait d'accueillir 32 racks mais la présence d'un sas à une de ses extrémités et d'un port d'amarrage CBM sur la paroi du cylindre située au zénith destiné à accueillir le module ELM-PS supprime 9 emplacements. À son extrémité sous l'écoutille extérieure du sas se trouve la partie active d'un système d'amarrage utilisé pour l'accoupler à la palette EF placée en orbite lors d'une mission séparée. Le système d'amarrage permet le transfert d'énergie, de données et de liquide refroidissant nécessaires au fonctionnement des expériences qui seront installés sur la palette. Enfin le module PM comporte un point d'attache situé à l'extérieur au-dessus du sas qui sert de point de fixation au bras télécommandé JEMRMS[1].

Le module PM dispose d'un sas qui est utilisé pour transférer les expériences scientifiques ou les pièces de rechange (ORU) de l'intérieur vers l'extérieur. Ce sas est situé à une des deux extrémités du module et fait saillie à l'intérieur de celui-ci. L'objet à transférer dont la taille ne doit pas excéder 0,46 × 0,83 × 0,80 m et la masse ne doit pas dépasser 300 kg est posé sur un plateau coulissant situé à l'intérieur du sas. La porte intérieure est refermée manuellement. Après que le vide a été fait la porte extérieure dont l'ouverture est réalisée par un moteur électrique se rétracte à l'intérieur et le plateau coulissant se déploie à l'extérieur. L'astronaute utilise alors le bras JEMRMS pour saisir l'objet et le fixer sur un des emplacements disponibles à l'extérieur sur la palette EF. Pour ces manœuvres l'astronaute utilise les images renvoyées par les caméras fixées sur le bras mais peut également observer directement le déroulement des opérations à travers les deux hublots placés de part et d'autre du sas. Un petit hublot est également placé sur la porte interne du sas pour observer l'intérieur de celui-ci[1].

Le module logistique pressurisé (ELM-PS)

Le module logistique pressurisé ELM-PS est un composant fixé sur le module principal de Kibô par un port d'amarrage Common Berthing Mechanism (CBM) passif. Ce composant long de 4,2 mètres pour un diamètre de 4,4 mètres a une masse de 4,8 tonnes (8,5 tonnes avec les équipements). Il est utilisé comme une extension du module PM en fournissant 8 rangements amovibles (racks) pour des expériences scientifiques[2].

Vue d'artiste de l'ensemble Kibo

Le module EF

Le module EF est assemblé au cours de la mission STS-127.

Le module EF (Exposed Facility) est une plateforme multi-usages placée à l'extérieur qui permet d'accueillir des expériences scientifiques diverses (observation de la Terre, étude de l'environnement spatial, astronomie, télécommunications, expériences sur les matériaux) tout en bénéficiant de la microgravité et du vide spatial. La plateforme qui fait 5,2 mètres de long pour une largeur de 5 m. et une hauteur de 3,8 mètres a une masse à vide de 4 tonnes. Le module comporte 9 points d'attache pour les expériences scientifiques, 2 pour des pièces de rechange du module EF et un point d'attache temporaire. La plateforme permet la régulation thermique, l'alimentation électrique, l'envoi de commandes et la réception de données scientifiques et télémétriques de chacune des expériences scientifiques. Elle dispose d'un système de contrôle thermique actif connecté au circuit général de la station spatiale. Les données sont collectées dans un réseau ayant un débit total de 100 mégabits piloté par un ordinateur 16 bits. La plateforme dispose d'une puissance électrique de 10 kW (fourni par la station) à destination des expériences et utilise 1 kW pour son propre fonctionnement. Les expériences sont fixées sur le côté de la plateforme. Les faces supérieure et inférieure sont occupées par des pièces de rechange (ORU) de différents types. Les ORU situés sur la partie supérieure peuvent être manipulées par le bras télécommandé tandis que l'utilisation des ORU stockés sur la face inférieure nécessitent une sortie extravéhiculaire. Par ailleurs un emplacement est utilisé pour fixer le bras secondaire du JEMRMS lorsqu'il n'est pas utilisé et deux caméras situés aux extrémités permettent de contrôler les opérations. La plateforme EF est amarrée à l'avant du module principal PM de Kibô par un système de fixation par lesquelles transitent énergie électrique, circuit du contrôle thermique et liaisons informatiques. Le bras télécommandé JEMRMS est utilisé pour installer et remplacer les expériences scientifiques[3].

Le module logistique ELM-ES

Le module logistique ELM-ES (Experiment Logistics Module-Exposed Section) est une palette fixée à l'extérieur qui permet d'accueillir trois expériences scientifiques au format EF ou un panachage d'expériences et de pièces de rechange. Lorsque la navette spatiale américaine était encore en fonction cette palette pouvait être ramenée à Terre dans la soute cargo permettant ainsi les échanges d'expériences scientifiques. Le module ELM-ES est fixé à l'extrémité du module EF qui lui fournit l'énergie et les liaisons informatiques. Le module long de 4,1 m large de 4,9 m et haut de 2,2 m a une masse de 1,2 tonnes (2,5 tonnes maximum)[3].

