Mir (station spatiale)

44° 15′ S 150° 24′ O / -44.25, -150.4

Mir (du russe : Мир signifiant « paix » et « monde ») était une station spatiale russe placée en orbite terrestre basse par l'Union soviétique. Mise en orbite le 19 février 1986 et détruite volontairement le 23 mars 2001, elle fut assemblée en orbite entre 1986 et 1996. Mir était la première station spatiale composée de plusieurs modules, possédait une masse supérieure à celle de n'importe quel satellite précédent et détenait le record du plus grand satellite artificiel en orbite autour de la Terre jusqu'à sa désorbitation le 21 mars 2001 (record aujourd'hui détenu par la Station spatiale internationale). Mir a servi de laboratoire de recherche en micropesanteur. Des équipages y ont mené des expériences en biologie, biologie humaine, physique, astronomie, météorologie et sur les systèmes spatiaux afin de développer les technologies nécessaires à l'occupation permanente de l'espace.

Mir fut la première station spatiale permettant l'exploitation spatiale habitée à long terme et était occupée par une série d'équipages effectuant des séjours de longue durée. Le programme Mir détenait le record de la plus longue présence humaine ininterrompue dans l'espace, de 3644 jours, jusqu'au 23 octobre 2010 (quand il a été dépassé par l'ISS)^[1], et il détient actuellement le record du plus long vol spatial d'un être humain sans interruption, de 437 jours et 18 heures, effectué par Valeri Polyakov. Mir a été occupée pendant un total de douze ans et demi durant ses quinze années d'existence. Elle pouvait accueillir un équipage résident de trois cosmonautes et plus lors de séjours de courte-durée.

Après le succès du programme Saliout, Mir représentait l’étape suivante du programme de station spatiale de l'Union soviétique. Le premier module de la station, connu sous le nom de module de base ou module central, a été lancé en 1986, et a été suivi par six autres modules, tous lancés par des fusées Proton (à l'exception du module d'amarrage, lancé par la navette spatiale Atlantis). Une fois terminée, la station se composait de sept modules pressurisés et de plusieurs autres éléments non pressurisés. L'énergie de la station était fournie par plusieurs panneaux photovoltaïques montés directement sur les modules. La station était maintenue à une orbite comprise entre 296 km et 421 km d'altitude et orbitait à une vitesse moyenne de 27 700 km/h, complétant 15,7 orbites par jour.

La station a été lancée par l'Union soviétique dans le cadre de ses efforts pour maintenir un avant-poste de recherche à long terme dans l'espace, et après l'effondrement de l'URSS, elle fut opérée par la nouvelle Agence spatiale fédérale russe (RKA). En conséquence, la grande majorité de l'équipage de la station était soviétique ou russe, mais, grâce à des collaborations internationales comme les programmes Intercosmos et Shuttle-Mir, la station a été rendue accessible aux astronautes nord-américains, européens, japonais et venant d'autres pays comme l'Inde ou la Slovaquie. Le coût du programme Mir a été estimé en 2001 par l'ancien directeur général de la RKA, Koptev Yuri, à 4,2 milliards de dollars sur toute la durée de vie de la station (y compris les opérations de développement, d'assemblage et d'orbitage)^[2]. La station était desservie par des vaisseaux spatiaux Soyouz et Progress ainsi que par les navettes spatiales américaines, après la dissolution de l'Union soviétique^[3].

Contexte

Origines

Le programme Mir débute le 17 février 1976 avec la signature d'un décret portant sur le développement d'une version améliorée des stations spatiales Saliout DOS-17K. À l'époque quatre stations spatiales Saliout avaient déjà été lancées depuis 1971, et trois autres l'ont été durant le développement de Mir. Il était prévu que le module de base de la station (DOS-7) soit équipé de quatre ports d'amarrage : un à chaque extrémité de la station, comme dans les stations Saliout, et deux autres ports de part et d'autre d'une sphère d'amarrage placée à l'avant de la station pour permettre à d'autres modules de s'y amarrer afin d'étendre les capacités de la station. En août 1978, cette configuration évolua, la configuration finale serait donc : un port d'amarrage arrière et cinq ports situés à la périphérie d'un compartiment sphérique placé à l'extrémité avant de la station^[4].

Il était initialement prévu que ces ports d'amarrage accueillent des modules de 7,5 tonnes dérivés du vaisseau Soyouz. Ils devaient disposer du module de propulsion Soyouz tandis que les modules de descente et orbital étaient remplacés par un module plus long faisant office de laboratoire^[3]. Cependant, en février 1979, à la suite d'une résolution gouvernementale le programme fut fusionné avec le programme de station spatiale militaire habitée Almaz de l'ingénieur Vladimir Tchelomeï. De cette fusion résultat un renforcement des ports d'amarrage leur donnant la capacité d'accueillir des modules de 20 tonnes basés sur le vaisseau spatial TKS. NPO Energia était responsable de la globalité de la station spatiale, et des travaux étaient sous-traités par KB Saliout, en raison de travaux en cours sur d'autres projets d'importance comme la fusée Energia ou le vaisseau spatial Progress. KB Saliout commença à travailler sur la station dès 1979, et des dessins préparatoires furent publiés en 1982 et 1983. De nouveaux systèmes furent intégrés à la station : l'ordinateur numérique de commande de vol de Saliout 5B, les gyroscopes, le système de rendez-vous automatique Kours, le système de communication par satellite Loutch, les générateurs d'oxygène Elektron, et les épurateurs de dioxyde de carbone Vozdukh^[4].

Au début de l'année 1984, le travail sur Mir est au point mort alors que toutes les ressources ont été concentrées dans le programme Bourane afin de préparer le vaisseau spatial Bourane pour les essais en vol. Le financement reprit peu après, lorsque l'ingénieur Valentin Glouchko reçut l'ordre du secrétaire du Comité central de l'espace et de la défense de mettre la station en orbite autour de la Terre début 1986, à temps pour le 27^e Congrès du Parti communiste^[4].

Il devenait clair que le planning des opérations prévues ne pouvait être suivi et respecter la date de lancement en 1986 semblait impossible. Il a donc été décidé lors de la Journée des cosmonautes du 12 avril 1985 d'expédier le modèle de vol du bloc de base pour le cosmodrome de Baïkonour et d'effectuer les tests et l'intégration des systèmes sur place. Le module est arrivé sur le site de lancement le 6 mai, et en octobre, le bloc de base fut déployé en dehors de sa salle blanche afin d'effectuer des tests de communication. Une tentative de lancement le 16 février 1986 eut lieu mais un problème de transmission avec le module survint et le lancement fut annulé quelques minutes avant la mise à feu. Le lancement fut repoussé et le 19 février 1986 à 21:28:23 UTC, le module central de la station fut lancé avec succès, respectant l'échéance politique^[4].

Structure de la station

Assemblage

L'assemblage orbital de Mir a débuté en février 1986 avec le lancement du module central par une fusée Proton-K. Quatre des six modules qui ont été ajoutés par la suite (Kvant-2 en 1989, Kristall en 1990, Spektr et Priroda en 1996) ont suivi la même séquence pour s'ajouter au complexe Mir. Tout d'abord, le module est lancé indépendamment des autres par sa propre fusée Proton-K et rejoint la station automatiquement. Il est ensuite amené vers le port d'amarrage axial du nœud d'amarrage du module central, puis étendra son bras Lyappa pour s'accoupler avec un dispositif de fixation placé sur l'extérieur du nœud. Le bras déplace ensuite le module vers l'un des quatre ports d’amarrage radiaux et le fait tourner à 90° ^[5]. Le nœud était équipé de seulement deux points d'ancrage Konus, qui étaient cependant nécessaires aux amarrages. Cela signifie que, avant l'arrivée de chaque nouveau module, le nœud devait être dépressurisé pour permettre aux cosmonautes de réaliser une sortie extravéhiculaire afin de déplacer manuellement le cône vers le port suivant^[3].

Les deux autres modules d'extension, Kvant-1 en 1987 et le module d'amarrage en 1995, ont eux suivi des procédures différentes. Kvant-1, n'ayant, à la différence des quatre modules mentionnés ci-dessus, aucun système propulsif, il a été lancé attaché à un remorqueur dérivé du vaisseau spatial TKS. Le remorqueur dirigea le module vers la partie arrière du module central et non pas vers le nœud d’amarrage. Une fois l'amarrage réalisé, le remorqueur se détacha du module désormais fixé et se désorbita. Le module d'amarrage, quant à lui, a été lancé à bord de la navette spatiale américaine Atlantis lors de la mission STS-74. Le module fut fixé directement depuis la soute de la navette au port d'amarrage APAS du module Kristall^[3],[6]. Divers autres composants externes, dont trois armatures métalliques, plusieurs expériences et d'autres éléments non pressurisés ont également été montés à l'extérieur de la station par les cosmonautes, effectuant un total de quatre-vingts sorties dans l'espace au cours de l'histoire de la station^[3].

