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Pour faciliter le trafic des véhicules habités et des cargos de ravitaillement à destination de la Station spatiale internationale (ISS) et tenir compte de l'accès commercial à l'espace de firmes privées, la Nasa et ses partenaires ont décidé d'un standard commun à toutes les agences spatiales partenaires du programme de l'ISS pour l'amarrage des véhicules spatiaux. Cela facilitera l'activité en orbite basse et l'exploration du Système solaire interne. Ce standard (International Docking System Standard ou IDSS) sera étendu aux activés d'exploration de l'espace et la Russie devrait également l'adopter, ce qui laisse penser qu'il pourrait devenir une norme internationale.
L'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (Esa) s'est engagée depuis 2010 dans le développement d'un mécanisme qui répond à cette nouvelle norme. Il s'agit de l'IBDM (International Berthing and Docking Mechanism) réalisé par la société belge QinetiQ Space nv. Il est réalisé pour la version cargo du véhicule spatial Dream Chaser de Sierra Nevada.
Son développement avance bien. Au printemps 2015, au Centre spatial Johnson de la Nasa, un prototype avait réalisé des tests fonctionnels représentatifs d'une mission, simulant un amarrage et un accostage avec des conditions initiales d'arrivée variées en vitesses et en angles d'approche. La prochaine étape sera la fabrication et la qualification d'un modèle de vol que Sierra Nevada installera sur son véhicule.
Essai de l'IBDM au Centre Johnson de la Nasa, ce mécanisme qui répond au standard IDSS. L'IBDM a une circonférence de 1,4 mètre, une hauteur de 60 centimètres et un poids maximum de 325 kilos. Le mécanisme offre un passage libre pour les astronautes de 80 centimètres en diamètre. © Esa, Nasa
Comme nous l'explique David Meuws, l'ingénieur système en charge de l'IBDM pour QinetiQ Space nv, « l'IBDM est composé d'un système de captage doux (Soft Capture System) et d'un système de captage dur (Hard Capture System) ». Concrètement, le système de captage doux est « équipé d'un ensemble de pétalespétales de guidage pour assurer un alignement approximatif entre les deux véhicules spatiaux ». Après le premier contact, « le captage effectif est assuré par trois loquetsloquets mécaniques ». Quant au mouvementmouvement relatif entre les deux véhicules, il est amorti par six vérins linéaires. Coordonnés pour contrôler l'anneau de capture douce dans les six degrés de liberté qui, ensuite, ils vont aligner le véhicule entrant. Concernant le système de captage dur, « il est effectué par 12 crochets structurels ». Lors de leur fermeture, « l'interface entre les deux véhicules devient étanche et structurellement rigide ».
Rejoindre la Station spatiale en douceur
Par rapport aux mécanismes d'amarrage actuellement utilisés sur la Station spatiale internationale, les principaux apports de l'IBDM sont au nombre de quatre, selon David Meuws :
- À la différence des autres systèmes, activés par l'énergieénergie de l'impact, l'IBDM n'impose pas une certaine vitesse, laquelle peut donc être très faible. Alors que l'ATV de l'Esa, par exemple, devait s'amarrer à environ sept centimètres par seconde, l'IBDM pourra se contenter de deux à trois centimètres par seconde. Cet impact faible réduit fortement les forces de contact pendant le captage et, par conséquent, atténue les charges importantes auxquelles la structure doit résister ;
- Le pilotage des six vérins linéaires peut être réglé pour s'adapter à une large gamme de véhicules avec des massesmasses différentes ;
- L'IBDM est autonome et redondant, ce qui permet, en cas de panne, de permuter très vite du système primaire au système secondaire ;
- L'IBDM dispose d'un système de sauvegardesauvegarde supplémentaire (Safe mode) dans lequel la plateforme Stewart devient un amortisseur électromagnétique. Ce mode est prévu quand deux pannes consécutives ont lieu dans le système de contrôle, ou quand l'alimentation électrique du système IBDM est interrompue. Même en cas de panne électrique générale dans l'ISS, l'amarrage restera donc possible.
