Orlan | Histoire

A l'origine, le scaphandre Orlan avait été développé par NPP Zvezda pour les besoins du programme lunaire. Il a ensuite été modifié pour les stations orbitales en orbite basse, et il est toujours utilisé de nos jours sur la Station Spatiale Internationale.

1. Un scaphandre pour tourner autour de la Lune

En 1964, l'Union soviétique décide tardivement de relever le défi lancé par les Etats-Unis de faire atterrir un Homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Le Parti communiste publie un décret (n°655-268) le 3 août 1964 qui confie la réalisation d'un programme lunaire habité au Bureau d'Etudes Expérimentales n°1 (OKB-1) de Sergueï KOROLIOV.

Pour se déplacer à la surface, le cosmonaute aura évidemment besoin d'un scaphandre pour se protéger de l'environnement spatial. Le Ministère de l'Industrie Aéronautique (MAP) publie une directive le 10 février 1965 pour demander à son Usine 918 de développer un tel scaphandre [1]. Aucune sortie dans l'Espace n'a encore été réalisée, que ce soit par les Soviétiques ou les Américains. L'Usine 918 est l'entreprise qui a déjà été choisie pour fournir le scaphandre Berkout qui devrait être utilisé d'ici quelques semaines pour la première sortie de l'Histoire.

Fig. 1.1 : Un scaphandre Berkout.
Musée de la Cosmonautique de Nikoulskoïe. Crédit : Nicolas PILLET.

Pour réaliser l'expédition lunaire, l'OKB-1 développe le complexe L3, qui emportera deux cosmonautes. Toutefois, un seul d'entre eux descendra à la surface à bord du module LK, le second restant sur orbite lunaire à bord du vaisseau LOK.

En février 1965, l'Usine 918 débute donc le développement de non pas un, mais deux scaphandres : le Kretchet (« faucon gerfaut ») pour le marcheur lunaire, et l'Orlan (« pygargue ») pour son commandant de bord cantonné à l'orbite.

Fig. 1.2 : Le module lunaire LK.
Filiale d'Orevo du MGTU Baoumann. Crédit : Nicolas PILLET.

Les deux scaphandres seront différents, car les besoins de chacun des deux cosmonautes ne seront pas les mêmes. Le Kretchet devra pouvoir opérer sous la gravité lunaire (plus faible que sur Terre, mais existante) en autonomie et pendant plusieurs heures. Le commandant de bord, quant à lui, ne portera son scaphandre que dans l'éventualité où il devrait secourir son camarade lors du transfert du LK vers le LOK. Il n'en a donc besoin, dans le pire des cas, que dans un environnement dépourvu de gravité, pendant une durée très limitée et en restant connecté à son vaisseau [1].

Bien que différent du Kretchet, l'Orlan en sera dérivé. Les deux scaphandres seront de type semi-rigide, c'est-à-dire que leur torse sera métallique. Tous les scaphandres spatiaux construits jusque là, que ce soit en URSS ou aux Etats-Unis, étaient des scaphandres souples (c'est encore le cas pour l'A7L lunaire d'Apollo, fourni par la société ILC). Le choix de cette technologie est principalement motivé par sa simplicité de mise en œuvre [1].

Fig. 1.3 : Le scaphandre Orlan.
Crédit : NPP Zvezda.

L'Orlan est une version simplifiée du Kretchet qui, contrairement à lui, n'est pas autonome d'un point de vue électrique. Comme le commandant du LOK ne sera jamais amené à s'éloigner de son vaisseau, le sac à dos est dépourvu de batterie et de systèmes de communications. Il est en permanence relié à un pupitre dans le vaisseau qui lui fournit sa puissance électrique et ses moyens de transmission. De la même manière, comme il n'est conçu que pour un maximum de deux sorties de 2,5 heures chacune, ses réserves d'oxygène sont plus limitées que sur le Kretchet [1].

