Un défi de taille pour l'industrie et le gouvernement

Le Canadarm est né d'un défi technique que la NASA a lancé au début des années 1970 dans le cadre du développement de son nouveau Système de transport spatial, c'est-à-dire la navette spatiale que nous connaissons aujourd'hui. En juin 1969, soit un mois avant que les astronautes de la mission Apollo ne foulent le sol de la Lune, des études conceptuelles portant sur les diverses parties composant la navette spatiale ont été présentées à un certain nombre de pays, dont le Canada.

À cette époque, la petite société canadienne DSMA Atcon a capté l'attention de la NASA avec un robot qu'elle avait mis au point pour le chargement de combustible dans des réacteurs nucléaires. De concert avec les sociétés Spar, CAE Electronic et RCA (qui deviendra plus tard Spar Montréal), DSMA Atcon a élaboré une proposition de bras robotique capable de déployer et de saisir du matériel à partir de la soute de la navette spatiale. Bien que la NASA se soit alors montrée intéressée par ce projet, les fonds étaient plutôt rares pour un programme aussi risqué.

C'est avec l'appui de Jeanne Sauvé, alors ministre d'État aux Sciences et à la Technologie, que le projet a pu être lancé. En 1974, le Canada a accepté de construire le premier télémanipulateur robotique destiné à la navette spatiale. Spar, CAE et DSMA Atcon ont ainsi formé un consortium industriel, avec le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) pour superviser le projet. La contribution du Canada au projet de la navette spatiale de la NASA venait de prendre forme.

Contraintes de conception

En 1975, Spar a été retenue comme sous-traitant principal du CNRC pour le développement, la mise à l'essai et l'évaluation du système de bras robotique. La société avait déjà réalisé au début des années 1970 des études conceptuelles visant un type précis de télémanipulateur. Le défi qui se dressait devant l'équipe de conception était énorme. Il n'existait alors aucun dessin détaillé, et on ne retrouvait sur le marché aucun élément pour des machines appelées à fonctionner en permanence dans l'environnement hostile de l'espace. Les exigences de la NASA pour ce qui était du poids, de la dextérité, du fonctionnement manuel et automatique du système, de sa polyvalence, de sa précision, de sa sécurité et de sa fiabilité étaient très rigoureuses. De rien, le Canada a dû construire un outil aussi agile que le bras humain et capable de fonctionner parfaitement dans l'espace. Pour que le Canadarm puisse bien résister aux conditions extrêmes du milieu spatial, il a fallu utiliser les plus récents matériaux aérospatiaux, dont du titane, de l'acier inoxydable et du graphite époxide. Il a aussi fallu installer des garnitures calorifuges munies d'éléments chauffants thermostatés afin de maintenir la température de l'appareil à un niveau acceptable dans l'espace.

Le Canadarm lors d'essais sans sa garniture blanche protectrice. (Photo prise dans les années 1980)

Le magnifique aboutissement

Muni de nerfs de cuivre, d'une ossature en fibres de graphite et de moteurs en guise de muscles, le Canadarm est comme le bras humain. Il est doté de deux articulations pivotantes à l'épaule, d'une au coude et de trois au poignet. D'une longueur de 15 mètres, et d'un poids de moins de 480 kg, le Canadarm est capable de soulever des charges de plus de 30 000 kg – jusqu'à 266 000 kg en microgravité. Cela représente le poids d'un autobus chargé. Mais le plus spectaculaire, c'est qu'il effectue le tout en consommant moins d'électricité qu'une cafetière!

Au cœur de ce système se trouve un ordinateur qui, en plus de contrôler le bras, fournit des informations essentielles à l'astronaute qui le commande. Le télémanipulateur peut être opéré manuellement depuis le poste de commande ou être programmé de façon à fonctionner automatiquement. Sa « main » fonctionne à l'instar d'un collet et vient s'enrouler autour d'une prise en métal installée sur les charges utiles.

Mise à l'essai

La conception et la construction du bras robotique se sont révélées difficiles, mais l'essai du produit final a représenté un véritable défi. Conçu pour une utilisation en apesanteur, le Canadarm ne peut même pas se soulever sur Terre à cause de la gravité. Il a donc fallu construire une salle d'essai spéciale pour permettre aux articulations du bras de fléchir lors d'essais en conditions d'exploitation. De plus, une installation de simulation informatisée, fonctionnant un peu comme un jeu vidéo, a aussi été mise au point pour évaluer la manœuvrabilité du bras et permettre aux astronautes de s'entraîner en vue de son utilisation en orbite.

Simulateur servant à la formation à l'exploitation du Canadarm au centre spatial Johnson. (Photo : NASA)

Investissement

Le gouvernement du Canada a investi 108 millions de dollars dans la conception, l'assemblage et la mise à l'essai du premier modèle de Canadarm, lequel a été remis à la NASA en vue de son installation sur la navette spatiale Columbia. Par la suite, la NASA a commandé quatre autres bras robotiques à l'équipe industrielle, qui porte maintenant le nom de MDA. L'investissement de départ du gouvernement du Canada a engendré des recettes d'exportation de près de 700 millions de dollars dans l'industrie. Les activités d'entretien continu et de soutien technique ajoutent environ 20 millions de dollars par année à ces gains.