Skylab, le « Laboratoire du ciel » : la première station spatiale américaine
Cinq mois après le dernier débarquement lunaire, les Américains écrivaient le dernier acte du programme Apollo en plaçant sur orbite terrestre leur première station orbitale terrestre.
En lançant le 14 mai 1973 le Sky Laboratory, ou Skylab, les Américains s’installent dans la banlieue terrestre. Jusqu’alors, seuls les Soviétiques y sont présents, depuis qu’ils ont envoyé la station Saliout 1, le 19 avril 1971. Après avoir gagné la « course à la Lune », les Américains décident de rejoindre les Soviétiques dans l’occupation de l’orbite terrestre.
Toutefois, l’installation d’une station orbitale ne relève pas seulement de la course-compétition avec le rival idéologique : il s’agit de disposer d’une part d’un laboratoire au service de la science, pour comprendre comment l’homme pourra et devra s’adapter au milieu spatial, et d’autre part d’une plateforme servant de point de départ pour explorer d’autres mondes comme Mars, voire servant également… la sécurité nationale. Plusieurs projets sont ainsi élaborés au cours de la première moitié des années soixante.
Skylab a été la première station spatiale américaine et le premier laboratoire de recherche en équipage dans l’espace. Les premières visions de stations spatiales en orbite étaient antérieures à l’ère spatiale et l’Union soviétique a mis en orbite sa première station spatiale expérimentale Salyut en 1971. Le Skylab, plus grand et plus complexe, a évolué à partir du programme d’applications Apollo de la fin des années 1960, qui cherchait à réutiliser tout matériel inutilisé du programme d’alunissage d’Apollo Moon.
Le complexe Skylab se composait de quatre composants principaux : l’atelier orbital [Orbital Workshop] (OWS), le module de sas [Airlock Module] (AM), l’adaptateur d’amarrage multiple [Multiple Docking Adapter] (MDA) et le support de télescope Apollo [Apollo Telescope Mount] (ATM). Le module de commande et de service Apollo a transporté des équipages vers et depuis Skylab et est resté attaché à la station tout au long de l’occupation d’un équipage. L’OWS, converti à partir de l’étage supérieur d’une fusée Saturn, servait de principal compartiment de travail, de vie et de couchage pour les équipages, et contenait du matériel d’exercice, une cuisine et de nombreuses expériences scientifiques, en particulier pour les sciences de la vie études. Deux grands panneaux solaires sur l’OWS ont fourni 12,4 kW d’électricité à la station. L’AM a permis aux astronautes d’effectuer des sorties dans l’espace, tandis que le MDA comprenait un port d’amarrage principal et de secours pour le vaisseau spatial Apollo et abritait le Earth Resources Experiment Package. L’ATM contenait des télescopes pour les observations solaires et quatre panneaux solaires pour une alimentation supplémentaire. Une fois en orbite, le complexe pesait 170 000 livres, de loin le vaisseau spatial le plus lourd à ce jour.
Laboratoire de recherche sans précédent dans l’espace, Skylab contenait des équipements scientifiques permettant de mener des recherches dans diverses disciplines. Les astronautes à bord de la station ont mené 270 expériences dans les domaines des sciences biomédicales et de la vie, de l’observation de la Terre, de l’astronomie solaire et du traitement des matériaux. Parmi les plus importantes, citons les recherches sur les réactions physiologiques des astronautes à un vol spatial de longue durée. Comme prévu à l’origine, trois équipages successifs de trois personnes devaient passer 28, 56 et 56 jours à bord de la station spatiale, lancés dans des capsules Apollo au sommet de fusées Saturn 1B. Pour la première fois dans les vols spatiaux habités, le deuxième port d’amarrage de Skylab permettait une capacité de sauvetage. Une deuxième capsule Apollo transportant deux astronautes pouvait venir en aide à l’équipage résident de trois personnes si leur vaisseau spatial devenait inutilisable, et les cinq personnes revenaient sur Terre dans le nouveau vaisseau.