De plus, le commandant n'ayant pas à marcher sur la surface lunaire, le joint de la hanche n'a qu'un seul degré de liberté, au lieu de deux sur le Kretchet. Il n'y a pas non plus de heaume pare-soleil, ni de système de récupération des déchets organiques, ni de système de fourniture d'eau potable et seulement cinq couches d'isolation thermique au lieu de dix. Toutes ces simplifications permettent de réduire la masse de l'Orlan à seulement 59kg, contre 102kg pour le Kretchet [1].

Fig. 1.4 : Le pupitre B-1M du LOK, auquel sera connecté l'Orlan.
Crédit : NPP Zvezda.

Un premier exemplaire de l'Orlan est construit par l'Usine 918 en 1967, et il commence ses essais en 1968. Le scaphandre est considéré opérationnel en 1969 mais, comme l'expédition lunaire est reportée, l'Usine 918 en profite pour réaliser des essais supplémentaires [1].

Une version spécialement dédiée aux essais en piscine, appelée Orlan-V, est également produite. Elle est lestée pour empêcher la flottaison et elle est équipée d'accroches qui permettent de la hisser dans et hors de l'eau avec une grue. Comme elle n'est destinée qu'à tester la mobilité du scaphandre, son système de survie est simplifié. La ventilation et le refroidissement ne sont donc pas assurés de façon autonome par le sac à dos, mais par des moyens disposés près de la piscine. Les essais en piscine commencent en 1971 avec un unique exemplaire de l'Orlan-V [1].

Fig. 1.5 : La version Orlan-V pour les essais en piscine.
Crédit : NPP Zvezda.

Des essais thermiques de l'Orlan sont réalisés dans les chambres à vide VK600/300 et TBK-30 qui permettent de simuler l'environnement spatial. En tout, neuf scaphandres sont construits pour tester les différents systèmes, auxquels il faut ajouter un Orlan-V et deux exemplaires d'une version identique à l'Orlan-V mais sans les lests, dédiée aux essais en microgravité dans l'avion parabolique Tu-104AK [1].

Fig. 1.6 : Essai d'un Orlan dans la chambre à vide TBK-30.
Crédit : NPP Zvezda.

Suite à l'incapacité de l'OKB-1 de qualifier le lanceur N-1, le programme lunaire est suspendu en 1972, puis définitivement annulé en 1974.

2. Un scaphandre pour Almaz

A la fin des années 1960, le bureau d'études TsKBM développe des stations orbitales à vocation militaire appelées Almaz. Les cosmonautes qui les occuperont devront avoir la capacité de sortir dans l'Espace pour des activités de maintenance et, dans un premier temps, c'est le scaphandre Yastreb qui est choisi pour remplir cette fonction [1].

Finalement, le 20 novembre 1969, le TsKBM et l'Usine 918 décident conjointement d'utiliser le scaphandre Orlan sur les stations Almaz. Il devra être adapté par rapport à sa version lunaire pour permettre quatre sorties de cinq heures chacune, réalisées dans une période de deux mois et demi [2].

Fig. 2.1 : Une station orbitale Almaz.
Crédit : Nicolas PILLET.

Plusieurs stations Almaz seront lancées avec succès dans les années 1970, mais aucune n'emportera jamais de scaphandre.

3. L'apparition des stations DOS et de leur scaphandre Orlan-D

Le 9 février 1970, alors que l'Orlan vient d'être accepté dans le programme Almaz, le Ministère des Machines Générales (MOM) démarre un nouveau projet de stations orbitales civiles baptisées DOS. Il en confie la réalisation à l'OKB-1, devenu entre temps le TsKBEM, qui demande aussitôt à l'Usine 918 de fournir un scaphandre pour que les équipages puissent réaliser des sorties dans l'Espace.

Les spécifications du futur scaphandre sont fournies dès le 10 avril 1970, et l'Usine 918 compte réutiliser le concept de l'Orlan. Celui-ci devra toutefois être modifié en profondeur pour satisfaire l'exigence de permettre des sorties multiples et étalées dans le temps, et réalisées par des équipages différents [2].