L'assemblage de la station a marqué le début de la troisième génération de stations spatiales, Mir étant la première station à comprendre plus d'un vaisseau spatial primaire (ouvrant ainsi une nouvelle ère dans l'architecture spatiale). Les stations dites de première génération telles que Saliout 1 et Skylab ne comprenaient qu'un seul module sans capacité de ravitaillement, tandis que les stations dites de deuxième génération Saliout 6 et Saliout 7 comprenaient une station dotée de deux ports permettant un ravitaillement par vaisseau cargo (comme Progress). La capacité de Mir être étendue avec des modules complémentaires signifiait que chacun de ces modules pourrait être conçu dans un but précis (par exemple, le module Kvant-1 était dédié aux expériences scientifiques), ce qui élimine le besoin d'installer tout l'équipement de la station dans un seul module^[3].

• Évolution de la station au fil des années
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  1986

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  1987

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  1989

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  1990

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  1994

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  Mai 1995

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  Juin 1995

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  1996

Modules pressurisés

Éléments non-pressurisés

En plus des modules pressurisés, Mir inclut un grand nombre de composants externes. Le composant non-pressurisé le plus grand est la poutre Sofora, une grande structure en forme d'échafaudage constitué de 20 segments formant une poutre de 14 mètres de long depuis sa fixation sur le module Kvant-1. Un bloc propulseur autonome, dénommé VDU, a été monté au bout de Sofora afin de contrôler plus efficacement la rotation du module central. L'augmentation de la distance du VDU par rapport au module central conduit à une diminution de 85 % de la consommation de carburant nécessaire pour orienter la station^[3]. Une seconde poutre plus petite, nommée Rapana, a été montée à l'arrière de Sofora sur Kvant-1. Cette poutre, un prototype à échelle réduite d'une structure destinée à être utilisée sur Mir-2 pour tenir les grandes antennes paraboliques éloignées de la structure de la station principale, mesure 5 mètres de long et sert de point de montage pour des expériences exposées à l'extérieur de la station^[3].

Pour aider le déplacement des objets autour de l'extérieur de la station durant les EVA, Mir est dotée de deux grues de manutention Strela montées sur les côtés bâbord et tribord du module de base et utilisées pour déplacer les cosmonautes lors des sorties extra véhiculaires et les pièces autour de l'extérieur de la station. Ce sont des mâts télescopiques mesurant environ 1,8 m en position repliée mais qui mesuraient 14 m une fois dépliés à l'aide d'une manivelle ce qui signifie que l'ensemble des modules de la station pouvait être facilement accessible lors des sorties extra véhiculaires^[7]. Chaque module est également équipé d'un certain nombre de composants externes spécifiques aux expériences qui ont été menées dans ce module, le plus évident étant l'imposante antenne Travers monté sur Priroda. Ce radar à synthèse d'ouverture en forme de grande parabole rectangulaire monté à l'extérieur du module, avec l'équipement associé à l'intérieur, est utilisé pour des expériences d'observation de la Terre, comme la plupart des autres appareils installés sur le module Priroda, y compris les divers radiomètres et plates-formes de balayage^[8]. Le module Kvant-2 était équipé d'un support de fixation pour le système de propulsion Ikar ou SDK, une sorte de sac à dos doté de propulseurs permettant aux cosmonautes de se déplacer de manière autonome autour de la station. Il s'agit de l'équivalent russe du MMU américain. Il ne fut utilisé que durant la mission EO-5^[3].

Comparaison des caractéristiques des stations spatiales

Caractéristique	Saliout 4	Skylab	Saliout 6	Mir	Station spatiale internationale
Période opérationnelle	12/1974-7/1975	5/1973-2/1974	10/1977 - 5/1981	3/1986-4/2000	10/2000 -
Masse totale	18,5 t.	90 t.	18,5 t.	124 t.	400 t.
Modules pressurisés	1	3	1	7	11/12
Volume pressurisé	100 m³	320 m³	100 m³	350 m³	400 m³ utilisables
Équipage permanent	2	3	3	3	6
Ports d'amarrage	1	2	2	5	~10
Énergie électrique	4 kW	10 kW (7 kW effectifs)	4 kW	42 kW	110 kW
Contrôle d'attitude principal	moteurs chimiques	gyroscopes	moteurs chimiques	gyroscopes	gyroscopes
Ravitaillement	non	non	Progress	Progress	Navette spatiale américaine , Progress,...

Alimentation électrique

La station était alimentée par une centrale photovoltaïque et utilisait une alimentation de 28 volts CC. Lorsque la station était éclairée par la lumière du soleil, les panneaux solaires montés sur les modules pressurisés fournissaient la puissance nécessaire aux différents systèmes et chargeaient des accumulateurs au nickel-cadmium installés tout le long de la station^[3]. Les panneaux pouvaient pivoter sur 180° sur un seul degré de liberté grâce à des moteurs installés sur leurs supports et pouvaient ainsi s'orienter suivant la position du soleil. La station elle-même pouvait également être orientée pour garantir un éclairement optimal des panneaux. Lorsque les capteurs de la station détectaient que Mir était dans l'ombre de la Terre, les tableaux étaient orientés à l'angle optimal prévu pour réacquérir la lumière du soleil une fois la station sortie de l'ombre. Les batteries, qui disposaient chacune d'une capacité de 60 Ah, étaient ensuite utilisées pour alimenter la station jusqu'à ce qu'elle sorte de la zone d'ombre^[3].

Les panneaux solaires furent installés sur une période de onze ans, plus lentement que prévu à l'origine. La station fut donc sans cesse confrontée à une pénurie d'énergie. Les deux premiers panneaux de 38 m² chacun, ont été lancés sur le module de base et fournissaient à eux deux un total de 9 kW. Un troisième panneau dorsal de 22 m² a été lancé avec le module Kvant-1 et monté sur le module de base en 1987, fournissant un supplément de puissance de 2 kW^[3]. Kvant-2, lancé en 1989, a été lancé avec deux panneaux solaires de 10 m de long qui fournissaient 3 5 kW chacun, tandis que Kristall a été lancé avec deux panneaux pliables de 15 m de long fournissant 4 kW qui étaient destinées à être déplacés et installés sur le module Kvant-1 au cours d'une sortie extra-véhiculaire effectuée par l'équipage de la mission EO-8 en 1991^[3],[8].

En réalité ce déplacement ne débuta pas avant 1995, quand les panneaux furent rétractés et le panneau gauche installé sur Kvant-1. À ce moment, tous les panneaux étaient dégradés et ne fournissaient qu'une partie de leur capacité initiale. Pour rectifier ce problème, le module Spektr (lancé en 1995), qui devait être doté de deux panneaux, fut modifié afin d'en transporter quatre, portant la surface de panneaux solaires du module à 126 m² et fournissant une puissance totale de 16 kW^[3]. Deux panneaux supplémentaires furent transportés, accrochés au Mir Docking Module, par la navette spatiale Atlantis lors de la mission STS-74. En plus de permettre l'amarrage, le module transportait deux panneaux solaires. L'un des deux était nommé « Mir Cooperative Solar Array » (MCSA) et développait une puissance de 6 kW^[3]. Ce panneau faisait partie de la Phase 1 du programme Shuttle-Mir destiné à tester des modèles pour la future Station spatiale internationale. Les cellules photovoltaïques étaient conçues par la NASA et le châssis du panneau était conçu par la Russie. Il a été déployé sur le module Kvant-1 en mai 1996, remplaçant l'ancien panneau dorsal du module central, qui ne fournissait plus que 1 kW. L'autre panneau solaire était entièrement russe et remplaça le panneau attaché sur Kvant-1 (celui lancé avec Kristall) en novembre 1997, complétant le système électrique de la station^[3].

