Station spatiale internationale - Définition

Historique

La station spatiale Skylab (1973-1979)

Skylab la première station spatiale américaine

La NASA amorce les premières réflexions sur un projet de station spatiale placée en orbite terrestre au début des années 1960. À cette époque elle prévoit la présence permanente d'un équipage de dix à vingt astronautes. Les utilisations envisagées sont multiples : laboratoire scientifique, observatoire astronomique, assemblage d'engins spatiaux, dépôts de pièces détachées et de matériel, station de ravitaillement en carburant, nœud et relais de transport.

De 1963 à 1966 le projet de station spatiale commence à se préciser : celle-ci doit utiliser le matériel développé pour le Programme Apollo. La NASA considère qu'une station spatiale occupée de manière permanente est la suite logique du programme Apollo au même titre que la navette spatiale et les missions habitées vers Mars. Mais la décrue des moyens financiers alloués à la NASA ne permet pas de financer ces trois projets. Le président américain Richard Nixon choisit de privilégier le développement de la navette spatiale. Néanmoins le 14 mai 1973, une station spatiale aux objectifs limités, Skylab, est lancée par une fusée Saturn V dont seuls les deux premiers étages sont actifs, le troisième constituant le corps de la station. La station n'est occupée que 6 mois. Le retard pris par le programme de la navette spatiale américaine, qui aurait pu permettre sa maintenance et la relève des équipages, ne permet pas de rehausser à temps l'orbite de la station : en 1979 la station inoccupée depuis plusieurs années, parvenue à une altitude trop basse, entame sa rentrée dans l'atmosphère terrestre et est détruite.

Naissance du projet (1985)

Proposition d'architecture de la station Freedom (NASA)

Au début des années 1970, l'URSS prend de l'avance dans le domaine des stations spatiales avec le programme Saliout (1971-1982) aux objectifs tout à la fois civil et militaire qui sera suivi par le développement de la station Mir (1986-2001) plus ambitieuse. Dans le contexte de compétition spatiale et de guerre froide caractérisant les relations entre les États-Unis et l'URSS de l'époque, le Président Ronald Reagan demande en avril 1983 à la NASA de lancer un projet de station spatiale dédiée à la recherche scientifique et occupée en permanence, puis annonce le 25 janvier 1984, au cours de son discours annuel sur l'état de l'Union, la volonté des États-Unis d'entreprendre sa construction en coopération avec d'autres pays. Le coût du projet est alors estimé à huit milliards de dollars.

La NASA identifie à l'époque 8 fonctions pouvant être remplies par la station spatiale :

• laboratoire spatial,
• observatoire permanent de la Terre et de l'espace,
• nœud de transport assurant le stationnement de charges utiles et de vaisseaux de transport et le lancement de ceux-ci vers leur destination finale,
• station service prenant en charge le ravitaillement en carburant et de maintenance d'engins spatiaux,
• chantier d'assemblage de structures de grande taille,
• usine permettant grâce à la présence de l'homme de développer l'utilisation commerciale de l'espace,
• lieu de stockage de charges utiles et de pièces de rechange,
• base de départ pour des missions lointaines.

Le 31 janvier 1985, l'Agence spatiale européenne (ESA) accepte de s'associer au projet, suivie par le Canada le 16 avril et le Japon le 9 mai de la même année.

Blocages budgétaires (1986-1997)

Le module Zvezda en cours de construction

Le 28 janvier 1986, la navette spatiale Challenger explose en vol. Tous les projets de vols habités de la NASA, dont celui de la station spatiale, sont gelés. En 1987, plusieurs études successives, menées par la NASA et le Conseil de la recherche américain, portent l'estimation du coût de la station à 13 milliards de dollars puis à 24,5 milliards de dollars. Le 16 juillet 1988, le Président Ronald Reagan baptise la station Freedom (« Liberté »). Au cours des années suivantes les études se suivent pour tenter de franchir l'opposition d'un Congrès peu convaincu par le projet, mais la station n'obtient pas le feu vert des décideurs. En 1993, 11,4 milliards de $ avaient été dépensés en études et pas le moindre composant n'avait été produit. Le Président Bill Clinton, qui vient d'être élu dans un contexte budgétaire national difficile, demande à la NASA, en février, de revoir à nouveau sa copie. La nouvelle épure, baptisée Alpha, abandonne un grand nombre de fonctionnalités (régénération de l'environnement, modules servant de liaison, poutre raccourcie, sas simplifié) sans parvenir à respecter le budget butoir fixé par le président.

La Russie entre dans le programme (1993)

Au début des années 1990, l'éclatement de l'URSS, puis l'effondrement économique de la Russie modifient le contexte qui avait vu naitre le projet Freedom. Les dirigeants américains craignent alors que les compétences des techniciens très qualifiés mais désormais désœuvrés de l'industrie spatiale des pays de la CEI (le budget spatial russe 1993 est égal à 10% de celui de 1989) contribuent à la prolifération de missiles balistiques nucléaires dans des pays hostiles. Clinton veut faire de la coopération dans le domaine spatial le symbole de la nouvelle relation qui s'est établi entre les États-Unis et une Russie pacifiée. En quelques mois un accord est mis au point : fin 1993 la Russie devient un acteur majeur du programme. L'agence spatiale russe va fournir quatre modules pressurisés tandis que ses vaisseaux participeront au ravitaillement et à la relève des équipages. La nouvelle mouture de la station spatiale comporte deux sous-ensembles : la partie américaine héritée du projet Freedom et la partie russe basée sur Mir-2 successeur prévu de Mir.

