Système d'amarrage sonde-cône

Unsystème d'amarrage sonde-côneest un dispositif d'accrochage mécanique desvéhicules spatiauxcomportant une partie mâle, appelée sonde, portée par le vaisseau manœuvrant et une partie femelle (le cône) portée par le vaisseau approché. Ses fonctions sont de guider dans la dernière phase d'approche le vaisseau arrivant, d'amortir les réactions des vaisseaux entrant en contact, puis de verrouiller l'accrochage.
Ce système d'amarrage est le système standard des vaisseaux spatiauxrusseset a été celui des vaisseaux duprogramme Apollo. Il existe d'autres systèmes tels que l'APASde lanavette spatiale américaine; leCBMutilisé par la partie non russe de la station spatiale et leLow Impact Docking Systemmis au point pour les nouveaux vaisseaux américains.
Le dispositif comprend une sonde extensible portée par le vaisseau qui effectue la manœuvre d'amarrage et un cône porté par le véhicule passif. Chaque pièce est située à l'extérieur du vaisseau au bout du tunnel fermé par uneécoutilleet au centre de l'anneau d'amarrage qui doit former la paroi et assurer l'étanchéité du passage ménagé entre les deux vaisseaux. Le véhicule actif doit manœuvrer de manière à emboiter la sonde dans le cône : celui-ci par sa forme assure le guidage final et amortit le mouvement du vaisseau manœuvrant jusqu'à son immobilisation. Lorsque la sonde est correctement engagée, des verrous s'enclenchent autour de la tête pour solidariser les vaisseaux puis la sonde est rétractée pour mettre en contact les anneaux d'amarrage qui créent un tunnel étanche après s'être verrouillés l'un à l'autre. Au cours du rapprochement, des dispositifs mécaniques corrigent les défauts d'alignement résiduels des deux vaisseaux. Après s'être assuré de l'étanchéité de la liaison par des moyens divers, les équipages des vaisseaux ouvrent les écoutilles de part et d'autre et retirent éventuellement une partie du dispositif sonde-cône pour libérer le tunnel et permettre la communication entre les vaisseaux.
Le système d'amarrage sonde-cônerussea été mis au point enUnion soviétiquedans les années 1960 et utilisé pour la première fois avec succès par le vaisseauSoyouzet la station spatialeSaliout 1, en1971. Depuis, il est devenu le système d'amarrage standard utilisé par les vaisseauxSoyouzetProgress, ainsi que lesstations spatiales, en particulier sur la partie russe de lastation spatiale internationale. Il est également utilisé par le vaisseau cargo européenATV, qui ravitaille la station spatiale internationale en s'amarrant au module russeZvezda. Le diamètre interne du passage ménagé par ce système est de 80cm.
La jonction entre deux vaisseaux est réalisée lorsque les anneaux d'amarrage des véhicules, qui formeront les parois du tunnel de circulation, viennent au contact en superposant parfaitement les mécanismes de verrouillage situés sur leur tranche (8 verrous) ainsi que les différentes liaisons et connexions : 4 prises mâle/femelle pour l'électricitéet l'informatiqueainsi que 2 canalisations, l'une mâle et l'autre femelle, pour les fluides (ergols). Pour atteindre cet objectif, le vaisseau actif doit s'approcher à vitesse réduite en s'alignant parfaitement avec le vaisseau cible et placer la sonde qu'il porte dans le cône porté par l'autre vaisseau.
Sur chaque vaisseau se trouve au centre de l'anneau d'amarrage une des deux moitiés du système d'amarrage :
Sur les vaisseaux russes, l'amarrage est une opération automatique avec possibilité de bascule en mode manuel en cas d'anomalie. L'opérateur peut être le centre de contrôle, le pilote (si le vaisseau emporte des passagers) ou une personne située dans la station spatiale qui dispose d'un poste de contrôle à distance. Le guidage est assuré par le systèmeKours, qui repose sur l'utilisation deradarset de réflecteurs. Le processus d'amarrage ne peut être amorcé que si des conditions d'alignement et de vitesse bien précises sont respectées. Pour l'ATV, qui utilise ce système pour s'amarrer au module Zvezda de la station spatiale internationale, les valeurs sont les suivantes:
La procédure d'amarrage est la suivante (cas de l'ATV):
La manœuvre de séparation nécessite de remettre le système de sonde en place. Les écoutilles sont refermées et le vide est effectué dans le tunnel entre les deux vaisseaux. Après libération des verrous, le mouvement de séparation est amorcé par des poussoirs montés sur ressort et situés sur la tranche des anneaux d'amarrage. Lorsque le vaisseau en mouvement a atteint une distance de sécurité (variable selon le poste d'amarrage), afin de limiter les risques de dommages ou de contamination par les produits de combustion issus des moteurs de manœuvre, la propulsion est utilisée pour l'éloigner. Si le système d'amarrage ne libère pas le vaisseau, différentes solutions de secours sont prévues. Si toutes échouent, un systèmepyrotechniquepermet au vaisseau de se séparer de son système d'amarrage.
Le système d'amarrage dit "drogue-and-probe" a également été mis au point au début des années 1960 pour permettre l'amarrage entre lemodule lunaire Apolloet levaisseau Apollo. Il comporte une sonde et un cône chacun fixé à l'extérieur d'un des deux vaisseaux dans l'anneau d'amarrage qui déborde de l'écoutille:
Avant la manœuvre d'amarrage, l'équipage du vaisseau portant la sonde la déploie en position allongée. Une fois que la tête de la sonde s'est verrouillée dans le cône, l'équipage du vaisseau portant la sonde déclenche sa rétraction : les anneaux d'amarrage des deux vaisseaux deviennent jointifs et douze verrous s'enclenchent alors automatiquement (ils peuvent être mis en place manuellement). Les équipages vérifient l'étanchéité du tunnel situé à l'extérieur des écoutilles puis ouvrent celles-ci avant de retirer le dispositif sonde-cône qui est rangé dans la cabine.
Plusieurs autres systèmes d'amarrage entre vaisseaux spatiaux ont été développés par la suite :