Fig. 3.1 : Saliout, la première station DOS.
Crédit : TASS.

Le nouveau scaphandre est baptisé Orlan-D (D comme DOS), et son développement commence dès 1970. Comme son prédécesseur lunaire, il ne sera pas complètement autonome car l'alimentation électrique et les communications se feront via un câble relié à la station. Ce câble, qui servira également de lien de sécurité, aura une longueur de 15 à 20 mètres afin de laisser suffisamment de mou au cosmonaute pour atteindre n'importe quel point de la station [2].

La première station DOS, baptisée Saliout, est mise sur orbite avec succès le 19 avril 1971. Le TsKBEM, toutefois, décide de ne pas l'équiper de scaphandres. Il en sera de même pour les trois stations suivantes (DOS-2, DOS-3, DOS-4) et, en mai 1973, l'Usine 918 demande au TsKBEM de trouver une solution pour que l'Orlan-D puisse être testé en conditions opérationnelles. Les deux organisations se mettent finalement d'accord pour embarquer une paire d'Orlan-D sur la station suivante, DOS-5 [2].

Un accord en ce sens est signé en janvier 1974 (décision n°2/511-74). Cinq exemplaires bons de vol (n°33, 34, 35, 36 et 38) sont construits et les derniers essais sont achevés en 1976 [2]. La station DOS-5, baptisée Saliout-6, est lancée le 29 septembre 1977 avec deux Orlan-D à son bord (n°33 et 34). Ils seront utilisés lors de trois sorties dans l'Espace réalisées entre 1977 et 1979.

Fig. 3.2 : Vladimir KOVALIONOK lors de la sortie dans l'Espace du 29 juillet 1978.
Crédit : TASS.

Au Centre d'Entraînement des Cosmonautes (TsPK), une piscine est construite pour la formation aux sorties dans l'Espace avec l'Orlan-D. Elle n'entre en service que le 28 décembre 1978, et les premiers équipages de Saliout-6 doivent donc s'entraîner dans la piscine sportive du TsPK, spécialement aménagée pour l'occasion.

4. Le scaphandre Orlan-DM pour la station Saliout-7

Une nouvelle station, la DOS-5-2, est lancée de Baïkonour le 19 avril 1982. Baptisée Saliout-7, elle embarque deux nouveaux scaphandres Orlan-D, qui seront complétés par un troisième exemplaire apporté par le vaisseau Progress-19 le 21 février 1984. Ces trois scaphandres sont utilisés lors de dix sorties dans l'Espace réalisées par les équipages successifs de Saliout-7 entre 1982 et 1984.

Les Orlan-D de Saliout-7, bien qu'ils portent le même nom que les scaphandres utilisés sur Saliout-6, sont fortement modifiés pour prendre en compte le retour d'expérience. Les équipements dans le sac à dos sont disposés de manière différente afin de permettre à l'équipage de recharger facilement les consommables entre deux sorties. Le système de refroidissement est devenu rechargeable, et l'évaporateur est remplacé par un sublimateur [2].

Fig. 4.1 : Anatoli BEREZOVOÏ avec l'Orlan-D n°45
lors de la première sortie depuis Saliout-7, le 30 juillet 1982.
Crédit : TASS.

Mais l'objectif de l'Usine 918, devenue entre temps l'usine Zvezda, est de rendre le scaphandre complètement autonome. Dans ce but, une version intermédiaire appelée Orlan-DM entre dans sa phase de développement en 1983 [2].

Il dépend toujours de la station pour son alimentation électrique, mais plusieurs modifications le rendent plus ergonomique, plus mobile et plus fiable [2]. Deux premiers Orlan-DM sont apportés sur la station Saliout-7 par le vaisseau Cosmos 1669 en juillet 1985, et ils sont utilisés lors de trois sorties dans l'Espace.

Fig. 4.2 : Leonid KIZIM en scaphandre Orlan-DM lors d'une sortie depuis Saliout-7 en 1986.
Crédit : TASS.

