Brevet FR2498156A1 — publié le 19820723

L'invention concerne un dispositif pour réaliser des expériences de base en état d'apesanteur sur une orbite terrestre, telles que celles réalisées jusqu'à maintenant dans des cas isolés dans ce que l'on appelle des laboratoires spaciaux par un équipage astronautique. Il est connu que de nombreux processus de nature physique, chimique ou biologique, se déroulent d'une autre manière dans les conditions d'apesanteur que dans les conditions impoeées sur la surface de la terre par la gravitation. C'est ainsi que, par exemple, dans le domaine de la chimie, des réactions se dérouleront, au moins partiellement, d'une autre manière lorsque les participants à la réaction, notamment s'ils présentent des densités différentes, ne sont pas soumis à la gravitation qui entraîne des phénomènes de ségrégation. Il en va de môme pour de nombreux processus de nature physique. Bn outre, il est connu pour une part et prévisible pour une autre part, que les processus biologiques se trouvent, en état d'apesanteur, confrontés également à d'autres conditions et aboutissent en conséquence également à d'autres résultats. Pour ces raisons, on a jusqu'à maintenant effectué dans une mesure limitée de telles recherches dans des labora- toires dits spatiaux, occupés par des astronautes ou des cos- monautes. En outre, de telles expérimentatiops ont été transportdes en tant que charge utile de fusée à l'altitude de quelques centaines de kilomètres, auquel cas lors du retour sur la terre en chute libre, elles ont été également soumises aux conditions de l'apesanteur pour un court laps de temps. Tandis que les expériences citées en premier lieu dans les laboratoires dits spatiaux étaient jusqu'à maintenant extraordinairement onéreuses, les expériences à l'aide de fusées d'altitude, qui étaient en soi beaucoup moins onéreuses, n'au- torisaient cependant que des expériences pendant des temps très courts. Pour pouvoir réaliser dans l'avenir ce type d'ex- périences de façon beaucoup plus économique, on a construit à *notre époque des véhicules spatiaux réutilisables servant de. porteurs pour des laboratoires spatiaux spécialement développés à cet effet, et à l'aide desquels même des expériences exigeant des périodes de temps très longues peuvent être réalisées sous là surveillance de savants. Certes, ces expérimentations sont 2498 1 56 encore relativement cooteuses, notamment lorsqu'il s'agit de recherches de base qui d'une part ne doiveait pas être incon- ditionnelAement effectuées sous surveillance humaine et qui, d'autre part, doivent etre réalisées sur de très longues périodes de temps. Il est en outre connu de transporter à l'aide de fusées qui seront elles-mêmes perdues, des satellites spé- cialement équipés sur des orbites à par.ir desquels les dispositifs prévus à bord de ces satellites peuvent accomplir leurs missions spéciales mLime sur de longues périodes de temps. A cet effet, ces satellites sont équipés de disposi-Ltfs d'alimentation en énergie, de dispositifs pour le réglage en position, pour la tiaison d'information etc.. qui permettent de maintenir pendant des années l'efficacité de ces satellites. Mais, juÈqk mainte- nant, ces *ellites n' ont toujours pu résoudre que des problèmes tout à fait spéciaux, et n' ont pas 6té utilisés pour la recherche de base. Le b'out de la présete invention est de créer un dispositif susceptible d'être place, par les systèmes de trans- port spatial actuellement en constraction, sur une orbite oh il sera en mesure d'effectuer de f ao-n autonome, même pendant de longues périodes de temps, des exp.ciences concernant la recherche fondamenutale. Pour permettre l'exploitation trs préecise de ces experiences par '.nzr,--'diaire de pssiilis offertes par la télémétrie, les modaul].es expérimentaux euxTmOms doivent être récupérables. Cela est possible corfo. .mt h l'invention, grace à un dispositif earactérisé en ce que il est constitué de dculx ités sceptibies d'.tre couplées ensem.ble, unités dont l'une, en trt c' tu.iti- opérationnelle est équipée de sous-sytèmes en sol e:ormnus, ncessaires pour le maintien prolongé sur une orbi.tc, et pr vus por l 'alimenrtation en courlant, le réglage en position, l'économie the2-;.ue, les liaisons d'in- formations, les mécanismes d'accostage rte... des dispositifs spéciaux nécessaires