Canadarm2

Développement

Le développement du Canadarm2, un projet de 1,4 milliard de dollars, est supervisé par son entrepreneur industriel principal, la société Spar Aerospace Limited, la division spatiale de Spar Aerospace acquise en 1999 par MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd., aujourd’hui appelée MDA Space. Ce bras robotique canadien fait partie de la contribution du Canada au programme de la SSI. Ce partenariat permet aux astronautes de l’Agence spatiale canadienne (ASC) d’accéder à la station spatiale internationale et d’y mener des expériences scientifiques en orbite.

Le Canadarm2 est conçu, construit et testé entre 1986 et 2001. Bien qu’il s’inspire du Canadarm, ce nouveau bras est conçu pour être plus grand et plus durable, capable de manœuvrer des charges utiles plus lourdes dans l’espace. À la différence du Canadarm, il est également conçu pour se déplacer à l’intérieur de la SSI et accéder à diverses zones de la station.

Après 13 ans de développement à Brampton, en Ontario, le bras robotique est cédé à l’ASC le 12 mars 1999. Il est soigneusement expédié au Centre spatial Kennedy le 16 mai 1999 pour y être testé, puis intégré à la navette spatiale Endeavour en vue de son lancement.

Le Canadarm2 est lancé à bord d’Endeavour le 19 avril 2001, lors de la mission STS-100, à laquelle participe l’astronaute de l’ASC Chris Hadfield. Ce dernier a pour mission d’aider à installer le bras robotisé lors de la toute première sortie extravéhiculaire canadienne, qui a lieu le 22 avril 2001.

Chris Hadfield et l’astronaute de la NASA Scott Parazynski effectuent deux sorties extravéhiculaires pour préparer le bras. Ces opérations comprennent le déboulonnage du bras de sa palette de transport, le branchement des câbles, le dépliage du bras et la fixation d’un de ses côtés au laboratoire Destiny de la SSI. Une fois l’installation terminée, le Canadarm2 transfère sa palette au Canadarm. Le 28 avril 2001, les deux bras robotisés réalisent une tâche ensemble et se donnent la première « poignée de main » robotique canadienne dans l’espace.

Caractéristiques

Le Canadarm2 est initialement conçu pour faciliter l’installation des modules lors de la construction de l’ISS. Aujourd’hui, il est chargé de l’entretien de la SSI, de l’attrapé et de l’amarrage des vaisseaux-cargos et du déplacement des fournitures, de l’équipement, des robots et des astronautes.

Le Canadarm2 mesure 17 mètres de long et pèse près de 1500 kilogrammes. Tout comme un bras humain, il a sept degrés de liberté : trois articulations à l’épaule, une articulation au coude et trois articulations au poignet. Sa liberté de mouvement est toutefois supérieure, chaque articulation pouvant effectuer une rotation de 540 degrés (soit 270 degrés dans chaque direction).

Son prédécesseur, le Canadarm, est équipé d’une « main » latérale, appelée un effecteur de verrouillage. Le Canadarm2, quant à lui, en possède deux. Ces effecteurs circulaires renferment des câbles permettant de s’agripper à la Station spatiale internationale (ISS) ou à d’autres objets dans l’espace.

Pour résister aux niveaux de rayonnement élevés et aux variations de température extrêmes de l’espace, le bras est composé de 19 couches de fibres de carbone thermoplastiques à haute résistance. Il est également constitué de sections amovibles que d’autres robots ou des astronautes en combinaison spatiale peuvent entretenir dans l’espace.

Le bras robotisé est également doté de fonctionnalités facilitant le travail des opérateurs. Grâce à la base mobile, une plate-forme de travail se déplaçant le long du treillis principal de la SSI, les opérateurs du bras peuvent atteindre plusieurs parties de la station. Des capteurs de force et de moment peuvent également reproduire le sens du « toucher » et permettent l’évitement automatiquement des collisions. Pour voir autour de lui, le Canadarm2 est équipé de quatre caméras couleur, une de chaque côté du « coude », et les deux autres sur les « mains ».

