Skylab

thumb|Insigne du programme Skylab. (abréviation de , « Laboratoire du ciel » en français) est la première station spatiale lancée par l'agence spatiale américaine, la NASA.

Elle est développée dans le cadre du Programme des applications Apollo mis en place en 1965 pour donner une suite au programme Apollo. Le projet est lancé dans un contexte de réduction budgétaire des dépenses spatiales américaines et l'architecture retenue repose essentiellement sur la réutilisation de composants existants. La station spatiale est un ensemble long de et d'une masse de dont le module principal est réalisé à partir du troisième étage de la fusée lunaire géante .

Skylab est mise en orbite le . Au cours de son lancement, la station perd une partie de son revêtement thermique et un de ses panneaux solaires. Le premier équipage, qui la rejoint quelques jours plus tard, doit d'abord restaurer son habitabilité. Trois équipages y séjournent entre 1973 et 1974, dont le dernier, durant près de 84 jours, établit un nouveau record. Les astronautes réalisent à bord de nombreuses observations scientifiques, en particulier l'observation du Soleil grâce à une batterie d'instruments et l'étude de l'adaptation de l'homme à l'espace. À l'issue de ces missions et faute de lanceurs disponibles et de budget, la station est mise en sommeil en attendant la mise au point de la navette spatiale américaine en cours de développement. Mais le planning de ce projet prend du retard et l'intensité inattendue de l'activité solaire dégrade plus rapidement que prévu l'orbite de la station spatiale, qui se désintègre en entrant dans l'atmosphère le .

Contexte

vignette|Station spatiale scientifique telle que la concevait la NASA en 1959.

Programme lunaire prioritaire

Au début des années 1960 pour de nombreux ingénieurs de la NASA, le lancement d'une station spatiale est l'étape qui doit suivre logiquement celle des premiers vols spatiaux habités avant l'envoi de missions vers d'autres corps célestes. À l'époque il n'existe pas de fusée suffisamment puissante pour lancer un vaisseau habité vers la Lune. Selon ses promoteurs la station spatiale doit servir à étudier l'aptitude de l'homme à survivre à des séjours prolongés en apesanteur et permettre de mener des recherches scientifiques qui ne peuvent être réalisées que dans l'espace. Le , le président John Kennedy choisit pour des raisons politiques de fixer comme objectif au programme spatial américain l'envoi d'un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Le programme Apollo, qui résulte de cette décision, mobilise toutes les ressources de la NASA. Le choix, fin 1962, d'un rendez-vous en orbite lunaire reporte le projet d'une station spatiale devenue inutile pour atteindre l'objectif lunaireInitialement le scénario de rendez-vous en orbite terrestre aurait pu justifier le lancement d'une station spatiale..

Étude de stations petites et grandes

Entre 1963 et 1965, différentes études de station spatiale sont néanmoins réalisées généralement à l'initiative du Centre spatial Lyndon B. Johnson (MSC) à Houston qui, au sein de la NASA, est responsable des vols habités. Le dimensionnement des stations spatiales étudiées par l'agence américaine varie beaucoup d'une étude à l'autre. North American étudie ainsi à la demande du MSC une petite station spatiale reposant sur l'utilisation d'un vaisseau Apollo vidé d'une partie de ses équipements lunaires et éventuellement accouplé avec un module pressurisé le tout étant lancé par une fusée Saturn IB. Un projet plus ambitieux étudié également par le MSC consiste en un module cylindrique long de et de de diamètre complètement autonome lancé par une fusée Titan et desservi par des vaisseaux Gemini. Le centre spatial de Houston a toutefois une préférence pour les projets de station plus ambitieux. À sa demande, deux industriels déjà fortement impliqués dans le programme spatial réalisent une étude d'une station pouvant être lancée par des fusées Saturn V. Le cahier des charges précise que la station comporte un équipage de 24 personnes et dispose d'un hangar pouvant accueillir un vaisseau capable de transporter 12 personnes. La solution proposée par Lockheed a la préférence des ingénieurs de la NASA car elle dispose de la gravité artificielle qui leur semble indispensable à la fois pour des raisons biologiques et pratiques. La station en forme de Y comporte un moyeu central en apesanteur accueillant le hangar destiné aux vaisseaux et des bras dans lesquels un équipage de 48 hommes peut vivre en subissant des niveaux de pesanteur variables. Douglas Aircraft propose une station cylindrique dépourvue de gravité artificielle longue de avec un hangar pouvant accueillir 4 vaisseaux Apollo.

Des surplus de fusées Saturn disponibles

Dans le cadre du programme Apollo, le nombre de lanceurs Saturn commandés aux industriels avait été déterminé sur la base de la démarche habituelle de mise au point d'une nouvelle fusée consistant à tester progressivement chaque composant, du premier étage à l'ensemble formé par le lanceur et le vaisseau. Pour tenir l'objectif très ambitieux fixé par le président Kennedy, George Mueller, responsable de l'OMSF (Office of Manned Space Flight) c'est-à-dire du programme spatial habité de la NASA, décide contre l'avis des responsables des centres de la NASA impliqués dans le programmeLe centre Marshall à Huntsville pour la construction des lanceurs Saturn, Le MSC pour le développement des vaisseaux spatiaux et l'entrainement des astronautes, le centre spatial Kennedy pour l'assemblage et le lancement des missions., que les premiers vols se feront avec des lanceurs complets (procédure de test « All-up »). Pour atteindre cet objectif, les effectifs du centre spatial Kennedy chargé de tester le lanceur assemblé sont considérablement renforcées atteignent à cette époque . Cette décision libère potentiellement un surplus d'une dizaine de fusées Saturn V dont la fabrication est déjà lancée. Ces fusées pourraient être utilisées pour assembler une station spatiale lourde. Mais au tournant de l'année 1964, les ambitions spatiales de la NASA sont confrontées, pour la première fois depuis sa création, à des réductions budgétaires. Dans ce nouveau contexte, Von Braun prévoit que la NASA ne pourra tout au plus lancer dans les années à venir que la station spatiale de petite taille dérivée du vaisseau Apollo.