Contrôle d'orbite

Mir était maintenue en orbite circulaire basse, de périapside moyen de 354 km et d'apoapside moyen de 374 km, se déplaçant à une vitesse moyenne de 27 700 km/h et complétant 15.7 orbites par jour^{[9],[10],[11]}. Comme la station perdait constamment de l'altitude en raison d'une légère traînée atmosphérique, il était nécessaire de rétablir son orbite à une altitude suffisante plusieurs fois par an. Cette tâche était généralement effectuée par les vaisseaux de ravitaillement Progress et, durant le programme Shuttle-Mir, par les navettes spatiales américaines. Avant l'arrivée du module Kvant-1, des moteurs placés sur le module central pouvaient aussi réaliser cette tâche^[3].

L'attitude de la station était déterminée par un ensemble de divers capteurs solaires, stellaires et d'horizon montés à l’extérieur des modules. Afin de maintenir une orientation fixe la station était équipée d'un système de douze roues de réaction de commande inertiels tournant à 10 000 tr/min. Les modules Kvant-1 et Kvant-2 étaient chacun équipés de six de ces roues^[8],[12]. Lorsque l'attitude de la station devait être modifiée, les roues étaient désactivés. Une fois la bonne altitude atteinte grâce à des propulseurs (y compris ceux situés sur les modules et le propulseur VDU utilisé pour le contrôle de roulis monté sur la poutre Sofora.), les roues de réaction étaient réactivés^[12]. Ces changements d'orientations ont régulièrement eu lieu en fonction des besoins expérimentaux, par exemple, pour réaliser des observations de la Terre ou astronomiques, la cible devait être constamment visible par les instruments^[3]. À l'inverse, pour réaliser des expériences nécessitant un mouvement minimal de la station, la station pouvait être orientée de façon à être le plus stable possible^[3]. Avant l'arrivée des modules équipés de ces roues, l'attitude de la station était contrôlée à l'aide des propulseurs situés sur le module de base, et, en cas d'urgence, les propulseurs du vaisseau Soyouz amarré pouvaient aussi être utilisés^[3],[13].

Communications

Mir était constamment en liaison radio avec le Centre de Contrôle de Mission RKA (TsUP) sur Terre. Les liaisons radios étaient utilisées afin de transmettre des données scientifiques (télémesure). Elles étaient aussi employées au cours des procédures de rendez-vous, d'amarrage et de communication audio et vidéo entre les membres de l'équipage, les contrôleurs de vol et les membres de la famille. En conséquence, la station a été équipée d'un certain nombre de systèmes de communication utilisés à des fins différentes. La communication directe avec le sol était assurée par l'intermédiaire de l'antenne Lira montée sur le module central. L'antenne Lira pouvait utiliser le système de relais de données par satellite Loutch et le réseau de suivi des navires soviétiques déployés dans divers endroits à travers le monde^[3]. Les fréquences UHF furent utilisées pour communiquer avec les véhicules spatiaux en approche, comme Soyouz, Progress, et la navette spatiale, dans le but de recevoir des commandes lancées par le TsUP et par les membres d'équipage de Mir via le système d'amarrage manuel TORU^[3].

Micropesanteur

À l'altitude orbitale de Mir, la force de gravité Terrestre était de 88 % de celle au niveau de la mer. La chute libre constante de la station donnait aux cosmonautes une sensation d'apesanteur, mais l'environnement à bord de la station n'était pas en réalité un environnement de gravité zéro parfaite mais de micropesanteur. Cet état d'apesanteur ressenti n'était donc pas parfait et pouvait être perturbé par cinq effets distincts^[14]:

• La traînée résultant de l'atmosphère résiduelle,
• L’accélération vibratoire causée par les systèmes mécaniques et l'équipage à bord,
• Les corrections orbitales effectuées par les roues de réaction (pivotants à 10 000 tr/min et produisant des vibrations de 166,67 Hz^[12]) et les propulseurs,
• Les forces de marée. Chaque partie de Mir n'étant pas à la même distance de la Terre, elles devaient chacune suivre une orbite différente. Mais comme ces parties faisaient physiquement partie de la même station, cela était impossible et subissaient donc des petites accélérations dues aux forces de marée,
• Les différences de plan orbital entre les différents points à bord de la station.

Support de vie

Le système de support de vie de Mir fournissait et contrôlait tous les éléments nécessaires à la vie à bord de la station: pression atmosphérique, niveau d'oxygène, détection d'incendie, gestion des déchets et approvisionnement en eau. La plus haute priorité de ce système était la gestion de l'atmosphère de la station mais il se chargeait aussi de traiter les déchets et de recycler l'eau des éviers, des toilettes et de la condensation de l'air afin de la rendre potable. Le système Elektron générait l'oxygène à bord de la station en utilisant l'électrolyse. L'équipage disposait d'un second système de production d'oxygène, nommé Vika. Le dioxyde de carbone, quant à lui, était retiré de l'air grâce au système Vozdukh ^[3]. Les autres sous-produits du métabolisme humain, comme le méthane venant des intestins ou l'ammoniac de la transpiration étaient pris en charge par des filtres au charbon actif. Ces systèmes sont tous aujourd'hui utilisés à bord de la Station Spatiale Internationale. L'atmosphère à bord de Mir était similaire à celle de la Terre^[15]. La pression de l'air normale à bord était de 1 013 hPa, soit la même qu'au niveau de la mer. Une atmosphère similaire à celle de la Terre offrait un meilleur confort à l'équipage et était bien plus sûre que son alternative, l'atmosphère à oxygène pur, car sur ce dernier type d'atmosphère, le risque d'incendie était accru. C'est un accident de ce type qui coûta la vie à l'équipage de la mission Apollo 1^[16].

Coopération internationale

Intercosmos

Intercosmos était un programme spatial lancé par l'Union Soviétique en 1969 visant à permettre l'accès à l'espace aux pays du pacte de Varsovie et de leurs alliés (et de certains pays non-alignés comme la France et l'Inde). Ce programme comprenait des missions habitées et non-habitées et 3 de ces missions étaient des expéditions vers la station Mir. Cependant, aucun des 3 cosmonautes étrangers envoyés par ces missions ne séjourna plus de 10 jours dans la station.

• Muhammed Faris - Soyouz TM-3 (1987)  Syrie^[17]
• Aleksandr Aleksandrov - Soyouz TM-5 (1988)  Bulgarie^[18]
• Abdul Ahad Mohmand - Soyouz TM-6 (1988)  Afghanistan^[19]

Implication européenne

Tout au long de la durée du programme Mir, de nombreux cosmonautes européens ont visité la station à l'occasion de divers programmes de coopération spatiale. C'est lors de ces missions que le Royaume-Uni, l'Autriche et la Slovaquie envoyèrent leurs premiers cosmonautes dans l'espace^[20].

• Jean-Loup Chrétien - Aragatz (1988)  France
• Helen Sharman - Project Juno (1991)  Royaume-Uni
• Franz Viehböck - Austromir '91 (1991)  Autriche
• Klaus-Dietrich Flade - Mir '92 (1992)  Allemagne
• Michel Tognini - Antarès (1992)  France
• Jean-Pierre Haigneré - Altair (1993)  France
• Ulf Merbold - Euromir '94 (1994)  Allemagne
• Thomas Reiter - Euromir '95 (1995)  Allemagne
• Claudie Haigneré - Cassiopée (1996)  France
• Reinhold Ewald - Mir '97 (1997)  Allemagne
• Léopold Eyharts - Pégase (1998)  France
• Ivan Bella - Stefanik (1999)  Slovaquie

Programme Shuttle-Mir

Dans les années 1980, la NASA prévoyait de lancer une station spatiale modulaire appelée Freedom afin de concurrencer Mir tandis que les Soviétiques avaient eux l'intention de construire Mir-2 dans les années 1990 pour la remplacer^[3]. En raison de contraintes budgétaires et techniques, la station Freedom ne resta qu'à l'état de maquette et, avec la chute de l'Union Soviétique et la fin de la course à l'espace, le projet fut annulé presque entièrement par la Chambre des représentants des États-Unis. En Russie, le chaos économique suivant la chute de l'Union Soviétique provoqua l'annulation du projet Mir-2, seul le module central DOS-8 fut construit^[3]. Des contraintes budgétaires similaires furent aussi rencontrées par d'autres pays concernant divers projets de station orbitales ce qui amena le gouvernement américain à négocier un projet commun avec les pays européens, la Russie, le Japon et le Canada^[3]. En juin 1992, le président américain George H. W. Bush et son homologue russe Boris Eltsine se sont entendus pour coopérer sur le plan de l'exploration de l'espace. En résulta le Agreement between the United States of America and the Russian Federation Concerning Cooperation in the Exploration and Use of Outer Space for Peaceful Purposes (Accord entre les États-Unis d'Amérique et la Fédération de Russie concernant la coopération en matière d'exploration et d'utilisation de l'espace extra-atmosphérique à des fins pacifiques). Cet accord comprenait le déploiement d'un astronaute américain à bord de la station Mir et de deux cosmonautes russes à bord d'une navette spatiale américaine^[3].