pour la réaliss.tion des experienres, tels que des dispositifs d'aliûenitation en énergie, des mécanismes de commande avec l'électronique qui ler est associées des dispositifs de mesure avec leurs electronique, des manipulateurs, etc... tandis que l'autre unité, entant qu'unité de transport est équipée de dispositifs pour permettre le transport du module expérimental et sa prise en charge à partir de l'unité opéra- tionnelle ou sa remise à cette unité de moyens d'entrainement, ainsi que de moyens de commande et d'accostage, grâce auxquels l'unité de transport est susceptible d'être couplée avec l'unité opérationnelle. Le dispositif conforme à l'invention présente par rapport au projet divulgué Jusqu'à ce jour, l'avantage qu'une partie importante du dispositif, à savoir l'unité opérationnelle, peut éventuellement toutefois seulement à des intervalles de temps très importants, être rappelée sur la surface de la terre à partir de son orbite. Grâce à l'utilisation d'une unité spé- ciale de transport pour le module expérimental proprement dit, et pour les dispositifs spéciaux nécessaires à ces expériences, il devient possible, avec une dépense considérablement réduite en ce qui concerne les charges à transporter sur orbite, de réaliser de façon en conséquence beaucoup plus économique, des expériences concernant la recherche fondamentale avec des durées dans le temps pouvant varier à volonté. Des sous-systèmes, connus en soi déjà depuis longtemps et qui servent de réglage de position, à l'alimentation en énergie, etc... peuvent alors être utilisée pour l'unité opérationnelle. Bgalement, les systèmes nécessaires pouf la liaison des deux unités partielles sont déjà connus et ne nécessitent pas de développement propre. Sur les dessins ci-Joints, est représenté un exemple d'un dispositif conforme à l'inveniont t - la figure 1 montre schématiquement les deux unités partielles du dispositif d'ensemble au cours d'un processua de rapprochement; - la figure 2 est une vue schématique de l'unité opérationnelle avec une répartition possible de la place dispo- nible; - la figure 3 est une vue également schématique de l'unité de transport. Sur la figure 1, l'unité opérationnelle 1 et l'unité de transport 2 sont schématiquement représentées avant le processus de couplage de ces deux unités. L'unité opération- nelle comporte dans ce cas deux panneaux solaires 3 et une installation d'antenne 6 qui, de façon connue en soi, servent à l'alimentation en énergie et à la liaison d'informations. Sur l'unité de transport 2 est rapporté un manipulateur 4 assurant le couplage des deux unités, tandis que des moyens de centrage a de l'unité de transport et 5b de l'unité opérationnelle assurent l'exactitude du couplage. L'unité opérationnelle 1 (figure 2) comporte au centre de son tube central 15, le dispositif de centrage 5b. les dispositifs spéciaux pour les différentes expériences de base sont disposés annulairement autour de ce tube central 15. Les espaces 8 sont alors utilisés par exemple pour une instal- lation de recherche sur les cristaux, les espaces 9 pour des expériences biologiques et médicales, l'espace 10 comporte une installation de chauffage à grandients, l'espace 11 une instal- lation de chauffage isotherme, l'espace 12 correspond aux dis- positifs pour la réception ou pour la transmission des informations par l'intermédiaire de l'antenne 6, dans l'espace 13 sont logées des réservoirs de propergol pour alimenter les dispositifs de réglage de position (non représentés), tandis que dans l'espace 14 peuvent être disposées des installations pour les recherches à hautes températires. r. fin, l'espace prévu pour loger les batteries d'alimentation en énergie, est désigné par 7. 