  • Les composants de Kibô
  • Le sas de Kibo
    Le sas de Kibo
  • Mise en place d'une caméra devant un des deux hublots du module Kibo
    Mise en place d'une caméra devant un des deux hublots du module Kibo
  • Intervention sur la palette EM
    Intervention sur la palette EM

Le bras robotique JEMRMS

Le bras télécommandé JEMRMS (Japanese Experiment Module Remote Manipulator System) est utilisé pour manipuler les expériences scientifiques et les pièces détachées qui sont installées sur les deux plateformes attachées au module principal de Kibô (EF et ELM-ES) ainsi qu'à effectuer des tâches de maintenance. Le bras comporte deux composants[1] :

  • Le bras principal MA (Main Arm) est long de 10 mètres et permet de manipuler des charges de 7 tonnes au maximum avec une précision de 50 mm. Il dispose de 6 degrés de liberté et se déplace à une vitesse comprise entre 20 mm et 60 mm par seconde selon la charge.
  • Le bras secondaire SFA (Small Fine Arm) est long de 2,2 mètres se fixe à l'extrémité du bras principal pour déplacer des charges d'une masse maximale de 300 kg avec une précision de 10 mm. Il dispose de 6 degrés de liberté et permet d'exercer une force maximale de 30 newtons.

Le bras est piloté depuis une console installée dans un rack du module PM entièrement consacré à son contrôle. La console affiche les images fournies par les deux caméras fixées sur le bras et comporte plusieurs manettes permettant de déplacer le bras et également de contrôler les caméras[1].

Principales caractéristiques des composants de Kibô
Composant : PM ELM-PS EF ELM-ES JEMRMS
Type Module pressurisé Module pressurisé Plateforme externe Plateforme externe Bras télécommandés
Rôle Module principal Stockage interne expérience Stockage externe expérience Stockage externe expériences
et pièces détachées 		Manipulation expériences et pièces détachées
Dimension 11,20 m. (lg) × 4,4 m (diam.) 4,20 m. (lg) × 4,4 m (diam.) 5,2 m × 5,5 m × 3,8 m (hauteur) 4,1 m × 4,9 m × 2,2 m (hauteur) longueur : 10 m (bras principal)
2,20 m (bras secondaire)
Masse à vide (maximale) 14,8 t. (? t.) 4,8 t. (8,5 t.) 4 t. (13,5 t.) 1,2 t. (2,5 t.) 780 kg (bras principal)
190 kg (bras secondaire)
Charge utile 23 racks
sas 		8 racks 12 emplacements
dont 10 pour expériences 		3 emplacements pour expériences
et pièces détachées 		-
Consommation électrique 24 kW 3 kW 10 kW (expériences) 1 kW -

Mise en orbite et assemblage

Le module PM vient d'être installé dans le cadre de la mission STS-124.

Compte tenu de son volume et de sa masse il a fallu trois missions de la navette spatiale américain pour placer en orbite les principaux composants de l'ensemble Kibô. Le module pressurisé ELM-PS est placé en orbite le dans le cadre de la mission STS-123 et amarré provisoirement à un des ports d'amarrage du module Harmony en attendant que le module principal PM soit lui-même placé en orbite. Ce dernier est à son tour placé en orbite le dans le cadre de la mission STS-124 et amarré au module Harmony le 3 juin. Le module ELM-PS est alors replacé à sa position définitive. Enfin les plateformes EF et ELM-ES sont placées en orbite par la Endeavour au cours de la mission STS-127 lancée le .

Expériences scientifiques

Le module Kibo et la palette externe EF accueillent plusieurs expériences scientifiques :

Expériences installées sur la plateforme externe EF

Les expériences suivantes sont installées et opérationnelles sur la plateforme EF début 2016[4] :

  • MAXI (JAXA) : Télescope spatial rayons X 0,5 à 30 keV[5]
  • SEDA (Space Environment Data Acquisition equipment) - Mesure des neutrons, du plasma, des ions lourds et des particules légères à haute énergie sur l'orbite de la station spatiale
  • HREP (Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean (HICO) & Remote Atmospheric & Ionospheric Detection System (RAIDS)
  • CATS Cloud-Aerosol Transport System (LiDAR, NASA) : analyse des déplacements des aérosols
  • CALET CALorimetric Electron Telescope (JAXA) ; observatoire des rayons cosmiques. Lancé à bord de HTV-5[6] masse : 2500 kg[7].

Désorbitée avec HTV-5:

  • SMILES - Prototype instrument submillimétrique. Surveillance des émissions des atomes et molécules de gaz à l'état de trace dans la stratsphère [8]

Expériences externes dont l'installation est planifiée

  • OCO-3 (NASA - planifié en 2018) Surveillance du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère terrestre. Complète les mesures effectuées par OCO-2[9]. masse : 2500 kg[10]
  • NICER - (Neutron-star Interior Composition Explorer) (NASA) : télescope rayons X dont le lancement est prévu en 2017.
  • JEM-EUSO (JAXA) : télescope ultraviolet. Observatoire de rayons cosmiques à très haute énergie. Lancement planifié vers 2020.

Notes et références

  1. ↑ a b c et d (en) « STS 124 Press kit : hope for a new era (assemblage module principal) », sur NASA,
  2. ↑ (en) « STS 123 Press kit : the station goes gloabal (assemblage ELM-PS) », sur NASA,
  3. ↑ a et b (en) « STS 127 Press kit : a porch in space (assemblage EF et ELM-ES) », sur NASA,
  4. ↑ (en) « Exposed Facility (EF) Payloads », JAXA (consulté le )
  5. ↑ (en) « Monitor of All-sky X-ray Image: MAXI », JAXA
  6. ↑ (en) « About the cooperation of JAXA and ASI in the development of CALET », JAXA,
  7. ↑ The CALET project for investigating high energy universe
  8. ↑ (en) « Superconducting Submillimeter-wave Limb-emission Sounder: SMILES », JAXA
  9. ↑ (en) Debra Werner, « NASA Reviving Effort To Put Spare Orbiting Carbon Observatory Sensor on ISS », Space News,
  10. ↑ The CALET project for investigating high energy universe

Voir aussi

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Articles connexes

Liens externes

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