En septembre 1993, le Vice-président des États-Unis d'Amérique Al Gore et le Premier Ministre russe Viktor Tchernomyrdine présentent les plans d'une nouvelle station spatiale qui deviendra plus tard la Station Spatiale Internationale^[21]. Ils ont également annoncé, dans la préparation de ce nouveau projet, que les États-Unis seraient fortement impliqués dans le programme Mir dans le cadre d'un projet international connu sous le nom de programme Shuttle-Mir^[22]. Le programme, parfois appelé « Phase I » avait pour but de permettre aux États-Unis d'acquérir l'expérience russe dans les vols spatiaux de longue durée et de favoriser un esprit de coopération entre les deux pays et leurs agences spatiales respectives. Ce projet a contribué à préparer le terrain pour d'autres projets de coopération spatiale, en particulier, la « Phase II » du projet commun, la construction de la Station spatiale internationale. La première mission a débuté en 1994, et le projet s'est poursuivi jusqu'à son achèvement prévu, en 1998. Le bilan de ce programme fut de onze missions de la navette spatiale, un vol Soyouz en commun, et près de 1000 jours cumulés dans l'espace pour les astronautes américains au cours de sept expéditions de longue durée.

Autres visiteurs

• Toyohiro Akiyama - Kosmoreporter (1990)  Japon^[3] (Premier astronaute japonais et journaliste TV. Soyouz TM-11 fut donc le premier vol spatial commercial de l'histoire^[23].)

Vie à bord

De l'intérieur, la station Mir ressemblait à un labyrinthe où s'entrecroisaient tuyaux et câbles et où les instruments scientifiques côtoyaient des articles de la vie quotidienne comme des photos, des dessins d'enfants, des livres ou une guitare. La station était communément habitée par trois membres d'équipage mais était capable d'en accueillir jusqu'à six pour une durée maximale d'un mois. La station était conçue à l'origine pour rester en orbite environ cinq ans, mais a été utilisée finalement durant quinze ans^[24]. L'astronaute de la NASA John Blaha a dit à ce propos qu'à part les modules Priroda et Spektr, des modules ajoutés tard dans la vie de la station, toute la station avait l'air usée, ce qui n'est guère étonnant pour un lieu occupé de manière quasi continue depuis une dizaine d'années et n'ayant jamais été rénové^[25].

Planning des équipages

Le fuseau horaire utilisé à bord de Mir était l'heure de Moscou (UTC+03:00). Comme la station connaissait 16 levers et couchers de soleil par jour, les fenêtres étaient couvertes pendant la nuit pour donner une impression d'obscurité. Un jour typique d'un membre d’équipage débute par le réveil à 08:00, suivie de deux heures d’hygiène personnelle et de déjeuner. Le travail était effectué entre 10:00 et 13:00, suivie par une heure d'exercice puis d'une heure de repas. Ce repas était suivi de trois autres heures de travail et d'une heure d'exercice puis les cosmonautes se préparaient pour le dernier repas de la « journée » à 19:00. Les cosmonautes étaient ensuite libres de faire ce qu'ils voulaient dans la soirée, et travaillaient à leur propre rythme pendant la journée^[3].

Durant leur temps libre, les membres d'équipages rattrapaient les travaux non achevés, observaient la Terre qui défilait sous la station, répondaient aux lettres, dessins et autres objets envoyés depuis la Terre (et leur donnaient un cachet officiel prouvant qu'ils avaient bien été à bord de Mir), ou utilisaient la radio amateur de la station^[3]. Deux indicatifs radio amateurs, U1MIR et U2MIR furent assignés à la station à la fin des années 1980 afin de permettre aux opérateurs radio amateurs de communiquer avec les cosmonautes^[26]. La station était également équipée d'un large choix de livres et de films à disposition de l'équipage^[13].

L'astronaute américain Jerry Linenger a raconté comment la vie à bord de Mir a été structurée et a vécu selon les indications détaillés fournies par le contrôle au sol. Chaque seconde à bord était prise en compte et chaque activité était planifiée. Après avoir travaillé quelque temps à bord de Mir, Linenger vint à penser que l'ordre dans lequel ses activités ont été attribuées ne représentaient pas l'ordre le plus logique ou le plus efficace possible pour ces activités. Il décida donc d'effectuer ses tâches dans un ordre choisi par lui-même ce qui lui a permis de travailler plus efficacement, être moins fatigué, et être moins stressé. Linenger, en tant que docteur en médecine, a observé et a étudié l'effet du stress sur ses camarades qui n'effectuaient pas de modifications de leur emploi du temps. Il fit cependant remarquer que tous ses camarades effectuaient toutes leurs tâches de manière extrêmement professionnelle^[27].

Exercice

Les risques les plus significatifs d'un séjour de longue-durée en apesanteur est la fonte musculaire et la détérioration du squelette (ostéopénie). La redistribution des fluides est aussi affectée: ralentissement de la circulation sanguine, chute de la production des globules rouges, trouble de l'équilibre et faiblesse du système immunitaire. Les symptômes mineurs incluent la perte de masse corporelle, congestions nasales, troubles du sommeil, flatulences excessives et gonflement du visage. Ces effets disparaissent rapidement après le retour sur Terre^[28].

Pour lutter contre ces désagréments physiologiques, la station Mir était équipée de deux tapis roulants d'exercice (un dans le module central et l'autre dans le module Kvant-2) et d'un vélo intérieur installé dans le module central. Les cosmonautes étaient attachés au tapis par des sangles pour se maintenir dessus. Tous les jours, chaque cosmonaute roulait l'équivalent de 10 km et en courait 5^[3]. Les chercheurs pensent que l'exercice physique tel que celui pratiqué à bord de Mir est efficace pour lutter contre la perte de densité osseuse et musculaire qui survient lors des longs séjours dans un lieu sans gravité^[29].

Hygiène

La station possédait deux toilettes, une située dans le module central et l'autre dans le module Kvant-2^[13]. Ces toilettes étaient équipées d'un système de succion généré par un ventilateur semblable à celui mis en œuvre dans la navette spatiale américaine. Les cosmonautes se fixaient sur la cuvette des toilettes, qui était munie d'un système garantissant l'étanchéité durant l'opération. Un levier actionnait un puissant ventilateur et ouvrait une trappe permettant l'évacuation des déchets. Les déchets solides étaient collectés dans des sacs individuels qui étaient ensuite stockés dans un container en aluminium. Les containers pleins étaient ensuite transférés dans le cargo Progress pour l'élimination. Les urines étaient collectées à l'aide d'un tuyau, au bout duquel se trouve connecté un embout personnalisé adapté à l'anatomie de l'utilisateur, ce qui permet aux hommes comme aux femmes d'utiliser le même système. Elles étaient ensuite transférées au WRS (Water Recovery System), qui les transformait en eau potable et dans le système Elektron qui les utilisait pour produire de l'oxygène^[3].

Mir comportait une douche, dénommée Bania, placée dans Kvant-2. Il s'agissait d'une version grandement améliorée des modèles installés à bord des stations Saliout, mais elle restait difficile à utiliser en raison du temps nécessaire pour la déployer, l'utiliser et la ranger. Elle était composée d'un rideau en plastique et d'un ventilateur, afin de récupérer l'eau grâce à un flux d'air. Bania fut ensuite convertie en hammam puis finalement démontée. L'espace libre étant réutilisé. Quand la douche était indisponible, les membres d'équipage se lavaient en utilisant des lingettes humides stockées dans un container ou utilisaient un lavabo équipé d'un capot en plastique. L'équipage était aussi fourni en shampoing sans rinçage et en dentifrice comestible afin d'économiser l'eau^[3].

Sommeil spatial

L'équipage disposait de deux quartiers d'habitations permanents, appelés « Kayutkas ». Ces quartiers avaient la taille d'une cabine téléphonique et étaient situées à l'arrière du module central, ils étaient pourvus d'un sac de couchage, d'une table dépliante, d'un hublot ainsi que d'emplacements pour stocker les effets personnels des cosmonautes. Les équipages de visite ne possédaient pas de lieu de sommeil particulier, ils accrochaient donc leur sac de couchage au mur, là où il y avait de la place. Les astronautes américains s'installaient à l'intérieur du module Spektr, jusqu'à la dépressurisation de ce dernier, lors de la collision avec un vaisseau de ravitaillement Progress^[3]. La ventilation des logements des cosmonautes était primordiale afin d'éviter qu'une bulle de leur propre dioxyde de carbone se forme autour de leur tête lors de leur sommeil^[30].