Rôle au sein des activités de la Station spatiale internationale

Le Canadarm2 ne représente qu’une partie de la robotique canadienne à bord de la SSI. Le robot Dextre, doté de deux bras et de sept articulations, arrive à la station en 2008 pour installer et remplacer de l’équipement et tester des technologies, comme le ravitaillement en carburant dans l’espace. La base mobile, lancée vers le SSI en 2002, transporte les astronautes, l’équipement et d’autres robots canadiens.

Grâce à sa flexibilité, ce bras robotisé permet d’accomplir des tâches complexes et inattendues. Par exemple, le 3 novembre 2007, pendant une sortie extravéhiculaire, le Canadarm2 aide Scott Parazynski à réparer un panneau solaire endommagé lors de son déploiement. Le bras saisit une longue perche de la navette, un équipement fabriqué par MDA Space habituellement utilisé pour inspecter les tuiles endommagées. L’astronaute se trouve alors attaché à l’extrémité de la perche pour accéder aux panneaux solaires distants et y effectuer les réparations nécessaires.

Le Canadarm2 est également utilisé pour « attraper » des vaisseaux-cargos qui transportent des fournitures pour la SSI, une tâche pour laquelle il n’est pas initialement conçu. Le premier attrapé a lieu le 17 septembre 2009 avec le véhicule de transfert japonais H-II (HTV).

Importance du Canadarm2

Le Canadarm2 permet d’accroître l’expertise canadienne en robotique spatiale. En effet, selon les estimations du gouvernement fédéral, quelque 200 entreprises contribuent à son développement. Ce programme permet au Canada d’intégrer des contrôleurs de vol aux opérations de la NASA dès les premières années de fonctionnement du bras robotisé, élargissant ainsi la présence canadienne en orbite.

De plus, plusieurs astronautes canadiens manipulent ce bras dans l’espace. Steve MacLean devient le premier en septembre 2006. Parmi les autres astronautes canadiens qui l’utilisent, on compte Chris Hadfield, Julie Payette et Robert Thirsk. L’astronaute de la NASA Andrew Feustel, qui possède la double nationalité américaine et canadienne, est le premier Canadien à attraper un vaisseau-cargo en vol libre avec le Canadarm2. Cet événement se déroule au-dessus du Québec le 2 juillet 2018. Quelques mois plus tard, David Saint-Jacques devient le premier astronaute de l’ASC à réaliser le même exploit.

À l’origine, le Canadarm2 et d’autres robots spatiaux sont contrôlés dans l’espace par des astronautes, mais des contrôleurs au sol peuvent également faire le travail. Fort de son expérience, le Canada ouvre une salle de soutien de la robotique au siège social de l’ASC à Longueuil, au Québec. Cette salle permet aux contrôleurs de vol canadiens de travailler sur le Canadarm2 et sur les robots spatiaux depuis le Canada. Aujourd’hui, cette salle de soutien de l’ASC assure plus de 100 jours d’opérations spatiales par année. Certaines opérations de robotique sont également effectuées au centre spatial Johnson à Houston, au Texas.

L’héritage du Canadarm2 s’étend bien au-delà de la SSI. Un bras robotique similaire est déployé par le Canada lors de la mission Phoenix de la NASA vers Mars. Le Canadarm2, sert de modèle pour le développement du Canadarm3, le bras robotique de nouvelle génération en cours de construction par MDA Space. En outre, une technologie dérivée du Canadarm2 est également employée dans le domaine médical. En effet, Synaptive Medical, lance un microscope numérique robotique, Modus V, pour assister les professionnels de la santé lors des interventions chirurgicales. Le Canadarm2 figure également sur le billet de cinq dollars, aux côtés de Dextre et du Système d’entretien.