Récemment, un prototype de module gonflable de station spatiale construit par Sierra Space a explosé violemment sur un banc d’essai du Marshall Space Flight Center de la NASA en Alabama. Dans des circonstances normales, ce serait une mauvaise chose. Mais dans ce cas, Sierra avait hâte de faire exploser son œuvre. En fait, il y a eu une certaine déception lorsqu’il n’a pas explosé lors d’un précédent test.
En effet, l’équipe de Sierra cherchait à déterminer la pression de rupture ultime de son module LIFE (Large Integrated Flexible Environment) de 8,2 mètres (26,9 pieds) de diamètre – une démonstration concrète de la quantité d’air pouvant être pompée dans la structure en expansion avant ça a bouclé. La NASA leur a recommandé de tirer à un peu moins de 61 PSI, ce qui serait quatre fois la pression opérationnelle attendue pour un module d’habitat avec équipage.
Au moment où le prototype LIFE à grande échelle s’est déchiré, il avait une pression interne de 77 PSI. Jusqu’à présent, les résultats semblent extrêmement prometteurs, mais Sierra devra répéter le test au moins deux fois supplémentaires pour s’assurer que ses matériaux et ses techniques de construction peuvent résister aux rigueurs des vols spatiaux.
Sierra vise au plus tôt 2026 pour un test dans l’espace, mais même s’ils fixent la date (une perspective toujours douteuse pour les projets aérospatiaux de pointe), ils auront encore environ 20 ans de retard pour la fête. Même si l’idée des stations spatiales gonflables peut sembler futuriste, la NASA a commencé à expérimenter le concept de modules d’habitat extensibles dans les années 1990, et des exemples pratiques ont été lancés en orbite au début des années 2000.
NASA TransHab
Alors que la NASA finalisait les plans de ce que nous appelons aujourd’hui la Station spatiale internationale, il était entendu que la plupart des composants du complexe en orbite devraient tenir dans la soute de la navette spatiale. En pratique, cela signifiait que les modules de la station devraient être de forme largement cylindrique et ne pas dépasser environ 18 m (60 pi). Ces paramètres à eux seuls n’étaient pas particulièrement difficiles à contourner, car les précédentes stations spatiales des États-Unis et de l’Union soviétique étaient confrontées à des limitations similaires de la part de leurs lanceurs respectifs. Le problème était que la soute de la navette ne mesurait que 4,6 m (15 pi) de largeur.
Bien que cela permette des modules légèrement plus larges que ceux utilisés jusqu’à présent pour Mir, il s’agissait d’un déclassement considérable par rapport au module « Orbital Workshop » de Skylab de 6,6 m (21,6 pieds) de diamètre. Considérant cela comme un problème potentiel à long terme, les ingénieurs de la NASA se sont tournés vers une idée initialement conçue pour une mission théorique sur Mars : un module d’habitat gonflable qui pourrait être emballé dans la soute de la navette, puis étendu jusqu’à sa taille finale de 8 m (26 pi) une fois en orbite et rempli d’air.
Le module proposé, connu sous le nom de TransHab, devait être divisé en plusieurs ponts offrant des espaces de vie et de travail aux astronautes ainsi qu’un grand espace de stockage. Il y aurait eu six cabines individuelles pour l’équipage, une zone d’entraînement dédiée, des installations médicales, une cuisine entièrement équipée et une grande table de carré pouvant être utilisée pour des réunions à tous ou des repas de groupe.
Malheureusement, en raison de retards et de dépassements de coûts dans le programme global de la Station spatiale internationale, la NASA a reçu l’ordre d’arrêter la R&D sur des modules gonflables comme TransHab en 2000. La construction a plutôt commencé sur un module d’habitation plus simpliste qui pourrait s’insérer à l’intérieur de la navette, mais ironiquement, cela aussi a finalement été annulé.
Même aujourd’hui, il n’existe pas de module « habitat » officiel sur l’ISS : les installations permettant de dormir, de manger et de faire de l’exercice sont réparties dans toute la Station.