Nourriture et boisson

La majorité de la nourriture destinée aux cosmonautes était surgelée, réfrigérée ou en conserve. Les menus étaient préparés par le cosmonaute avec l'aide d'un diététicien avant le départ pour la station. Le régime était conçu pour fournir environ 100 g de protéines, 130 g de lipides et 330 g de glucides par jour, en plus des suppléments de minéraux et de vitamines. Les repas étaient étalés tout au long de la journée afin d'aider l'assimilation ^[3]. Les aliments en conserve, comme la langue de bœuf en gelée étaient placés à l'intérieur des nombreuses niches de la table du module central, où ils pouvaient être réchauffés en moins de 10 minutes. Habituellement, l'équipage buvait du café, du thé et des jus de fruits, mais, à la différence de l'ISS, l'équipage pouvait aussi profiter d'un petit stock de cognac et de vodka pour les occasions spéciales^[13].

Opérations de la station

Expéditions

Au cours des 15 années passées en orbite, Mir fut visitée par un total de 28 équipages de longue-durée. Chacun d'eux recevait un numéro d'expédition formaté comme suit: EO-X. Ces expéditions variaient en longueur (de 72 jours pour l'équipage de EO-28, aux 437 jours de Valeri Poliakov), mais duraient généralement environ 6 mois. L'équipage de ces expéditions était composé de deux à 3 cosmonautes, qui étaient parfois lancés comme membre d'une expédition, et retournaient sur Terre avec une autre (Poliakov fut lancé avec EO-14 et atterrit avec EO-17)^[3]. Ces expéditions étaient parfois complétées par des équipages de visite supplémentaires qui séjournaient à bord de la station durant la période d'une semaine qui séparait le départ d'une expédition et l'arrivée de la suivante. Les systèmes de support de vie de la station étaient capable d'assurer la présence de 6 passagers maximum pendant une courte période^[31]. La station fut occupée pendant 4 périodes distinctes: Du 12 mars au 16 juillet 1986 (EO-1), du 5 février 1987 au 27 avril 1989 (EO-2 - EO-4), du 5 septembre 1989 au 28 août 1999 (EO-5 - EO-27) puis du 4 avril 2000 au 16 juin 2000 (EO-28)^[31]. Avant sa désorbitation, Mir fut visitée par un total de 104 personnes différentes de 20 pays différents, faisant d'elle l'engin spatial le plus visité de l'histoire (un record aujourd'hui détenu par la Station Spatiale Internationale)^[3].

Les débuts

Mir a été lancé à la hâte et les responsables du programme ne disposent pas, dans un premier temps, de vaisseaux Soyouz ou de module à amarrer à la station. Ils décident de lancer la mission Soyouz T-15 qui doit à la fois desservir Saliout 7 et Mir^[4]. Leonid Kizim et Vladimir Soloviov sont les premiers cosmonautes à s'amarrer à la station Mir le 15 mars 1986. Durant leur séjour de 51 jours dans la station, ils mettent les différents systèmes en marche et les vérifient. Ils déchargent également deux vaisseaux cargo Progress, Progress 25 et Progress 26, venus ravitailler la station après leur arrivée^[32].

Le 5 mai 1986, les cosmonautes quittent la station Mir à bord de Soyouz T-15 puis rallient la station Saliout 7 après un transit d'une journée. Ils séjournent à bord de cette dernière durant 51 jours durant lesquels ils collectent 400 kg d'équipements scientifiques qui doivent être rapatriés à bord de Mir. Durant leur séjour à bord de Saliout 7, un vaisseau Soyouz sans équipage vient s'amarrer durant 7 jours à la station Mir inoccupée. Il s'agit d'une nouvelle version de type Soyouz-TM et l'objectif de ces manœuvres est de tester son fonctionnement. Kizim et Soloviov quittent Saliout 7 et viennent s'amarrer à Mir le 26 juin pour y débarquer 20 instruments dont notamment un spectromètre multi-canaux. L'équipage consacre les 20 jours de son deuxième séjour à bord de Mir à des observations de la Terre avant de quitter la station spatiale le 16 juillet 1986 pour revenir au sol laissant la station inoccupée^[33].

Le deuxième équipage, la mission EO-2, est lancé à bord de Soyouz TM-2 le 5 février 1987. Durant son séjour le module Kvant-1 lancé le 30 mars 1987 vient s'amarrer à Mir. Il s'agit du premier des modules de la série 37K qui doivent être placés en orbite par la navette spatiale soviétique Bourane. Kvant-1 devait à l'origine s'amarrer à la station spatiale Saliout 7 mais à la suite de problèmes rencontrés au cours de sa mise au point qui diffèrent sa livraison, il est réassigné à la station Mir. Le nouveau module transporte le premier des gyroscopes qui doit permettre de contrôler l'orientation de la station spatiale ainsi que des instruments destinés à des observations astrophysiques dans le domaine des rayons X et de l'ultraviolet^[8].

La première tentative d'amarrage de Kvant-1 avec Mir qui a lieu le 5 avril 1987 est un échec. Après une deuxième tentative infructueuse les cosmonautes Iouri Romanenko et Aleksandr Laveïkine effectuent une sortie extra-véhiculaire en combinaison spatiale pour tenter de résoudre le problème. Ils découvrent qu'un sac de déchets s'est coincé dans le dispositif d'amarrage de Mir et empêche l'amarrage de Kvant-1. Il s'agit d'un sac laissé là après le chargement d'un cargo Progress utilisé comme d'habitude pour évacuer les déchets. Après avoir retiré le sac du dispositif d'amarrage, le module Kvant-1 parvient à s'accoupler à la station Mir le 12 avril^[34],[35]

Soyouz TM-2 inaugure une période d'occupation permanente de la station durant laquelle 6 vaisseaux Soyouz sont lancés et trois équipages effectuent des séjours de longue durée entre le 5 février 1987 et le 27 April 1989. Durant cette période, plusieurs visiteurs étrangers effectuent de brefs séjours : Muhammed Faris (Syrie), Abdul Ahad Mohmand (Afghanistan) et Jean-Loup Chrétien (France). Avec le départ de l'équipage EO-4 à bord du Soyouz TM-7 le 27 avril 1989 la station Mir est de nouveau inoccupée^[3]

La troisième occupation permanente

Le lancement de Soyouz TM-8 le 5 septembre 1989 marque le début de la troisième occupation permanente de Mir et le début du séjour le plus long d'un équipage dans l'espace qui ne sera battu que le 23 octobre 2010 par un équipage de la Station spatiale internationale^[1]. C'est également le début de la deuxième phase d'agrandissement de la station spatiale Mir. Les modules Kvant-2 et Kristall, désormais achevés, sont amarrés durant cette période à la station spatiale. Alexander Viktorenko et Aleksandr Serebrov s'amarrent à Mir après une mise en hibernation de celle-ci qui a duré 5 mois. Le 29 septembre les cosmonautes installent des équipements près du système d'amarrage en préparation de l'arrivée de Kvant-2, le premier des modules de 20 tonnes dérivé du vaisseau TKS issu du programme Almaz ^[36].

L'équipage EO-6 constitué de Anatoli Soloviov et Aleksandr Balandine est lancé le 11 février 1990 à bord de Soyouz TM-9. Au cours de l'amarrage, les cosmonautes se rendent compte que trois des protections thermiques du vaisseau Soyouz sont mal attachées ce qui pourrait créer des problèmes au moment du retour sur Terre durant la rentrée atmosphérique mais ils décident sur le moment que cette configuration est acceptable. Durant leur séjour à bord de Mir le module Kristall est lancé le 31 mai. Une première tentative d'amarrage de ce module le 31 mai échoue à la suite d'un problème avec les propulseurs assurant le contrôle d'attitude du module. Finalement le 11 juin Kristall parvient à s'amarrer sur un port d'amarrage latéral situé à l'opposé du module Kvant-2. Le retard pris dans le planning entraine une prolongation de 10 jours du séjour de l'équipage à bord de Mir afin d'activer les différents systèmes du nouveau module. Les cosmonautes réalisent également une sortie extra-véhiculaire pour fixer les protections thermiques du vaisseau Soyouz^[37].

