LES HUBLOTS DU CM

Le module de commande est équipé de cinq hublots qui permettent à l'équipage de pouvoir manœuvrer à vue le CSM lors des phases d'amarrage avec le LM (hublots de rendez vous, au nombre de deux : un à droite et un à gauche). Les trois autres sont utilisés pour les prises de vues et les observations.

Chacun de ces hublots est constitué d’un vitrage interne formé de deux vitres, séparées par une cavité pressurisée, et d’un vitrage externe assurant la protection thermique.

Ils sont désignés de la sorte :

• Side window :
hublots latéraux (considéré comme une petite fenêtre au vu de leurs dimensions, environ 33 cm de côté). Au nombre de deux, de forme carrée, Ils sont localisés de chaque côté du CM et sont utilisés pour les photographies et les observations.

• Rendez vous window :
Hublots de rendez vous, au nombre de deux, de forme triangulaire (environ 20 par 33 cm). Ils sont situés entre les side windows (un à droite, un à gauche) et permettent une vue vers l’avant (en direction de l’apex du module), facilitant ainsi les phases de rendez-vous avec le LM. Ils sont également utilisés pour l’observation.

• Hatch window :
Hublot central de l'écoutille principale faisant face à la couchette centrale, il possède un diamètre de 22,85 cm.

Les hublots sont composés de plusieures vitres internes et externes. La partie interne comprend deux vitres en aluminosilicate (verre de silice trempé). La cavité entre ces deux vitres est évacuée puis remplie d’un gaz inerte sec (azote) à une pression d’environ 7 psi (≈ 0,48 bar). Un second espace est ménagé entre cet ensemble interne et la vitre externe, qui est réalisée en verre de silice fondue (fused silica).

Chaque vitre reçoit un traitement de surface : une couche anti-reflet sur la face externe et une couche réfléchissante (teinte bleue/rouge) sur la face interne, destinée à réduire la transmission du rayonnement infrarouge et à bloquer les ultraviolets.

Les vitres intérieures ont une épaisseur de 6,32 mm et sont séparées par un intervalle de 2,53 mm. Le vitrage externe présente une température de résistance thermique d’environ 1537 °C et un point de fusion d’environ 1710 °C. Les vitres internes présentent une résistance thermique d’environ 1093 °C.

Chaque hublot est équipé d’un volet amovible pouvant être installé afin de réduire la luminosité à l'intérieur du module de commande (voir schéma 02). Ils sont fabriqués en feuille d’aluminium, possèdent une surface intérieure non réfléchissante et sont maintenus en place par des leviers à ailettes.

ci dessus, 3 vue en coupe des différents hublots du module de commande.

schéma 02

Mirroirs internes

Il est bon de noter que les positions des hublots (latéraux, rendez-vous, écoutille) ont été optimisées pour chaque couchette afin que l’astronaute puisse observer, photographier et utiliser les instruments tout en restant attaché dans la combinaison pressurisée.

LE CONTRÔLE QUALITÉ

Afin de détecter les défauts, chacun des hublots du module de commande Apollo est soumis à un programme d’homologation. Les essais d'homologation comprennent des tests de pression, des tests de choc thermique ainsi que des inspections visuelles.

Les essais de choc thermique appliqués aux vitrages exposés au flux thermique (vitrage externe) consistent à les chauffer dans un four à 648,89°C (1200°F), puis à les immerger dans de l'eau à une température comprise entre 20° à 25°C (68° à 77°F).

Les essais de choc thermique appliqués aux vitrages internes consistent à les porter à une température de 260 °C (500 °F) dans un bain de sel, puis à les immerger dans de l’eau à une température comprise entre 20 et 25 °C (68 à 77 °F).