Deux autres exemplaires, transportés par le vaisseau Progress-25 en mars 1986, sont utilisés depuis la nouvelle station Mir lors de cinq sorties.

5. Le scaphandre autonome Orlan-DMA

En 1985, le programme spatial habité soviétique est orienté vers deux grandes thématiques : la station Mir et la navette spatiale Bourane. Dans le cadre de ces deux programmes, un décret du Parti communiste daté du 25 septembre 1985 demande le développement d'un système de déplacement dans l'Espace pour les cosmonautes (UPMK). L'usine Zvezda développe donc, à partir de là, la version autonome de son scaphandre, baptisée Orlan-DMA [2].

Les deux premiers scaphandres de ce type sont convoyés sur Mir par le vaisseau Progress-38 en septembre 1988, et ils sont utilisés pour la première fois lors de la sortie du 20 octobre 1988. Ce premier essai, ainsi que les suivants, sont réalisés avec une liaison électrique avec la station, au cas où l'alimentation autonome ne fonctionnerait pas normalement.

Fig. 5.1 : La première sortie en scaphandres Orlan-DMA, le 20 octobre 1988.
Crédit : INA.

La deuxième sortie en scaphandre Orlan-DMA, toujours avec un cordon électrique de secours, est réalisée le 9 décembre 1988 par le Soviétique Aleksandr VOLKOV et son camarade français Jean-Loup CHRÉTIEN, qui devient ainsi le premier cosmonaute non russe et non américain à sortir dans l'Espace.

Deux nouveaux Orlan-DMA sont envoyés sur Mir à bord du module Kvant-2, qui décolle le 26 novembre 1989. Ils sont utilisés pour la première fois lors de la sortie du 26 janvier 1990, qui est la première dans l'Histoire spatiale soviétique où les cosmonautes ne sont pas reliés à la station (excepté par les câbles de sécurité). Les deux sorties suivantes, les 1er février 1990 et 5 février 1990, permettent de tester le système UPMK, qui sera par la suite abandonné.

Fig. 5.2 : Aleksandr SEREBROV lors de la sortie du 1er février 1990.
Crédit : TASS.

Par la suite, pas moins de six Orlan-DMA supplémentaires sont envoyés sur Mir. Au total, cette version sera utilisée lors de cinquante-six sorties.

6. La coopération avec l'Europe

Au début des années 1990, Zvezda se lance dans un programme de coopération avec l'entreprise européenne Dornier afin de développer un projet commun de scaphandre qui servirait à la fois pour la navette spatiale européenne Hermès et pour la future station orbitale russe Mir-2.

Au départ, Zvezda n'est qu'un sous-traitant de Dornier. Mais à partir de 1992, les deux entreprises deviennent partenaires pour réaliser une étude sur un possible scaphandre développé conjointement. Baptisée EVA-2000, cette étude est interrompue en 1993 quand le programme Hermès est abandonné. L'Agence Spatiale Européenne (ESA) et l'Agence Spatiale Russe (RKA) démarrent alors le projet EVA SUIT 2000 visant à construire un scaphandre euro-russe [3].

Fig. 6.1 : Essai du scaphandre EVA SUIT 2000 chez SABCA, en Belgique.
Crédit : ESA.

Le financement est fourni à la fois par l'ESA et la RKA, tandis que Dornier et Zvezda sont les deux co-maîtres d'œuvre. Dornier sous-traite par ailleurs la construction du scaphandre à l'entreprise belge SABCA. Mais le programme est arrêté en 1994 suite à la décision de l'ESA de ne pas poursuivre son financement [3].

7. Un nouveau scaphandre pour Mir

En 1993, la Fédération de Russie devient partenaire des Etats-Unis dans la construction de la future Station Spatiale Internationale (MKS). Zvezda avait prévu d'utiliser le scaphandre EVA SUIT 2000 pour les sorties réalisées depuis le Segment russe de la station, mais elle doit revenir à ses traditionnels Orlan quand l'ESA se retire du projet [2].