Kristall contient des fours destinés à produire des cristaux dans des conditions de microgravité (expérience à l'origine du nom du module). Le module est également équipé avec des expériences de biotechnologie dont une petite serre dotée d'un système d'éclairage et d'alimentation en nutriments permettant la culture de plantes. Kristall comprend également des instruments d'observation astronomique. Mais les équipements les plus remarquables du module sont les deux ports d'amarrage de type APS-89 qui doivent permettre à la navette Bourane de desservir la station spatiale. Ils ne seront jamais utilisés par la navette Bourane, projet abandonné après un vol unique, mais dans le cadre du programme Shuttle-Mir ils permettront à la navette spatiale américaine de venir s'amarrer à Mir^[38]

L'équipage suivant EO-7 arrive à bord du vaisseau Soyouz TM-10 le 3 aout 1990. Le nouvel équipage a amené des cailles qui doivent être hébergées dans des cages du module Kvant-2. Elles reviendront sur Terre avec 130 kg de résultats d'expériences et des produits industriels à bord de Soyouz TM-9^[37]. Deux nouveaux équipages EO-8 et EO-9 poursuivent l'oeuvre de leurs prédécesseurs tandis que les tensions montent en Union Soviétique.

Période post-soviétique

Les cosmonautes de EO-10, qui sont lancés à bord de Soyouz TM-13 le 2 octobre 1991, constituent le dernier équipage à quitter le territoire de l'Union soviétique qui va être dissoute durant leur séjour dans l'espace. Ayant quitté la Terre avec la citoyenneté soviétique, ils reviendront en étant russes. L'Agence spatiale fédérale russe (Roskosmos) formée à la suite de la dissolution de l'URSS ne dispose pas d'un budget suffisant pour achever et mettre en orbite les modules Spektr et Priroda. Ceux-ci sont stockés mettant fin à la deuxième phase d'extension de Mir^{[39],[40],[41]}.

La première mission lancée depuis le Kazakhstan, désormais indépendant, est Soyouz TM-14 qui est tirée depuis Baïkonour le 15 mars 1992. L'équipage EO-11 s'amarre à Mir le 19 mars peu avant le départ de Soyouz TM-13. Le 17 juin les présidents russe Boris Eltsine et américain George H. W. Bush annoncent la mise en place de ce qui deviendra le programme Shuttle-Mir un projet de coopération qui doit apporter des moyens financiers qui manquent à Roskosmos et va lui permettre d'achever le développement des modules Spektr et Priroda. L'équipage EO-12 est lancé en juillet tandis que le spationaute français Michel Tognini effectue une brève visite^[31] . L'équipage suivant EO-13 rejoint Mir à bord d'une nouvelle version du vaisseau Soyouz Soyouz TM-16 lancé le 26 juin 1993. Ils doivent préparer la station pour les missions du programme Shuttle-Mir : ils installent un système d'amarrage APS-89 à la place du traditionnel système d'amarrage sonde-cône. Ils préparent également l'amarrage du module Kristall et vérifient le fonctionnement du port sur lequel la navette spatiale américaine doit s'amarrer. Le vaisseau Soyouz est également utilisé pour tester la dynamique de la station spatiale lorsqu'un engin spatial s'amarre sur un port situé à l'extérieur de l'axe longitudinal de Mir. Dans le cadre d'un test baptisé Rezonans effectué le 28 janvier l'intégrité structurelle de la station est également testée. Le 1er février l'équipage EO-12 quitte la station à bord de Soyouz TM-15^[31].

Durant la période qui suit immédiatement l'éclatement de l'Union soviétique, les équipages de Mir subissent les contrecoups du chaos qui règne en Russie. L'annulation du lancement des modules Spektr et Priroda constitue le premier signe de cette situation. Peu après les télécommunications sont touchées car la flotte de navires de poursuite habituellement déployée dans toutes les mers et qui jouent le rôle de relais entre la station et les opérateurs sur Terre, est rapatriée dans ses ports d'attache situés dorénavant en Ukraine car la Russie ne dispose plus des fonds pour financer son séjour en mer. Le gouvernement ukrainien décide d'augmenter fortement le prix du système de rendez-vous automatique Kours fabriqué à Kiev. Pour réduire leur dépendance vis à vis de l'Ukraine, les responsables russes décident de tenter de se passer de ce système en utilisant le système manuel TORU. Des tests réalisés en 1997 aboutissant à l'accident le plus grave ayant affecté la station. Plusieurs vaisseaux cargos Progress arrivent avec une partie du ravitaillement manquant soit parce que celui-ci n'était pas disponible soit à la suite d'un pillage par certains préparateurs à Baïkonour dont les revenus s'effondrent durant cette période. Les problèmes deviennent patents en juillet lorsque le courant électrique est coupé une heure et demi avant le lancement de l'équipage EO-14 à bord de Soyouz TM-17. La situation revient à la normale au moment du lancement mais une heure après celui-ci la ville de Leninsk est de nouveau privée de courant^[3][31]. Lorsque le vaisseau arrive en vue de Mir deux jours plus tard il doit se mettre en attente à 200 mètres de la station car tous les ports d'amarrage sont occupés. Le vaisseau cargo Progress M-18 est désamarré une demi-heure plus tard pour permettre au vaisseau Soyouz d'accoster^[31].

L'équipage EO-13 quitte la station le 22 juillet 1993 et peu après Mir traverse la pluie de météores des Perséides qui coupe chaque année l'orbite de la Terre. La station est frappée à plusieurs reprises par des micrométéorites mais un examen réalisé le 28 septembre dans le cadre d'une sortie extra-véhiculaire ne révèle aucun dommage sérieux sur la coque de Mir. Soyouz TM-18 arrive le 10 janvier 1994 avec l'équipage EO-15 qui comprend Valeri Polyakov qui va séjourner dans la station durant 14 mois. Soyouz TM-17 quitte la station le 14 janvier en longeant le module Kristall pour effectuer des photographies du système d'amarrage APAS afin de fournir du matériel pour l'entrainement des pilotes de la navette spatiale américaine. Au cours de cette manœuvre inhabituelle, à la suite d'une erreur dans les commandes passées au vaisseau Soyouz, celui-ci vient heurter la station en éraflant l'extérieur du module Kristall^[31].

Le 3 février 1994 le vétéran de Mir Sergei Krikalev devient le premier cosmonaute russe à décoller à bord d'un vaisseau spatial américain. Il fait partie de l'équipage de la mission STS-60 de la navette spatiale américaine^[42].

Le lancement de Soyouz TM-19 qui devait amener l'équipage EO-16 doit être différé car aucune coiffe n'est disponible pour le lanceur. Finalement la fusée est lancée le 1er juillet 1994 et le vaisseau Soyouz s'amarre à Mir deux jours plus tard. L'équipage ne reste à bord que 4 mois pour que la relève des équipages du côté russe puisse coïncider avec le calendrier des vols de la navette spatiale américaine. Poliakov accueille l'équipage EO-17 arrivé en octobre à bord de Soyouz TM-20 avant de quitter la station spatiale à bord de Soyouz TM-19^[31].

Le programme Shuttle-Mir

Le programme Shuttle-Mir est un programme spatial conjoint de la Russie et des États-Unis qui s'est déroulé entre 1994 et 1998 et dont l'objectif était de préparer la construction de la Station spatiale internationale en permettant à la NASA d'acquérir le savoir faire de la Russie dans le domaine de l'assemblage d'une station spatiale et des séjours de longue durée dans l'espace. Dans le cadre de ce programme plusieurs astronautes américains ont effectué des séjours à bord de la station spatiale russe Mir et les navettes spatiales américaines se sont amarrées à plusieurs reprises à la station Mir.

Le programme Shuttle-Mir est lancé dans un contexte difficile à la fois pour le programme spatial russe et américain. L'agence spatiale américaine,la NASA, ne parvient pas faire aboutir son projet de station spatiale annoncé en 1984 par le président Reagan mais régulièrement refondu pour tenter de répondre aux contraintes de cout imposées par les responsables politiques. L'Agence spatiale fédérale russe de son côté subit de plein fouet la crise économique qui a suivi l'éclatement de l'Union soviétique début 1992 ; elle a du arrêter pour des raisons financières l'assemblage de sa station spatiale Mir en orbite, mettre en sommeil sa navette Bourane, et elle peine pour assurer le fonctionnement de sa station spatiale. Le rapprochement politique spectaculaire entre les États-Unis et la Russie permet d'envisager une coopération dans le domaine spatial. En septembre 1993 un accord de principe est signé entre les responsables américains visant à développer conjointement une station spatiale, la future Station spatiale internationale, incorporant les modules de la station Mir 2 qui devait succéder à Mir. L'assemblage de cette station dite « Phase 2 », doit être précédée par une « Phase 1 » au cours de laquelle les astronautes américains doivent faire des séjours prolongés à bord de la station Mir pour acquérir le savoir faire des russes. En contrepartie de cette prestation la NASA verse une compensation financière de 400 millions US$ qui va permettre aux responsables russes d'achever l'assemblage de la station Mir.