4ur la figure 3 est représentée l'unité de transport 2 prévue pour être associée à une unité opérationnelle 1 selon la figure 2. Ici également, le dispositif de centrage 5Sa est disposé au centre du tube central 15a. Comme l'unité opéra- tionnelle 1 est susceptible d'être couplée à l'aide du manipu- lateur 4 et des dispositifs de centrage 5a, 5b avec l'unité de transport 2, la répartition des espaces pour les différents modules expérimentaux à transporter, est..bien entendu l'image dans un miroir de la disposition de l'unité opérationnelle 1. C'est ainsi que les espaces 8a sont utilisés pour le transport des modules expérimentaux destinés à des expériences de recherches sur les cristaux, les espaces 9a pour des expériences du domaine de la biologie et de la médecine, l'espace lOa pour des expériences devant être effectuées dans l'installation de chauffage à gradients 10 et l'espace lla pour des expériences devant être effectuées dans l'installation de chauffage isotherme 11. la référence 16 désigne l'installation de commande pour le manipu- lateur 4, tandis que dans l'espace 17 peuvent par exemple être logés des modules électroniques pour la commande du processus des installations de chauffage. Pour la mise en oeuvre du dispositif, les deux unités constituant celuici sont placées, au moyen d'un système ? N de transport spatial en soi connu, sur leur orbite prévu et y sont exposées. Cela s'effectue tout d'abord à l'aide du mani- pulateur prévu à bord du système de transport spatial. Les deux unités constituant le dispositif peuvent alors être déjà couplées ensemble lors du chargement du dispositif à bord du système de transport spatial, mais elles peuvent également être trans- portées isolément sur l'orbite et y être accouplées à l'aide de moyens prévus à cet effet à bord de l'unité opérationnelle ou bien de l'unité de transport. Le système de transport spatial peut ensuite revenir à la surface de la terre indépendamment du dispositif. Apres l'écoulement de la période de temps prévue pour l'expérimentation, les modules expérimentaux dans l'unité de transport sont ramenés par le véhicule spatial et sont remplaces au moyen d'une autre unité de transport équipés avec de nouvelles expérimentations, sans que de ce fait, l'unité opérationnelle doive également être ramenée à la surface de la terre. L'exploitation proprement dite des expériences de base peut alors être effectuée ensuite à la surface de la terre. Les masses à transporter à l'aide de ce dispositif sont dans tous les cas beaucoup plus réduites que celà n'est habituel dans le cas des procédés actuellement utilisées, avec une implication masse-coût réduite en conséquence. PENDICATI 0N 1 ) Dispositif pour la ré4aisation d'expériences de base en état d'apecanteur sur u-e orbite terresrre, dispositif caractérisé en ce qu'il est constitué de LeVx unités (1, 2),,. tibles d 'gtre couplées ónsemblS uritéa &nt l-Ane, tn t srt qu'unité opérationnelle (1), est écuipée de s s-système en soi connus, nécessaires pour l.e minthen prolongé ir unc orbite, et p'évus pco'r lialime-ntation en ocurant, le rgagce position, lî'coromie tbhe-mique, lez liaisons d'irormations -s mécanismes d'accostage, etc... des dispositifs spéciaux n6ces- saires pour la réalisation des eperiericez, tels que dee dispositifs d'alimentation en énergie, des mcanismez de com_,ande avec l'élec. tronique qui leur est associée, des dispositifs de mesure avec leur éle tronique, des mnuipulateurs etc... tandis que l'autre unite, en tant qu'u. nité it e rane'port 2) est équipée ds dispos.tifs5 pour permettre ie trasport du modulo expr4imental et ca prise en charge à partir de l uuité opêrationnelle (1) ou sa remise à cette uni.t, de moyens dI entraiemet, ainsi que de moyens de commande et d'aceosta-ge grace a:ils 2'unité de tansport est susceptible d'etie coup!ée avec! éu.. opérationnelle. ) D....... i i lx *.a revendication 1, carac- térisé en oe que les deux ur-t:US (1 2 présenternta mu-4no apro- ximativement l s m se dimens is e teiures 3r-) -oosiifi1eeIl'una des rvendicators 1 ou 2, caractérisé en ce que e -ystèmes et les....srositi. prévue dans les unités (1, 2) sonu div'osés alutour.. di' tube central remplissant reSectivement la partie m-dianc de ees unités. ) Dispositif slon2a revendication 3 crarc- térisé en ce que dans le tube centrcl ots placé un dipcsitif de centrage (5a, 5b) entrant en action lors du couplage des unités (1, 2). ) Dispositif selon i'1 me quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en oe qu'une unité de poussée est disposée dans la zone du tube central. 6 0) Dispositif selon l'une quelconque des rever- dications 1 A 5, caractéris6 en ce que l'&uité opérationnelle (1) et l'unité de transport (2) sont susceptibles d'être placées individuellement ou conjointement, par des systèmes de transport connus en soi., sur une orbite terrestre, oh elles sont susceptiblea d'être exposées et manipulées par des moyens connue en soi.