Les Tests Environnementaux sont terminés!

L’achèvement d’une dernière série d’essais a démontré que le JWST pouvait maintenant survivre à toutes les conditions difficiles associées à un lancement d’une fusée dans l’espace.

Ces tests – appelés essais « acoustiques » et de «vibrations sinusoïdales» (VC) – ont confirmé que l’ensemble de l’observatoire tout entier supportera le bruit assourdissant, les secousses, et les vibrations qu’il ressentira au décollage. La NASA a œuvré soigneusement avec ses partenaires internationaux pour reproduire d’une manière précise l’environnement du JWST tel qu’il sera lors du lancement et lorsqu’il opérera en orbite.

Bien que chaque composant du télescope ait été rigoureusement testé au cours du développement, démontrer que toute la structure de vol est capable de passer en toute sécurité les conditions d’un lancement est une réalisation importante pour la mission. Réalisés dans deux installations distinctes du Parc Spatial de Northrop Grumman à Redondo Beach, en Californie, ces essais représentaient les deux derniers d’une longue série de tests environnementaux avant que le JWST ne soit expédié en Guyane française pour le lancement.


Pour la toute première fois, les équipes responsables des essais à Northrop Grumman à Redondo Beach, en Californie, ont soigneusement soulevé le JWST entièrement assemblé pour le préparer à son transport vers les installations d’essais acoustiques et sinusoïdaux situés à proximité. (Crédits : NASA/Chris Gunn)

« La réussite des essais environnementaux de notre observatoire représente une étape monumentale dans la marche vers le lancement. Les essais environnementaux démontrent la capacité du JWST à survivre à la montée de la fusée vers l’espace, qui est la partie la plus violente de son voyage jusqu’à son orbite à environ un million et demi de kilomètres de la terre. Le groupe multinational de personnes responsables de l’exécution du test acoustique et vibratoire est composé d’un groupe exceptionnel et dévoué de personnes qui sont typiques de toute l’équipe du JWST ».

Bill Ochs, chef de projet JWST pour le Centre de vol spatial Goddard (GSFC) de la NASA à Greenbelt, au Maryland

Pour effectuer ces essais, la première chose à faire fut d’encapsuler le télescope dans une salle blanche mobile conçue pour le protéger du monde extérieur. Les techniciens l’ont ensuite précautionneusement guidé vers une chambre de test acoustique à proximité, où il a été intentionnellement « bombardé » par des niveaux de pression acoustique supérieurs à 140 décibels, avec un spectre accordé à la signature spécifique de la fusée Ariane 5 qui le pilotera dans l’espace. Au cours des tests, près de 600 canaux individuels transmettaient les mesures de la vibration en un point donné : ces mesures ont été soigneusement observées et enregistrées. En fait, les essais acoustiques et de vibrations typiques n’utilisent en général que 100 canaux, mais la taille et la forme complexe du JWST ont exigé beaucoup plus de mesures pour assurer leur succès. Les données ont ensuite fait l’objet d’une analyse en profondeur, qui s’est soldée par un succès complet.

À la fin de ses derniers tests acoustiques, le JWST a de nouveau été emballé et transporté dans une installation distincte pour simuler les vibrations à basse fréquence qui se produisent au décollage. À l’intérieur, l’observatoire a été placé sur une table spécialisée, qui peut vibrer avec des accélérations verticales et horizontales précises. Alors que les essais acoustiques simulent la dynamique à haute fréquence du lancement, les essais de vibration couvrent les fréquences inférieures qui seront expérimentées. Avec la combinaison des deux, tout l’environnement mécanique que l’observatoire connaîtra lors du lancement est pris en compte.

Les tests VC consistent à soumettre l’observatoire complet à une entrée sinusoïdale balayée sur une gamme étendue de fréquences (généralement de 5 à 100 Hz) caractéristiques de l’environnement du lancement à basse fréquence. Cette méthode d’essai est utilisée à diverses fins sur tout modèle structurel, mais principalement sur des modèles de vol. Les niveaux de fréquence sont dérivés des données de vol mesurées ou basés sur les niveaux d’accélération d’interface de l’analyse des charges couplées (CLA). Un taux de balayage logarithmique est généralement utilisé pour exciter un intervalle de temps constant par bande passante pour le test (par exemple, 2 ou 4 octaves/min), qui est destiné à simuler les événements sinusoïdaux et transitoires soutenus qui se produisent pendant le lancement.

Il est important de réaliser que pour déplacer en toute sécurité le JWST entre les diverses  installations où se déroulent les essais, les ingénieurs l’enferment dans une salle blanche mobile spéciale souvent appelée « capot en coquille ». Le télescope se traîne littéralement ensuite entre les bâtiments, ce qui peut prendre des heures et nécessite de soulever des lignes téléphoniques pour lui permettre de passer en dessous. Voir ici le déroulement de cette délicate manœuvre. (Crédits : Centre de vol spatial Goddard de la NASA)

« L’équipe responsable des tests est un consortium international d’experts en dynamique structurale. Ce sont les principaux ingénieurs de chaque pièce de matériel de l’observatoire. Les membres de l’équipe sont répartis aux États-Unis et en Europe, sur 9 fuseaux horaires ! Ils sont extrêmement dévoués au soutien des essais, et délivrent leur expertise à toutes les heures et tous les jours. Grâce au dévouement de l’équipe, à son travail acharné et à la pure excitation de participer à ce test complexe, ce fut un franc succès! Je connais ces personnes depuis de nombreuses années et ce fut un honneur de travailler avec chacune d’entre elles. »

Sandra Irish, ingénieur responsable des structures de systèmes mécaniques du JWST pour le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, au Maryland.

Il est maintenant prévu de procéder aux derniers déploiements complets des emblématiques miroir primaire et écran solaire, qui seront suivis d’une évaluation complète des systèmes, avant que l’observatoire ne soit encapsulé dans un conteneur d’expédition spécialisé pour le transport de l’observatoire vers l’Amérique du Sud. Le déploiement du JWST après l’expérience de la simulation d’un environnement de lancement est le meilleur moyen de reproduire la véritable série d’événements que l’observatoire vivra pendant le lancement, et lors de l’exécution de sa séquence complexe de déploiement dans l’espace. Une première analyse suggère que l’observatoire a subi avec succès tous les essais acoustiques et vibratoires à son niveau, mais la vérification complète de la navigabilité aura lieu après que ces essais finaux de déploiement se seront déroulés avec succès.

Les ingénieurs et les techniciens continuent de suivre les procédures de sécurité personnelle renforcées en raison de la situation liée à la COVID-19, qui entraîne des répercussions importantes et des perturbations à l’échelle mondiale. L’équipe a repris presque toutes ses activités et se prépare maintenant pour la phase finale des essais avant l’expédition au site de lancement, Kourou, en Guyane Française.

[D’après le communiqué de presse de la NASA du 6 octobre 2020, que l’on peut consulter ici (en Anglais) ]

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