Le programme Shuttle-Mir s'est traduit par onze missions au cours desquelles la navette spatiale américaine s'est amarrée à la station spatiale Mir, un vol commun à bord de Soyouz et un séjour cumulé de mille jours des astronautes américains à bord de Mir dans le cadre de sept expéditions. Il a donné lieu à plusieurs « premières » : premier astronaute américain à bord d'un vaisseau Soyouz, assemblage du plus grand véhicule spatial à cette date et première sortie dans l'espace d'un astronaute américain équipé d'une combinaison spatiale russe Orlan. Les difficultés financières de l'agence spatiale russe ont conduit indirectement à plusieurs incidents menaçant la sécurité de l'équipage à bord de Mir  : un feu s'est déclaré à bord de la station spatiale et un vaisseau cargo Progress à endommagé définitivement un des modules de Mir. Néanmoins le programme a permis aux américains et aux russes d'apprendre à travailler ensemble au-delà des divergences entre les méthodes de travail et les idéologies. La NASA a acquis un savoir-faire dans le domaine de l'assemblage d'une station spatiale qui a permis la construction de la Station spatiale internationale d'une manière beaucoup plus efficace qu'elle ne l'aurait probablement été.

Derniers jours et désorbitage

La navette spatiale Discovery quitte Mir le 8 juin 1998, laissant à bord de la station spatiale l'équipage EO-25, constitué de Nikolaï Boudarine et Talgat Moussabaïev. Ceux-ci doivent réaliser des expériences sur les matériaux et faire un inventaire de la station spatiale. Sur Terre Youri Koptev, le directeur de l'agence Roskosmos, annonce le 2 juillet que la station spatiale Mir sera désorbitée en juin 1999 faute de disposer de moyens financiers pour la maintenir en opération^[3]. L'équipage EO-26 formé de Gennady Padalka et Sergueï Avdeïev arrive à la station spatiale le 15 aout à bord de Soyouz TM-28, avec le médecin Iouri Batourine, qui repartira le 25 aout avec l'équipage EO25 en utilisant le vaisseau Soyouz TM-27. Padalka et Avdeïev effectuent deux sorties extra-véhiculaires dont une à l'intérieur du module Spektr (qui n'est plus pressurisé) pour poser des cables électriques et l'autre à l'extérieur pour installer des expériences scientifiques amenées par le cargo Progress M-40. ce dernier transporte également de grandes quantités de carburant pour commencer à modifier l'orbite de Mir dans le but de désorbiter la station spatiale^[3].

L'équipage EO-27, composé de Viktor Afanassiev et du français Jean-Pierre Haigneré, arrive à bord de Soyouz TM-29 le 22 février 1999 avec Ivan Bella qui effectue un court séjour avant de retourner sur Terre avec Padalka à bord de Soyouz TM-28. L'équipage réalise trois sorties extra-véhiculaires pour récupérer des expériences scientifiques et déploie le prototype d'antenne de télécommunications Sofora. À cette époque, les responsables russes annoncent que le désorbitage de la station spatiale est différé de 6 mois pour tenter de trouver des moyens financiers permettant de maintenir la station spatiale en orbite. Le reste de la mission consiste à préparer la station spatiale pour l'opération de désorbitage. Un ordinateur analogique spécifique est installé et chacun des modules, y compris le module d'amarrage, est mis en sommeil et scellé. L'équipage embarque les résultats des expériences scientifiques à bord de Soyouz TM-29 et quitte Mir le 28 aout 1999 mettant fin à l'occupation continue de la station qui aura duré 10 ans à 8 jours près^[3].

Durant cette période des groupes privés tentent de sauver Mir ; il s'agit notamment de transformer la station spatiale en un studio de télévision/cinéma. La mission Soyouz TM-30 financée par la société MirCorp est lancé le 4 avril 2000 avec deux cosmonautes, Sergueï Zaliotine er Aleksandr Kaleri, qui séjournent à bord durant 2 mois effectuant des travaux de maintenance avec l'objectif de démontrer que la station spatiale peut être rendue sure. Mais ce sera en fait le dernier équipage à séjourner à bord car les engagements pris par la Russie concernant la Station spatiale internationale ne laissent aucun budget pour assurer la maintenance de la station spatiale vieillissante^[3][43].

L'opération de désorbitage de Mir se déroule en trois étapes. Durant la première phase la trainée générée par l'atmosphère résiduelle réduit progressivement l'orbite de Mir à 220 km. Cette phase démarre avec l'amarrage d'une version modifiée du vaisseau cargo Progress-M : celui-ci transporte deux fois et demi la quantité habituelle d'ergols remplaçant une partie du fret. Durant la deuxième phase, qui a lieu le 23 mars 2001, l'orbite de la station est réduite à 165 × 220 km en utilisant à deux reprises la propulsion du vaisseau Progress M1-5. Après une pause qui dure deux orbites, la troisième et dernière phase débute avec la mise à feu durant 22 minutes des moteurs du vaisseau cargo. La rentrée atmosphérique de la station spatiale débute à 5h44 UT à une altitude de 100 km alors que Mir survole l'île de Nadi dans les Fiji. La désintégration de la station débute vers 5h08 UTC et la plupart des morceaux de Mir qui n'ont pas brulé tombent dans le sud de l'Océan Pacifique vers 6h UTC ^[44],[45].

Vaisseaux visiteurs

La relève d'équipage et le ravitaillement de la station spatiale Mir sont initialement réalisés entièrement par le vaisseau cargo Progress et par le vaisseau Soyouz. Deux ports d'amarrage sont utilisés : il s'agit initialement des ports avant et arrière du module central. Lorsque le module Kvant-1 est amarré de manière permanente à la station en utilisant le port d'amarrage arrière du module central c'est son propre port d'amarrage arrière qui le remplace. Chaque port d'amarrage est équipé des conduits permettant aux vaisseaux Progress de ravitailler en fluides (ergols, air , eau) la station spatiale et dispose de système de guidage pour permettre le guidage des vaisseaux lorsqu'ils s'amarrent. Les ports arrière de Kvant-1 et du module central sont équipés à la fois des systèmes de rendez-vous automatique Igla et Kours tandis que le port avant du module central n'est équipé que du système Kours^[3].

Le vaisseau Soyouz était utilisé par les équipages pour gagner la station spatiale Mir et en repartir ainsi que pour renvoyer du fret sur Terre. Il est également prévu que l'équipage l'utilise pour évacuer la station spatiale et revienne rapidement sur Terre si un événement grave survenait^[31],[46]. Deux modèles de vaisseau Soyouz ont été utilisés pour desservir Mir : Soyouz T-15, équipé que d'un système Igla, est le seul vaisseau de type Soyouz-T à avoir été utilisé, tous les autres sont de type Soyouz-TM équipé du système Kours. Au total 31 vaisseaux Soyouz (30 avec équipage et le seul Soyouz TM-1 sans équipage) ont été utilisés sur une période de 14 ans^[31].

Les vaisseaux cargo Progress étaient utilisés uniquement pour ravitailler la station spatiale. Ils transportaient différents types de fret dont des ergols, de la nourriture, de l'eau et des équipements scientifiques. Ces vaisseaux ne disposent pas de bouclier thermique et, par conséquent, contrairement aux vaisseaux Soyouz, ne survivent pas à la rentrée atmosphérique^[47]. Aussi, lorsque le fret qu'ils transportent a été déchargé, chaque vaisseau Progress est rempli avec des déchets et des équipements qui ne sont plus utilisés et ceux-ci sont détruits lors de la rentrée atmosphérique avec le vaisseau lui-même^[31]. Toutefois, pour accroitre les charges pouvant être ramenées sur Terre, dix cargos Progress ont été équipés d'une capsule Radouga qui pouvait contenir 140 kg de résultats d'expérience et pouvait revenir sur Terre de manière automatique^[31]/ Trois modèles de vaisseau cargo Progress ont desservi la station Mir : la version originale 7K-TG équipée du système Igla (18 vols), la version Progress-M équipée d'un système Kours (43 vols), et la version améliorée Progress-M1 (3 vols)^[31]. Bien que la majorité des vaisseaux Progress se soit amarrée automatiquement sans incident, la station spatiale était équipé d'un système de contrôle à distance TORU pour pallier un problème. Avec le système TORU les cosmonautes pouvaient guider le vaisseau jusqu'au port d'amarrage (à l'exception de l'amarrage catastrophique de Progress M-34 lorsque l'utilisation à grande distance du système a abouti à une collision entre le vaisseau et la station endommageant le module Spektr et provoquant une décompression incontrôlée à l'intérieur de la station)^[3].