Le 14 mai 1973, la dernière fusée Saturn V a tonné au large de la rampe de lancement 39A au Kennedy Space Center pour soulever la station spatiale Skylab en orbite. Au début, tout semblait se dérouler normalement, mais environ 63 secondes après le début de la mission, les contrôleurs de vol à Houston ont observé les premiers signes de problèmes. La télémétrie a indiqué un déploiement prématuré du bouclier micrométéoroïde, conçu pour protéger la station des débris et agir également comme une couverture thermique, et au moins un des panneaux solaires OWS, des événements qui n’auraient dû avoir lieu qu’une fois la station en orbite. Moins de 10 minutes après le lancement, Skylab a atteint l’orbite, s’est séparé du deuxième étage de Saturn V et a commencé une séquence préprogrammée pour déployer les panneaux solaires et l’ATM. 
Les contrôleurs ont noté que bien que l’ATM et ses réseaux se soient déployés normalement, les indications étaient que les principaux réseaux OWS ne produisaient pas et ne généraient que 25 watts de puissance. De plus, avec la perte de protection thermique du bouclier micrométéoroïde manquant, les températures à l’intérieur de la station montaient régulièrement à des niveaux intolérables pour l’équipage, nocifs pour les équipements délicats et ruinant les consommables à bord. Surchauffé et sous-alimenté, Skylab avait de sérieux ennuis. Les contrôleurs de vol étaient confrontés à un défi de taille. Pour maximiser la production d’énergie par les panneaux solaires ATM, la meilleure attitude était de les orienter vers le Soleil mais cela provoquait un échauffement maximal sur l’atelier orbital. À l’inverse, l’attitude optimale pour minimiser les charges thermiques sur l’OWS a considérablement réduit la production d’énergie. Après un jour ou deux.
Le lancement du premier équipage, prévu pour avoir lieu 24 heures après l’arrivée en orbite de Skylab, a d’abord été retardé de cinq jours et, à mesure que le dépannage se poursuivait, de cinq jours supplémentaires jusqu’au 25 mai. L’équipage, le commandant Charles « Pete » Conrad, le pilote Paul J Weitz et le pilote scientifique Joseph P. Kerwin sont retournés à Houston pour commencer à s’entraîner pour ce qui allait devenir une mission apparemment impossible pour sauver Skylab. Les ingénieurs, les gestionnaires et les astronautes du Marshall Space Flight Center et du Johnson Space Center ont commencé à travailler 24 heures sur 24 pour trouver une solution pour abaisser la température interne de la station et déployer les panneaux solaires pour permettre au programme Skylab de se poursuivre.
L’administrateur de la NASA, James C. Fletcher, a formé une commission d’enquête pour déterminer la cause de l’échec du bouclier micrométéoroïde. Ils pensaient que l’incapacité du bouclier à résister aux courants d’air supersoniques lors du lancement était un facteur contributif. De plus, les tests de pré-lancement se sont concentrés sur le déploiement du bouclier en orbite, sans survivre à l’environnement de lancement aérodynamiquement stressant. Les développeurs du bouclier, a conclu le conseil, n’ont pas passé suffisamment de temps à discuter avec les aérodynamiciens de l’environnement de lancement du bouclier et de ses impacts potentiels sur le matériel. Enfin, les responsables ont traité le bouclier comme un sous-système du lanceur et n’ont donc pas affecté d’ingénieur de projet dédié au bouclier pour prendre en compte les problèmes de conception et de charge.
Le prochain épisode de cette série décrira comment la NASA a sauvé Skylab de ses débuts presque désastreux et a permis à son potentiel scientifique de s’épanouir.
Le Skylab OWS de secours est exposé au Smithsonian’s National Air and Space Museum à Washington, DC, tandis que le module de formation Skylab est exposé au Space Center Houston.
Skylab
https://www.history.com/this-day-in-history/skylab-launched
https://www.nasa.gov/feature/skylab-america-s-first-space-station