Station spatiale militaire MOL

L'Armée de l'Air américaine avait joué un rôle crucial au début de l'ère spatiale mais son budget et ses attributions avaient été fortement réduits à la suite de la création de la NASA en 1958 et du transfert de toutes les activités du programme spatial habité à l'agence civile. Ses demandes budgétaires au cours des années suivantes, qui prennent prétexte d'une extension future à l'espace de la zone de conflit avec l'Union soviétique, ne parviennent pas à convaincre les autorités de tutelle et le Congrès américain. Fin 1963, le secrétaire à la Défense Mac Namara décide d'annuler son programme militaire de navette spatiale X-20 Dyna-Soar et de transférer une partie du budget alloué à un nouveau programme de station spatiale militaire habitée baptisé Manned Orbital Laboratory (en français Laboratoire Spatial Habité) (MOL). Mais compte tenu de l'absence de besoins clairement établis, la réalisation de MOL doit se faire avec un budget réduit en réutilisant au mieux les matériels déjà disponibles. MOL, qui doit être lancé par une fusée Titan III C, comprend un vaisseau Gemini réaménagé et un compartiment orbital complémentaire ayant un volume habitable de . Il est prévu de dépenser 1,5 milliard pour 5 vols dont le premier est planifié en 1968. En 1965, les rendez-vous orbitaux réussis des programmes Gemini et Voskhod rendent l'utilisation de l'espace à des fins militaires plus probable et décident l’exécutif américain à donner son accord au développement de la station spatiale le . Mais le projet ne dispose d'aucune priorité.

Programmes post-Apollo

Vers 1964, la décrue du plan de charge du programme Apollo commence à se faire sentir au sein de l'agence spatiale. Il devient en particulier urgent de trouver de nouvelles occupations aux ingénieurs et techniciens très qualifiés qui travaillent au centre Marshall et achèvent la mise au point de la fusée Saturn V. George Mueller, responsable adjoint du bureau des vols habités au siège de la NASA, lance au début d' un programme qui doit prendre la suite du programme Apollo et qui est baptisé Apollo Applications Program (Programme des applications Apollo) abrégé en AAP. Le nouveau programme ne bénéficie encore d'aucun budget et de peu de publicité car l'attention du public et des décideurs est à cette époque monopolisée par les premiers vols du programme Gemini et les développements du programme Apollo. Le principe à la base de l'AAP est la réalisation de missions utilisant sans évolution majeure le matériel - lanceurs et vaisseaux spatiaux - développé à grand frais pour le programme Apollo. Mais les premières propositions de mission consistant à réaliser des séjours de longue durée en orbite terrestre et à multiplier les missions habitées vers la Lune ne séduisent ni les décideurs politiques ni les responsables de la NASA.

Au milieu des années 1960, la NASA révise ses objectifs à la baisse. La station spatiale envisagée a désormais une taille réduite et son objectif principal est d'étudier les effets de l'apesanteur sur l'homme dans le cadre de séjours de longue durée dans l'espace. Il s'agit d'approfondir les constats de perte de tissu osseux effectués à l'issue des missions des programmes Mercury et Gemini et de déterminer si on peut contrôler ou compenser cette dégradation pour que les équipages puissent survivre aux séjours de longue durée dans l'espace. Mais, si la NASA dispose bien de lanceurs Saturn 1B, capables de lancer un véhicule spatial de , soit la masse de la première station spatiale soviétique Saliout, l'agence spatiale n'a pas les moyens financiers de développer une station spatiale. Les ingénieurs doivent donc utiliser les composants existants.

Développer une station spatiale ? Le scénario de l'atelier humide

Le dernier étage d'une fusée est généralement placé en orbite avec la charge utile qu'il emporte. Cette orbite est relativement basse et l'étage rentre habituellement rapidement dans les couches denses de l'atmosphère où il est détruit. Mais en conservant un peu de carburant on peut facilement placer l'étage sur une orbite pérenne en faisant fonctionner les moteurs de l'étage un peu plus longtemps. C'est en s'appuyant sur cette hypothèse que les ingénieurs du centre spatial Marshall proposent le concept de la station spatiale humide. Il s'agit de convertir le réservoir d'hydrogène du deuxième étage S-IV d'une fusée Saturn ILe développement de la version Saturn IB qui utilise un étage S-IVB a laissé en plan plusieurs étages S-IV déjà construits. une fois celui-ci placé en orbite. Pour réaliser cette transformation, il est prévu que l'étage soit purgé de son carburant résiduel puis que les astronautes pénètrent à l'intérieur et ajoutent des aménagements pour le rendre habitable. L'idée est ancienne car elle avait déjà été étudiée à la fin des années 1930 par l'équipe de Wernher von Braun à l'époque où celui-ci mettait au point en Allemagne le missile V2. Le concept était également au cœur du projet Horizon (1959) de l'Armée de Terre américaine dont l'objectif final était l'installation d'une base militaire sur la Lune.

Étude détaillée et premières décisions