Zones affectées

        Suite à l'analyse des photographies prises du réservoir externe après sa séparation de l'orbiteur lors de plusieurs missions précédentes, il fut déterminé d'où provenaient les débris de mousse isolante se détachant du réservoir. Ces débris, de taille variable, ont fréquemment endommagé les tuiles sous la navette et ont fini par causer la perte de Columbia. La NASA a donc tout mis en oeuvre (on se demande pourquoi elle ne l'a pas fait avant) pour éliminer ou contrôler la production de débris de mousse. Les vols futurs seront donc beaucoup plus sécuritaires sur cet aspect.

        Cinq zones ont été répertoriées (figure 1). Celle qui a mené à la destruction de Columbia est constituée des deux rampes aérodynamiques recouvrant les attaches inférieures du bipied supportant la navette sur le réservoir externe. Ces rampes ont été éliminées et remplacées par des éléments chauffants qui préviendront la formation de glace (figure 2).
 

        Un autre endroit produisant de la glace susceptible de se détacher en vol est la zone du soufflet supérieur de la conduite d'oxygène liquide. Il y a au total 3 soufflets qui permettent la contraction ou la dilatation thermique de la conduite sans la tordre. Chacun est recouvert d'une enveloppe enduite d'isolant pulvérisé, mais une ouverture sur la circonférence à la base de l'enveloppe (voir l'image supérieure de la figure 3) permet à de la vapeur d'eau contenue dans l'air de se solidifier au contact de la conduite et créer des accumulations de glace. Le soufflet supérieur étant celui qui risque le plus de libérer des glaçons néfastes pour les tuiles de la navette, il fut décidé de le modifier. Les scénarios étudiés pour palier au problème sont illustrés à la figure 3. Finalement, le concept retenu (figure 4) fut la bordure d'égouttement à laquelle on a ajouté un remplissage de la cavité du soufflet avec un système de retenue.

La structure inter-réservoirs

        Une troisième zone à problème était la jonction entre le réservoir d'hydrogène liquide et la structure le reliant au réservoir d'oxygène liquide. La très basse température de l'hydrogène liquide (-253°C) provoque une liquéfaction de l'azote gazeux contenu dans l'air ambiant dans les cavités de la structure du réservoir (joints, vides autour des boulons, vides dans la mousse isolante, etc.). De la glace peut donc se former dans ces vides, surtout dans la mousse, qui se vaporisera de façon explosive lors de l'ascension à cause du réchauffement provoqué par le frottement aérodynamique. Des fragments de mousse du réservoir se sont détachés de cette manière.

        Cette zone est représentée par les bandes rouge et roses dans l'image ci-dessous. La bande rouge montre la zone qui fut initialement déterminée comme étant dangereuse pour la navette. Par la suite, des simulations informatiques plus poussées ont convaincu les ingénieurs d'étendre cette zone à risque aux bandes roses, couvrant ainsi un angle de 112° de part et d'autre de l'axe central de l'orbiteur. (Note : Dans la figure, l'acronyme PAP désigne les propulseurs d'appoint à poudre.)

Nouvelle procédure d'application de mousse

        Pour corriger la situation, il fut d'abord décidé d'inverser le sens des boulons retenant les épaulements des deux structures métalliques. Comme la partie filetée du boulon avec son écrou et rondelle comportaient de nombreux petits espaces vides, il fallut les placer du côté le plus chaud de l'extérieur du réservoir, soit du côté de la structure inter-réservoir (figure ci-dessous).

        La mousse isolante pouvait ensuite être vaporisée, mais d'une façon différente (figure ci-dessous). On doit d'abord remplir les cavités des lisses renforçant la structure. Pour ce faire, une mousse est injectée à l'aide d'un moule dans les espaces vides. Une fois la mousse durcie, les moules sont enlevés et on vaporise la partie supérieure de la structure du joint. La partie inférieure est vaporisée en dernier, puis on usine la mousse durcie pour lui donner sa forme aérodynamique.

Les rampes aérodynamiques

        Les deux zones restantes sont les rampes aérodynamiques bordant les chemins de câbles parcourant le réservoir externe. Ces rampes ont pour but de diminuer les efforts aérodynamiques subis par ces structures lors de l'ascension. Comme elles ont bien performé durant les missions précédentes, la NASA ne les a pas éliminées mais étudie actuellement une façon de le faire. Le réservoir externe de la mission STS-114 comportera donc ces rampes, à la différence que le dernier 3 mètres de la rampe du réservoir d'hydrogène liquide a été éliminé pour permettre le travail sur la jonction avec la structure inter-réservoir.

Les résultats attendus

        Toutes ces mesures ont pour but de réduire la possibilité qu'un débris de mousse isolante se détache du réservoir et ont pour effet aussi de limiter la taille d'un éventuel débris. Des essais ont prouvé qu'un débris de mousse, pour être sans danger pour la protection tehrmique de la navette, ne doit pas peser plus de 14 grammes. Les prévisions faites suite aux modifications apportées au réservoir fixent à 4 grammes la masse maximale d'un débris s'en détachant. Reste à vérifier ce qu'il adviendra en vol. C'est pourquoi la prise d'images détaillées est primordiale pour établir avec certitude si les efforts de la NASA ont été couronnés de succès. C'est d'ailleurs le thème de la section suivante.
 

Mise à jour du 6 avril 2005

        La photo ci-dessous, prise le 30 mars, nous montre la zone du réservoir externe près d'une des jambes du bipied, telle qu'elle apparaît sur le réservoir de la mission STS-114. On y remarque les zones de mousse plus pâle qui sont les endroits où la mousse d'origine a été remplacée. On y distingue la zone rectangulaire où se trouvait l'ancienne rampe aérodynamique au point d'ancrage du bipied (pièce argentée). On voit aussi la jonction de la structure inter-réservoirs suite au changemetn de méthode d'application de mousse, telle que décrite plus haut.
 

Dernière mise à jour de cette page : 6 avril 2005 à 02:40 UTC

Auteur : Daniel Deak
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