En plus des vols réguliers de Soyouz et Progress, il était prévu que Mir soit desservie par la navette spatiale russe Bourane. Celle-ci devait amener des modules supplémentaires de type 37K (comme Kvant-1) et ramener sur Terre une grande quantité de fret. Le module Kristall de la station spatiale était équipé avec deux ports d'amarrage de type APAS-89 compatibles avec les systèmes de la navettte. Un des ports devait être utilisé par la navette tandis que l'autre devait servir à fixerr le télescope spatial Pulsar X-2^[3][38]. À la suite de l'arrêt du programme Bourane ces capacités d'ammarrage restèrent inemployéess jusqu'aux premières missions de la navette spatiale américaine lancées dans le cadre du programme Shuttle-Mir. Après un test réalisé avec le Soyuz TM-16 modifié en 1993, celles-ci s'ammarrent à la station Mir en utilisant d'abord le port de Kristall. Pur qu'il ait suffisamment de distance entre les panneaux solaires de Mir et la navette solaire, il aurait fallu déplacer le module Kristall^[3] . Pour éviter cette reconfiguration de la station spatiale, un module d'amarrage fut ajouté par la suite à l'extrémité de Kristall^[48]. la navette spatiale américaine était utilisée pour effectuer la relève des astronautes de la NASA séjournant à bord de Mir et pour apporter et enlever des quantités de fret importantes. Avec la navette spatiale amarrée, l'ensemble formé par celle-ci et Mir constituait à l'époque le plus grand ensemble placé en orbite avec une masse combinée de 250 tonnes^[3].

Centre de contrôle de mission

Mir et les vaisseaux visiteurs étaient contrôlés depuis le centre de contrôle de mission (russe : Центр управления полётами) situé à Korolev dans la banlieue de Moscou à proximité d'un établissement de RKK Energia le constructeur de la station spatiale mais également des vaisseaux. Le centre, désigné par son acronyme ("TsUP") ou tout simplement Moscou, pouvait contrôler jusqu'à 10 véhicules spatiaux séparément depuis trois salles distinctes. Chacune de ces salles étaient dédiées à un programme donné : Mir, Soyouz et la navette spatiale Bourane. La salle prévue pour cette dernière a été utilisée par la suite pour la Station spatiale internationale^[49][50]. La division des tâches au sein de l'équipe était similaire à celle qui existe à la NASA à Houston^[50] :

• Le directeur de vol qui fournit les directives et communique avec l'équipe responsable de la mission
• Le responsable de l'équipe de mission qui prend les décisions en temps réel en s'insérant dans un ensemble de règles,
• Le responsable adjoint chargé des consoles, ordinateurs et périphériques,
• Le responsable adjoint chargé du contrôle au sol s'occupe des télécommunications,
• Le responsable adjoint chargé de l'entraînement de l'équipage qui joue un rôle identique au capcom de la NASA. Cette personne a généralement été responsable de l'entrainement de l'équipage de Mir.

Sécurité de la station

Vieillissement des systèmes et de l'atmosphère

Au cours des dernières années d'opération de la station, en particulier durant le programme Shuttle-Mir, Mir a été victime de plusieurs dysfonctionnements liés à son âge de plus en plus avancé. La station avait été conçu initialement pour fonctionner durant 5 ans mais elle a été utilisée sur une période trois fois plus longue. Durant les années 1990, les plantages d'ordinateur, les pannes de courant, les pertes de contrôle d'orientation et fuites dans les conduits deviennent une préoccupation constante des équipages. Le rapport de l'astronaute de la NASA John Blaha selon lequel la qualité de l'air est très bonne, ni trop sèche ni trop d'humide et sans odeurs, est contredit par un autre astronaute Jerry Linenger qui dans son livre raconte que du fait de l'âge de la station, de multiples fuites se sont développées dans le circuit de refroidissement de la station, à la fois trop nombreuses et trop infimes pour pouvoir être réparées, ce qui entraine la libération en permanence de liquide de refroidissement qui rend l'air respiré très déplaisant. Il rapporte que ce phénomène était en particulier notable après une sortie extra-véhiculaire, lorsqu'il réintégrait la station et qu'il commencait à respirer à nouveau l'air de la station. Il était alors fortement indisposé par les odeurs chimiques et très préoccupé par les effets potentiellement négatifs sur sa santé d'un air aussi fortement contaminé^[27].

La station a été victime à plusieurs reprises de pannes dans le système Elektron de régénération de l'oxygène. Ces incidents ont conduit l'équipage à être de plus en plus dépendant du système de secours Vika, un système de production d'oxygène à partir de bloc de poudre solide, qui sera à l'origine d'un début d'incendie durant le passage de témoin entre les équipages EO-22 and EO-23.

Accidents

De nombreux incidents mineurs ont émaillé les séjours à bord de la station Mir, comme la collision entre le module Kristall et le vaisseau Soyouz TM-17 durant des manœuvres en janvier 1994. Trois accidents majeurs ont toutefois eu lieu durant le séjour de l'équipage EO-23. Le premier est survenu le 23 février 1997 durant la relève entre les équipages EO-22 et EO-23 : à la suite d'une défaillance du générateur d'oxygène Vika, un incendie s'est déclaré et a duré, selon les sources officielles, environ 90 secondes (cependant l'astronaute Jerry M. Linenger a avancé une durée d'environ 14 minutes). Celui-ci produisit une grande quantité de fumées toxiques, remplissant la station pendant 45 minutes. L'équipage fut forcé de porter des masques respiratoires dont certains s'avérèrent défectueux. Certains des extincteurs fixés aux parois des modules récents, ne purent être libérés de leur support^[13],[27].

Les deux autres accidents eurent lieu au cours de manœuvres d’amarrage manuel destinés à tester le système TORU impliquant les vaisseaux Progress M-33 et Progress M-34. L'objectif de ces tests était d'évaluer le remplacement du système d'amarrage automatique Kours, couteux et désormais produits par l'Ukraine, installés sur les vaisseaux Progress. Les deux tests échouèrent en provoquant des avaries matérielles. Progress M-33 frôlât la station tandis que Progress M-34 entra en collision avec le module Spektr, perforant celui-ci et causant une dépressurisation de la station spatiale. Le module Spektr devint inutilisable. L'accident entraîna une coupure électrique car les panneaux solaires installés sur le module fournissait une grande partie de la station en électricité. La station spatiale privée d'électricité se mit à dériver et il fallut plusieurs semaines de travail avant un retour à la normale^[3],[13].

Radiations et débris orbitaux

Références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Mir » (voir la liste des auteurs).

Bibliographie

• (en) David M Hartland, The story of space station Mir, Springer Praxis,‎ 2005 (ISBN 0-387-23011-4)
• (en) Brian Harvey, Russia in space : the failed frontier ?, Springer Praxis,‎ 2001 (ISBN 978-1-85-233-203-7)
  Synthèse sur l'ensemble du programme spatial soviétique et russe des débuts à la fin des années 1990
• (en) George C. Nield et Pavel Mikhailovich Vorobiev, Phase 1 Program Joint Report (NASA SP-1999-6108), NASA,‎ janvier 1999
  Rapport de la NASA sur le programme Shutl-Mir
• (en) Rex D. Hall, David J. Shayler et Bert Vis, Russian's Cosmonauts inside the Yuri Gagarin training center, Springer Praxis,‎ 2011 (ISBN 978-0-387-21894-6)
• (en) Albert A. Harrison, Spacefaring the human dimension, University of California Press,‎ 2001 (ISBN 0-520-23677-7)

Voir aussi

Articles connexes

• Saliout
• Skylab
• Station spatiale internationale

Liens externes

• (en) Histoire du programme Shuttle Mir

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