Le travail réalisé avec les Européens est tout de même mis à profit pour créer une nouvelle version appelée Orlan-M. Son développement commence en 1995 [2], et les deux premiers exemplaires sont envoyés sur Mir à bord du vaisseau Progress M-34 en avril 1997. Ils sont utilisés pour la première fois lors de la sortie du 29 avril 1997 par le cosmonaute Vassili TSIBLIEV et l'astronaute Jerry LINENGER, qui devient à cette occasion le premier Américain à utiliser un scaphandre russe.

Fig. 7.1 : Jerry LINENGER lors de la première sortie avec les Orlan-M, le 29 avril 1997.
Crédit : NASA.

Un troisième Orlan-M est envoyé sur Mir par le vaisseau Progress M-36, et l'exploitation de la station est stoppée en mars 2001. La construction de la Station Spatiale Internationale commence en 1998, et deux Orlan-M y sont envoyés par le module de service Zvezda en juillet 2000. Quatre autres rejoignent la station sur les vaisseaux Progress M1-11, Progress M-49 et sur le module Pirs. Les Orlan-M de la Station Spatiale Internationale ont fait l'objet de plusieurs modifications par rapport à ceux utilisés sur Mir, notamment dans le but d'améliorer leur fiabilité [4].

8. La version informatisée Orlan-MK

Une nouvelle version, baptisée Orlan-MK et entièrement contrôlée par un ordinateur embarqué, est développée par NPP Zvezda au début des années 2000. Trois exemplaires sont expédiés sur la Station Spatiale Internationale par les vaisseaux Progress M-65, Progress M-66 et Progress M-02M.

Fig. 8.1 : Le scaphandre Orlan-MK n°6 est préparé à Baïkonour
avant son chargement dans le vaisseau Progress M-02M, le 16 avril 2009.
Crédit : Roscosmos.

La première sortie en Orlan-MK a lieu le 5 juin 2009. Beaucoup d'autres sont réalisées pendant plus de huit ans, sans aucun incident significatif.

9. L'export vers la Chine

Dans le cadre de son programme de vols spatiaux habités, la République Populaire de Chine engage une coopération avec NPP Zvezda afin de produire son propre scaphandre, appelé Feitian. Largement basé sur l'Orlan-M, il est utilisé pour la première fois depuis le vaisseau Shenzhou-7 le 27 septembre 2008 par ZHAI Zhigang. Lors de cette sortie, LIU Boming était quant à lui équipé d'un Orlan-M.

Fig. 9.1 : Les scaphandres Feitian et Orlan-M.
Crédit : DR.

10. Orlan-MKS : un scaphandre climatisé

A la fin des années 2000, NPP Zvezda commence le développement d'une version encore améliorée appelée Orlan-MKS. Elle apportera plusieurs améliorations, la principale étant un système de régulation de température automatique (ASTR). Les essais au sol sont terminés à l'automne 2014 [5] mais le premier exemplaire bon de vol ne décolle qu'en décembre 2016, à bord du vaisseau Progress MS-04. Le lancement est toutefois un échec, et le scaphandre est perdu.

Fig. 10.1 : Un scaphandre Orlan-MKS.
Salon MAKS-2013. Crédit : Nicolas PILLET.

A ce moment, les trois Orlan-MK disponibles sur la Station Spatiale Internationale ont tous dépassé leur durée de vie. La première sortie avec un Orlan-MKS est réalisée le 17 août 2017.

Bibliographie

[1] ABRAMOV, I., et al., Космические скафандры России, Moscou, 2005, pp. 118-134
[2] Ibid., pp. 147-192
[3] Ibid., pp. 223-224
[4] POBIEDINSKAÏA, M., "Орлан-М" для МКС, Novosti Kosmonavtiki n°11-2001
[5] AFANASSIEV, I., Новый "Орлан", Novosti Kosmonavtiki n°01-2015


Dernière mise à jour : 21 avril 2018