Bigelow Aérospatiale
Alors que la résolution 1654 de la Chambre des représentants interdisait à la NASA de travailler sur ses propres modules gonflables de station, le projet de loi incluait un libellé stipulant que l’agence spatiale pourrait louer un tel module s’il était construit par l’industrie privée. Ayant entendu parler de l’annulation de TransHab, l’entrepreneur Robert Bigelow a contacté l’agence spatiale et a pu obtenir les droits nécessaires pour commercialiser les recherches déjà menées sur les modules gonflables par l’intermédiaire de sa société Bigelow Aerospace.
Le développement de TransHab était en grande partie conceptuel à ce stade, et Bigelow Aerospace a passé les années suivantes à prendre les idées de la NASA et à les transformer en un article de test pratique. L’une des améliorations apportées a été l’ajout de Vectran à la structure gonflable. Deux fois plus résistante que le Kevlar, cette fibre fabriquée est filée à partir d’un polymère à cristaux liquides et avait déjà été utilisée dans l’airbag, ce qui permettait Éclaireur atterrir en toute sécurité sur Mars en 1997.
Genèse I
En 2006, Bigelow Aerospace avait développé le concept original de la NASA au point qu’elle était prête à lancer un prototype fonctionnel.
Le Genèse I Le module avait une longueur de 4,40 m (14,4 pi) et s’étendait de son diamètre d’origine de 1,60 m (5 pi 3 po) au lancement à 2,54 m (8 pi 4 po) au cours d’une opération qui a pris environ 10 secondes. Ses panneaux solaires alimentaient les systèmes de diagnostic embarqués et plus d’une douzaine de caméras qui enregistraient le gonflage depuis l’intérieur et l’extérieur du module.
Conçu pour fonctionner pendant six mois, le Genèse I Le module a transmis des données à Bigelow Aerospace pendant deux ans et demi avant de finalement s’éteindre. Même si les systèmes embarqués ont cessé de transmettre des données utiles, la structure elle-même est restée complètement intacte, sans aucun signe de perte de pression ou autre dégradation.
Actuellement, Genèse I reste sur une orbite stable de 463 x 471 km (287 x 292 milles) à une inclinaison de 64,5° et est catalogué sous les noms NORAD 9252 et COSPAR 2006-029A.
Genèse II
Suite au succès de son premier module prototype, Bigelow Aerospace a lancé Genèse II un an plus tard, en 2007. Ce deuxième module était en grande partie identique d’un point de vue externe et mécanique, mais ajoutait encore plus de caméras, des roues de réaction qui permettaient au module de mieux s’orienter dans l’espace, un système de gonflage de gaz amélioré et une suite de capteurs améliorée.
Comme son prédécesseur, Genesis II a transmis des données pendant plus de deux ans et reste sur une orbite très similaire de 452 x 505 km (280 x 314 miles). Il est catalogué sous les numéros NORAD 31789 et COSPAR 2007-028A.
Module d’activité extensible Bigelow (BEAM)
Après près d’une décennie de développement, Bigelow Aerospace a finalement fourni à la NASA un module gonflable pour l’ISS en 2016. L’agence spatiale a payé 17,8 millions de dollars pour le module et il a été livré à la Station dans le coffre non pressurisé d’un SpaceX Dragon. De là, le bras robotique Canadarm2 a été utilisé pour attacher BEAM au port arrière du Tranquillité module.
Contrairement au jumeau Genèse modules, BEAM pourrait augmenter à la fois sa longueur et son diamètre. Une fois emballé dans le coffre du Dragon, il mesurait 2,16 m (7 pi 1 po) de long et 2,36 m (7 pi 9 po) de diamètre. Après un processus d’expansion qui a duré sept heures, il mesurait 4,01 m (13,2 pi) de long et un diamètre de 3,23 m (10,6 pi).
