Lors de la conception de la navette spatiale, un soin particulier a été apporté à la conception de l’espace à l’intérieur duquel doivent évoluer les membres de l »équipage. L’orbiteur se proposant d’embarqué lors de ses missions un nombre d’astronautes supérieur à ce que les missions Apollo avaient connu, les ingénieurs de la Nasa ont dû penser un habitacle proposant pour sept personnes, des zones consacrées au pilotage, au travaux divers, aux aspects techniques et à la vie à bord.
Ainsi, les 65,8 mètres cube du module préssurisé de la navette se voit doté de trois sections distintes où pilotent, travaillent et vivent les membres de l’équipage. Il se compose du poste de pilotage, du pont intermédiaire et du pont inférieur. A cela s’ajoute un sas permettant les sorties extravéhiculaires (EVA). La structure de cet habitacle est constituée de plaques en alliage d’aluminium 2219, le tout rigidifié par des longerons et un cadre interne, le tout soudé ensemble. L’espace est pris en charge dans le fuselage avant de l’orbiteur par seulement quatre points d’attache pour minimiser la conductivité thermique entre les deux parties. Le compartiment de l’équipage est pressurisé à 14,7 psi (soit environ 1.03 bar), et est maintenu à un taux de 80% d’azote et 20% d’oxygène. La Nasa et le constructeur North American Rockwell (qui devient Rockwell International en 1973) ont de cette manière conçu et configuré l’habitacle pour accueillir lors de la phase de lancement et de rentrée, quatre astronautes sur le pont d’envol (poste de pilotage) et trois dans le compartiment intermédiaire. Sur les missions STS-61A et STS-71, les membres de l’équipage seront même comptés au nombre de huit.
La partie la plus importante et la plus emblèmatique du compartiment des astronautes et le poste de pilotage, dit « Flight Deck ». C’est l’emplacement le plus élevé de la cabine, il a une superficie d’environ 6 m² et est conçue dans l’agencement habituel que l’on rencontre dans l’aéronautique, c’est à dire un emplacement pour le pilote et un autre pour le co-pilote. Pour la navette spatiale toutefois, ces places seront respectivement occupées par le commandant de mission et par le pilote. Directement derrière eux, on trouve les sièges des spécialistes de mission. Enfin le cockpit se termine par deux fenêtres permettant une visualisation des opérations orbitales, notamment menées depuis la soute de la navette. L’endroit est aussi consacré au pilotage du bras télémanipulateur RMS (Remote Manipulator System).
L’instrumentation du poste de pilotage a été conçue dans les années 1970 à l’aide des technologies déjà avancées à l’époque. Bien que devenu assez vite daté, cet équipement n’a pas connu d’améliorations notables pendant deux décennies. Il faudra attendre 2000, et la mission STS-101 pour voir s’envoler la navette spatiale Atlantis équipée d’une nouvelle génération de cockpit. Aux technologies électromécaniques pour les commandes et cathodiques pour les écrans de contrôle, vient se substituer un affichage dit MEDS (Multifunction Electronic Display System), réalisé par la Nasa et la société Honeywell Space Systems, à Phoenix. Outre le gain en consommation d’énergie, ces nouveaux dispositifs pilotés par ordinateur permettent une modification des informations et du texte délivrés par les écrans LCD, ce qui améliore grandement la conscience situationnelle des astronautes.
Les équipages de STS-134 et ISS-Expédition 28 dans le compartiment intermédiaire. Crédit. Nasa
Sous le « Flight Deck », se trouve le compartiment intermédiaire. Nommé « Mid-Deck », cet espace est accessible via le poste de pilotage grâce à deux ouvertures « Interdeck » mesurant environ 70 cm de côtés. Normalement l’ouverture Interdeck droite est fermée et la gauche est ouverte. Le compartiment intermédiaire offre un hébergement pour l’équipage. Il réalise pour les astronautes une zone de mobilité d’environ 9 m² et un volume de rangement de 13 mètres cube. Selon les exigences de la mission, des stations de sommeil superposées et une cuisine peuvent être installés dans le compartiment intermédiaire. En tout état de cause, l’espace est prévu pour la restauration, le sommeil, l’hygiène personnelle et l’exercice de l’équipage. De plus, une partie du contôle et de la gestion des données est localisée dans trois baies d’équipements pour l’avionique de la navette. Le « Mid-Deck » peut reçevoir trois ou quatre sièges de même type que les sièges des spécialistes de mission sur le pont d’envol, la configuration normale de lancement étant de quatre astronautes dans le poste de pilotage et trois dans le compartiment intermédiaire.
La troisième section principale du compartiment de l’équipage de la navette spatiale est le pont inférieur dit « Lower Deck ». Il est conçu pour accueillir les systèmes de soutien de la vie, les racks dévolus aux systèmes électriques, le dispositif gérant l’environnement et l’élimination des déchets. On y trouve aussi les systèmes contre le risque incendie, les systèmes de communication et de radar nécessaire aux opérations d’accostage et d’autres systèmes essentiels pour le bon fonctionnement de l’orbiteur et de son équipage. Des bonbonnes chimiques, qui absorbent le dioxyde de carbone provenant de l’environnement, se trouvent ici et sont changées toutes les douze heures. Un échangeur de chaleur est également situé dans le pont inférieur, chargé de refroidir l’air et de condenser l’humidité qu’il contient. L’eau à bord de la navette spatiale est fabriquée grâce à des piles combustibles à partir d’hydrogène liquide et d’oxygène liquide. Lorsque l’eau est produite, elle est stockée dans des réservoirs, qui sont situés dans le compartiment inférieur.
Enfin, les astronautes à bord peuvent accèder à un sas dit « Airlock ». Ce dernier est normalement situé à l’intérieur du compartiment intermédiaire. Il a un diamètre intérieur de 1,60 m, mesure 2,10 m de longueur et pèse 374 kg à vide. Il est dimenssionné pour accueuillir aisément deux membres d’équipage. Le sas est utilisé pour les EVAs (Extra Vehicular Activity) qu’effectuent les astronautes. Ils contient notamment deux combinaisons spatiales et des recharges pour six heures de sortie spatiale. Lors des missions Spacelab, un tunnel est adjoint au dispositif afin de permettre l’accès au laboratoire spatial installé dans la soute de la navette.