Un accord de coopération spatial entre les États-Unis et la Russie avait été signé fin 1992 par les présidents George Bush et Boris Eltsine : des astronautes américains pourraient effectuer des séjours de longue durée dans la station Mir. La NASA, qui met en application l'accord comme une répétition des vols vers la future station spatiale, règle 400 millions de dollars de coût de séjour à l'agence spatiale russe. Plusieurs missions se succèdent entre 1995 et 1998 au cours desquelles onze astronautes américains passent 975 jours à bord de la station Mir vieillissante. À neuf reprises, les navettes spatiales américaines ravitaillent la station Mir et assurent la relève des équipages. Le 13 juin 1995 le coût d'exploitation de la station Alpha est réévalué à 93,9 milliards de dollars, dont 50,5 milliards de dollars pour les vols de navettes.

Lancement de la construction (1998)

Le module Zarya embryon de la station spatiale

Finalement en 1998 la construction de la station est décidée au cours d'une réunion qui se tient à Washington. Désormais seize nations y participent : les États-Unis, onze États européens, le Canada, le Japon, le Brésil, la Russie.

Pour permettre l'intégration de la Russie dans le programme, la NASA décide que la station sera placée sur une orbite d'inclinaison 51,6 ° permettant aux vaisseaux Soyouz et Progress, aux capacités de manœuvre limitées, de desservir la station spatiale sans changer de plan d'orbite. Les navettes spatiales qui partent du centre spatial Kennedy (inclinaison 28,5 °) doivent par contre changer de plan d'orbite ce qui réduit leur capacité d'emport de 6 tonnes. L'inclinaison élevée présente un avantage pour les travaux relevant de l'observation de la Terre : la superficie de la Terre survolée est augmentée de 75% et couvre 95% des zones habitées par rapport à l'inclinaison optimale pour les navettes. La dénomination Alpha est progressivement abandonnée fin 2001, la Russie considérant Mir comme la première vraie station spatiale, pour celui plus consensuel pour les 16 pays participant d'International Space Station (ISS - ou en français « Station spatiale internationale »),.

L'assemblage de la station (1998-2011)

L'assemblage en orbite de la station spatiale internationale est un processus long car le lancement des 400 tonnes de la station va nécessiter une quarantaine de vols de la navette spatiale américaine et quelques vols des lanceurs russes qui seront interrompus longuement à deux reprises à la suite de défaillances techniques. En novembre 1998 le lancement du module russe Zarya par une fusée Proton inaugure l'assemblage de la station. Le mois suivant la navette spatiale américaine lance à son tour le module Unity de la NASA. Mais, quelques mois plus tard, un échec de la fusée Proton, chargé de lancer le module russe Zvezda, gèle les opérations durant un an et demi. Ce module qui permet, l'hébergement du premier équipage permanent, l'expédition 1, est finalement lancé en juillet 2000. La station sera désormais occupée de manière ininterrompue par un équipage mixte américano-russe de trois personnes avec ponctuellement des membres des autres pays participants. Russes et américains prennent le commandement à tour de rôle. L'accident de la navette spatiale Columbia en 2003 cloue les navettes au sol et interrompt de nouveau l'assemblage de la station de février 2003 à juillet 2005. Durant cette période, la station spatiale, qui ne reçoit plus assez de ravitaillement, est placée en mode « survie » avec un équipage ramené à 2 personnes, une orbite dégradée et une maintenance différée. Les vols de la navette reprennent en juillet 2005 (mission STS-114) mais en octobre 2005 la NASA annonce qu'elle compte retirer du service la navette spatiale en 2011. La NASA doit achever le montage de la station avec les dix-huit vols disponibles. Cette décision soulève un redoutable problème logistique pour le futur car les moyens de transport restants ne suffiront pas à transporter le tonnage de fret nécessaire. La NASA lance en 2006 le programme COTS qui confie à des entrepreneurs privés le soin d'assurer le ravitaillement manquant. En juillet 2006 l'équipage permanent repasse à 3 personnes avec l'arrivée de Thomas Reiter premier astronaute européen. L'installation des nouveaux modules et d'équipements comme le système de support de vie américain permet à l'équipage permanent de passer à 6 personnes en juillet 2009 avec l'expédition 20.

Au cours des années 2000, les problèmes budgétaires vont entraîner l'abandon de composants importants. La Russie, mal relevée de la crise économique, renonce à un vrai laboratoire spatial (2007) alors que la conception initiale en prévoyait trois, puis deux de ces modules, qui devaient être amarrés au Module d'amarrage universel (UDM) qui lui-même ne sera pas lancé. Elle abandonne également la réalisation d'un module de production d'électricité qui aurait permis de rendre la partie russe autonome sur le plan énergétique. Du côté de la NASA, c'est l'explosion des budgets prévisionnels qui entraîne des arbitrages sévères : le CRV, un véhicule permettant d'évacuer l'équipage en cas de sinistre, trop coûteux (3 milliards de $) est abandonné en 2002. Il sera remplacé par des vaisseaux Soyouz amarrés en permanence à la station. La construction du module d'habitation, qui devait fournir un espace dédié à l'équipage, comportant douche salle de repas et de détente ainsi que compartiments individuels, est arrêté alors que la coque pressurisée était achevée (2006) ; un module scientifique construit par le Japon qui devait héberger une centrifugeuse de 2,5 mètres de diamètre, équipement jugé pourtant essentiel par la communauté scientifique, est annulé en 2005. Les États-Unis renoncent également au développement du Module de propulsion qui devait permettre de rehausser périodiquement l'orbite de la station.

Fin 2009 la station spatiale comporte 11 modules pressurisés et l'assemblage des composants non pressurisés est pratiquement achevé. D'ici son achèvement en 2011 la station doit recevoir 3 modules pressurisés, 2 palettes destinées à accueillir des expériences scientifiques, le Bras télémanipulateur européen et le spectromètre magnétique alpha.