Un module gonflable entièrement développé aurait inclus des accessoires et des équipements internes, mais étant un article de test, l’intérieur de BEAM n’était essentiellement qu’un espace ouvert. Après avoir surveillé le module pendant un an, il a été décidé de l’utiliser pour le stockage et l’intérieur du BEAM a été équipé de sacs en tissu. Suite à une évaluation technique en 2019, la NASA a décidé que le module resterait attaché à l’ISS au moins jusqu’en 2028.
Malheureusement, Bigelow Aerospace a licencié tous ses employés en mars 2020 et l’entreprise a entièrement suspendu ses activités en 2021. Bien qu’aucune annonce officielle n’ait jamais été faite, l’entreprise est désormais considérée comme disparue.
Espace Sierra
Avec Bigelow Aerospace hors course, Sierra Space est devenu le nouveau leader de l’industrie des structures extensibles destinées à l’espace. Séparée de Sierra Nevada Corporation en 2021, la société se concentre principalement sur le développement non seulement du module Large Integrated Flexible Environment (LIFE), mais également de l’avion spatial Dream Chaser. L’objectif final est l’intégration verticale – le Dream Chaser amenant l’équipage et le fret vers une station spatiale composée de modules LIFE.
La technologie gonflable multicouche de Sierra comprend une « couche de retenue » Vectran qui, selon la société, rend ses modules plus durs que l’acier une fois complètement gonflés. Ils ont également développé un moyen de placer des ouvertures, telles que des fenêtres ou des sas, dans les parois gonflables du module tout en dépassant les pressions nominales requises pour la certification par la NASA. Cette capacité promet d’étendre considérablement les fonctionnalités potentielles des modules gonflables, qui auparavant n’étaient conçus qu’avec des ouvertures à chaque extrémité de la structure cylindrique.
Le module que Sierra Space a récemment testé de manière destructive était un prototype grandeur nature de ce que l’entreprise appelle LIFE 1.0 : une structure avec un volume gonflé de 300 m³, 6 m (19,6 pi) de long et 9 m (29,5 pi) de diamètre. , et peut être lancé dans un carénage de charge utile standard de 5 m (16,4 pi). Cela le rendrait compatible avec des fusées telles que le SpaceX Falcon 9 et le nouveau Vulcan de United Launch Alliance.
La prochaine évolution sera LIFE 2.0, qui doublera la longueur du module à 12 m (39,3 ft) pour atteindre un volume gonflé de 600 m³ tout en conservant le même diamètre pour rester compatible avec les lanceurs actuels. Sierra Space a également des projets à long terme pour un LIFE 3.0, un module massif de 1 440 m³ qui aurait un volume utilisable supérieur à celui de l’ensemble de la Station spatiale internationale. Avec une longueur de 16,2 m (53 pi), un diamètre gonflé de 11 m (36 pi) et un diamètre emballé de 7 m (23 pi), la mise en orbite de LIFE 3.0 nécessiterait un lanceur de nouvelle génération tel que celui de la NASA. SLS Block 1B Cargo, le SpaceX Starship ou le New Glen de Blue Origin.
Prochaines étapes
Selon le communiqué de Sierra Space, 2024 sera une année chargée. Il y aura plusieurs autres tests, avec des articles à grande échelle et à petite échelle, et ils travailleront également sur les couches de débris orbitaux micrométéoroïdes (MMOD) qui seront essentielles pour protéger le module des impacts inévitables qui en découleront. vol spatial de longue durée.
Quant à la première application pratique de la technologie, Sierra Space et Blue Origin travaillent ensemble pour développer la station spatiale commerciale Orbital Reef, qui devrait avoir au moins un module LIFE dans sa configuration de base. La NASA a accordé 130 millions de dollars au projet Orbital Reef en décembre 2021, dans le but de le rendre opérationnel au moment où la Station spatiale internationale sera mise hors service, ce qui est actuellement prévu pour 2030.
Même s’il semble que cela ne se produira pas sur l’ISS, avec un peu de chance, le rêve de la NASA de voir des astronautes vivre et travailler dans une station spatiale gonflable pourrait enfin devenir réalité avant la fin de la décennie.
