Columbus (Station spatiale internationale)

En 1982, Aeritalia (depuis Thales Alenia Space) et MBB-ERNO (anciennement DASA, depuis EADS Astrium), maîtres d'œuvre du Spacelab (qui est décidé en 1973), soumettent un système intégré purement européen, nommé Man Tended Free Flyer (MTFF) pouvant s'amarrer à la station spatiale Freedom ou à la station Mir pour des missions de 90 jours. Ce projet est dévoilé quelque temps avant que le Président des États-Unis Ronald Reagan ne propose à l'ESA de joindre le projet américain de la station spatiale Freedom qui devient, par la suite, la Station spatiale internationale. Le MTFF est également prévu pour être desservi deux fois par an, pour des durées de 12 à 15 jours. Sept de ces dessertes doivent être effectuées par la navette spatiale européenne Hermès, alors en cours de conception, son étude ayant commencé en 1977.

Le projet Columbus comprend alors :

• le laboratoire pressurisé Columbus APM (Attached Pressurized Module) attaché à Freedom ;
• le Columbus Man Tended Free Flyer (MTFF) ;
• la plate-forme européenne polaire PPF (Polar PlatForm).

À l'issue du Conseil des ministres européens de l'espace de novembre 1992 à Grenade, seuls le Columbus APM, modifié en Columbus Orbital Facility (COF) et la plate-forme polaire (donnant naissance à MetOp et ENVISAT) sont maintenus, le MTFF est abandonné en même temps que la navette Hermès qui doit le desservir.

Le module Columbus.

C'est en octobre 1995 que le Conseil ministériel de l'ESA approuve la participation de l'Europe à la Station spatiale internationale, à travers notamment la fourniture du laboratoire européen Columbus. L'année suivante un contrat de 658 millions d'euros lié à Columbus est signé avec le principal contractant allemand, DASA, qui par la suite est intégré à EADS Astrium[1].

De 1997 à 1998 la NASA et l'ESA travaillent ensemble pour se mettre d'accord sur les plans de conception de Columbus et son intégration à l'ISS. Le 8 octobre 1997 les deux agences signent un accord sur le lancement de Columbus qui est assuré par la NASA à bord de la navette spatiale américaine en échange de la fourniture par l'ESA de plusieurs éléments, à savoir le module Harmony et le Node 3[1]. En 1998, le Centre allemand d'opérations spatiales est choisi pour contrôler le laboratoire européen[1]. Une maquette grandeur nature est conçue et des essais sont réalisés en 2000 avec des astronautes pour voir si les sorties extravéhiculaires pour la manipulation des expériences externes sont possibles. En 2006, Columbus est transféré à la base de lancement en Floride.

Le lancement de Columbus est assuré par la navette spatiale Atlantis lors de sa mission STS-122. Originellement prévu pour le 6 décembre 2007, le lancement est une première fois repoussé au 9 décembre 2007. Finalement le lancement a lieu le 7 février 2008 et la fixation à la Station est assurée le 11 février 2008 grâce à la sortie extravéhiculaire de deux astronautes américains (Rex J. Walheim et Stanley G. Love), et grâce à la manœuvre du bras robotisé Canadarm 2 commandé par le français Léopold Eyharts.

• Le module Columbus
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  L'équipage de l'Expédition 21 dans le module Columbus.
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  Soichi Noguchi effectue une expérience de microgravité.
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  Kōichi Wakata effectue des travaux de maintenance sur un équipement du support vie installé dans le module Columbus.

Vue intérieure: le cosmonaute allemand Hans Schlegel durant la mise en service de Columbus.

Un volume de 23 m³ est dédié aux charges utiles, le laboratoire peut contenir dix armoires de charges utiles standardisés (ISPR pour International Standard Payload Racks) de type scientifiques d'une masse maximale de 998 kg chacun[2]. Quatre armoires se trouvent à l'avant, quatre à l'arrière et deux en haut. À cela s'ajoutent à l'extérieur du module, dans le vide spatial, quatre palettes scientifiques pour une masse maximale de 370 kg chacune[2]. La mise en place des expériences est assurée par le bras robotisé Canadarm 2[5].

Cinq équipements internes sont en place :

• Le Biolab, cette installation comprend des expériences sur des objets vivants : micro-organismes, cultures de cellules, plantes et petits insectes. Par exemple, l'expérience WAICO sur les plantes, est la première à être mise en œuvre. Elle va permettre entre autres, de démontrer l'effet de la pesanteur sur la croissance des racines d'une petite plante : Arabidopsis thaliana[6].
• L'équipement européen de modules de physiologie, il va permettre d'étudier les effets de l'impesanteur sur le corps humain et sur son système immunitaire.
• Le laboratoire en science des fluides, il permet d'étudier le comportement des métaux et des liquides légers ainsi que la fusion d'alliages et de semi-conducteurs.
• Le laboratoire modulaire pluridisciplinaire EDR (European Drawer Rack ou étagère à tiroir européen), des tiroirs vont pouvoir accueillir différentes expériences de disciplines diverses, dans des rangements standardisés.
• Le transporteur européen, il sert de rangement et de plan de travail.

Vue d'artiste des expériences externes SOLAR et EuTEF.

Dès l'installation de Columbus, deux charges utiles externes sont installées :

• SOLAR, qui étudie l'activité solaire et son impact sur le climat grâce à trois instruments :
  • SOLSPEC, pour les rayonnements allant des ultraviolets à l'infrarouge[7].
  • SOVIM, qui étudie l'irradiance du Soleil.
  • SOL-ACES, qui mesure l'ultraviolet lointain.
• European Technology Exposure Facility (EuTEF), qui comprend 9 dispositifs expérimentaux pour l'étude du comportement de divers matériaux dans l'environnement spatial. Parmi ceux-là, il est prévu une exposition de champignons et de lichen pendant 1 an et demi au rayonnement solaire pour étudier leurs capacités de survivabilité. Une autre expérience, de chimie appliquée à l'exobiologie, est aussi installée à l'extérieur de Columbus. Il s'agit de l'expérience PROCESS (autre lien). En exposant à l'environnement spatial et au rayonnement solaire différents composés organiques, son objectif est l'étude de la chimie organique des comètes, astéroïdes, ou encore de l'atmosphère de Titan (lune de Saturne) ou à la surface de Mars. Mieux comprendre la chimie de ces objets peut nous aider à comprendre comment la vie est apparue sur Terre et si elle peut aussi apparaître ailleurs.

• Harmony.
• Solar Monitoring Observatory : expérience scientifique accrochée à l'extérieur du module et fonctionne de 2008 à fin 2016.

• (fr) Présentation de Columbus sur le site d'EADS.
• (fr) Présentation d'une série d'expériences de chimie réalisée à l'extérieur de l'ISS.
• (en) Présentation de Columbus sur le site de l'ESA.
• (fr) Le cerveau de Columbus est né à Toulouse.
• (en) Présentation des expériences prévues sur Columbus (ESA).