Tous les hublots, qu’ils appartiennent à la structure interne ou au vitrage externe, sont soumis à un test d'acceptation de pression d'épreuve destiné à révéler les défauts de conception et de fabrication. La pression d'épreuve des hublots internes est de 1,52 bar (22 psi).
Pour les vitrages externes, les pressions d’épreuve sont les suivantes :

• 2,75 bar (40 psi) pour les hublots latéraux
• 3,37 bar (49 psi) pour le hublot de l’écoutille
• 5,03 bar (73 psi) pour les hublots de rendez-vous

À l’issue de ces essais, les hublots font l’objet d’une inspection visuelle afin de vérifier l’absence de dégradation ou de dommages.

Bon à savoir :
Sur certaines missions, l'hublot de l'écoutille principale peut être remplacé par un airlock (sas) scientifique.

Afin d’améliorer les capacités d’observation, l’équipage dispose également d’un jeu de miroirs.
Trois miroirs sont installés, un pour chaque couchette. Ils sont conçus pour permettre aux astronautes d’effectuer des opérations visuelles indirectes, notamment :

• le réglage du harnais de sécurité
• la manipulation des commandes de couchette
• la localisation des connexions ombilicales

Ces opérations sont réalisées alors que l’astronaute porte sa combinaison spatiale pressurisée, qui réduit son champ de vision.

Un miroir interne (10,12 × 15,18 cm) est monté sur l’atténuateur de choc. Deux miroirs externes (6,32 × 7,71 cm), situés de part et d’autre sur les montants des hublots latéraux, permettent notamment à l’astronaute occupant la couchette droite de vérifier le déploiement des parachutes lors de la phase finale de descente.

Le saviez-vous ? Les hublots du bouclier thermique du module de commande (CM) des missions Apollo 7 à 17, hors Apollo 11, indisponible pour examen post-lancement en raison de sa valeur historique, ont été étudiés pour détecter les impacts de micrométéoroïdes. Au total, 3,5 m² de surfaces externes ont été examinés à l’aide de microscopes optiques et électroniques. Les hublots, en silice pure à 99 %, étaient affleurants à la surface du bouclier thermique, garantissant une détection fiable. Les hublots de rendez-vous ont été exclus après Apollo 10, car ils étaient encastrés et bien protégés des micrométéoroïdes et, sur les missions avec rendez-vous du module lunaire (LM), leurs surfaces subissaient des impacts de particules émises par les propulseurs du LM. Avant le vol, les surfaces des hublots étaient inspectées au grossissement 20x et tous défauts superficiels (éclats, rayures) étaient cartographiés. Après nettoyage avec de l’eau et de l’alcool isopropylique, les cratères suspects étaient examinés avec un microscope stéréo jusqu’à 140x, et les zones autour des cratères identifiés étaient prélevées pour analyse SEM (Scanning Electron Microscope, soit en français microscope électronique à balayage). Les données ont été calibrées à l’aide de tests en laboratoire utilisant des répliques en verre des hublots afin de déterminer les caractéristiques des micrométéoroïdes.

Au terme de ces examens, dix impacts de micrométéoroïdes ont été identifiés, avec des diamètres d’éclats (spall) allant de 25 à 445 µm. Aucun cratère hypervélocité supérieur à 0,2 µm n’a été observé sur les échantillons SEM d’Apollo 14. Quelques puits de 5 à 20 µm, présentant des puits centraux fracturés et une zone d’éclats, ont été détectés mais ont été attribués à des débris provenant du système de contrôle de réaction (RCS) ou de dispositifs explosifs. Aucune trace de matériau météoritique n’a été identifiée dans ou autour des cratères provenant d’Apollo 13 et d’Apollo 14. Le tableau ci-dessous résume les cratères supérieurs à 25 µm et l’exposition des hublots pour chaque mission.

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Texte de Paul Cultrera, tous droits réservés, d'après le document PDF en anglais n° : 19730023038_1973023038 ; PDF "The current micrometeoroid flux at the moon for masses ≤10^-7 from the Apollo window and Surveyor 3 TV camera results" ; PDF "Apollo Spacecraft News Reference" ; PDF "Apollo Experience Report – Spacecraft Structural Windows (NASA‑TN‑D‑7439)"