Le cinquième Véhicule de Transfert automatique européen (ATV – Automated Transfer Vehicle), baptisé Georges Lemaître du nom du physicien belge à l’origine de la théorie du Big Bang a rejoint la Station spatiale internationale (ISS) au cours de l’été 2014. Cinq ATV ont été fournis par l’ESA dans le cadre de sa contribution aux coûts d’exploitation de la Station spatiale internationale. L’ATV-1 Jules Verne a été lancé le 9 mars 2008 ; l’ATV-2 Johannes Kepler le 15 février 2011 ; l’ATV-3 Edoardo Amaldi le 23 mars 2012 ; enfin, l’ATV-4 Albert Einstein le 5 juin 2013.

Comme les précédents ATV, ce vaisseau ATV-5 a pour mission de ravitailler la Station en nourriture, eau et oxygène, mais aussi en ergols, pièces de rechange et équipements scientifiques. L’ATV-5 doit rester dans l’espace 6 mois au cours desquels il relèvera l’orbite de l’ISS, opération régulière et indispensable pour corriger la diminution d’altitude de la trajectoire de la Station freinée par la traînée générée par l’atmosphère résiduelle. Ses moteurs peuvent servir également à éviter des débris en orbite, ou faciliter l’amarrage d’autres véhicules visiteurs.

L’ATV, de taille exceptionnelle et d’une masse de 20 235 kg (la plus importante des cinq missions ATV), est un des véhicules les plus complexes développés par l’ESA. Sa mission de rendez-vous avec l’ISS est entièrement automatisée et sa conception doit respecter les contraintes de sécurité drastiques propres au vol habité.

La conduite des opérations et la coordination des opérations de contrôle de la mission de l’ATV ont été confiées au CNES. Le Centre de Contrôle ATV-CC (ATV Control Center) est installé à Toulouse et gère l’ensemble des moyens sol nécessaires aux opérations de l’ATV en liaison avec les centres de contrôle de Moscou et de Houston. Pour cet ultime rendez-vous, les ingénieurs de l’ATV-CC ont pour mission de tester de nouveaux équipements radars conçus pour joindre une cible non coopérative comme, par exemple, un débris ou un astéroïde. A leur programme figure également, l’étude des conditions de retour particulières en fin de mission pour préparer la future désorbitation de la Station spatiale internationale.

L’ATV-5 emporte 2 647 kg de marchandises sèches (nourriture, vêtements, outils …), 848 kg d’eau provenant d’une source riche en minéraux située près de Milan, 33 kg d’air, 67 kg d’oxygène et près de 3 tonnes de carburant (860 kg transférés vers la Station pour assurer son propre contrôle d’altitude et 2 218 kg pour les propres manœuvres de l’ATV, ainsi que pour rehausser l’orbite et corriger l’attitude de l’ISS une fois amarré).

La mission comporte six phases :

• La mission débute par le lancement du module à bord d’une Ariane 5 ES depuis Kourou qui est mise sur orbite circulaire à 260 km d’altitude. L’ATV est alors séparé du lanceur qui retombe dans les eaux du Pacifique. Les panneaux solaires sont déployés et les premières communications avec le Centre de contrôle peuvent être assurées.

• Le rendez-vous de l’ATV avec la Station ISS nécessite un phasage spécifique et précis de la mission ATV, car la Station étant en mouvement, il s’agit de positionner l’ATV à faible distance de la Station avant d’engager la phase finale de rendez-vous.

• Les derniers mètres qui séparent Station et ATV sont parcourus sous la surveillance permanente du centre de contrôle et celle de l’équipage de la Station grâce à une localisation GPS dans un premier temps, puis par deux systèmes de mesure de haute précision (vidéomètres et télégoniomètres).

• Une fois amarré (liaisons mécaniques, informatiques, électriques et hydrauliques), l’ATV devient un module à part entière de la Station.

• Au cours de la mission, l’ATV est régulièrement utilisé pour rehausser l’orbite de la Station, et peut être mis à contribution pour les manœuvres d’évitement de débris ou pour les corrections d’attitude.

• A la fin de la mission, l’ATV est guidé par le centre de contrôle vers une zone inhabitée du Pacifique sud au dessus de laquelle il se désintègre dans l’atmosphère. La rentrée s’effectue moins de 48 heures après le désarrimage selon un angle très prononcé afin de limiter la dispersion des débris qui ne seraient pas consumés dans l’atmosphère.

L’opération de rentrée de l’ATV permettra d’étudier les conditions de rentrée d’un objet volumineux qui préfigurera la rentrée de l’ISS programmée pour 2024. A cette fin, l’ATV emporte trois instruments de haute précision qui permettront d’analyser la position, la vitesse et la pression sur le véhicule au moment de la destruction.