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Depuis plusieurs décennies, la NASA n'a pas eu de porte-avions de classe lourde capable d'atteindre la Lune. Maintenant, l'agence spatiale américaine construit une fusée qui pourra atteindre des objets plus éloignés dans le système solaire. Le correspondant a visité une entreprise qui assemble les premiers exemplaires de la nouvelle fusée.
Si votre objectif est de mémoriser un seul fait de cet article, choisissez celui-ci : la nouvelle fusée américaine sera capable de mettre en orbite 12 éléphants adultes - c'est un exemple frappant que la NASA utilise pour illustrer l'incroyable puissance de leur nouvelle fusée.
En position de départ, la hauteur du Space Launch System (SLS, Space Launch System) dépassera la hauteur de la Statue de la Liberté (93 m). La masse de la fusée dépassera la masse de sept avions de ligne Boeing 747 et demi entièrement chargés, et la puissance de ses moteurs dépassera la puissance de 13 400 locomotives électriques. Avec l'aide de SLS, une personne pourra aller au-delà de l'orbite terrestre pour la première fois depuis 1972, lorsque le porte-avions Saturn-5 a livré les astronautes de l'équipage d'Apollo 17 sur la Lune, la dernière expédition habitée américaine sur la Terre. satellite à ce jour.
"Ce sera une fusée unique", déclare l'ingénieur système SLS Don Stanley."Cela aidera les gens à retourner sur la Lune et à aller encore plus loin - vers les astéroïdes et Mars."
Stanley travaille au George Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama, derrière la clôture impénétrable de l'arsenal de Redstone, la base de l'US Army Air and Missile Command. Depuis plus de 60 ans, ce lieu est au cœur du programme américain de développement de missiles militaires et civils. Terrain clôturé de 154 pi2. km est parsemé de décharges, de bancs d'essai et de technologies spatiales désaffectées.
Fusée universelle
Parmi les «déchets» spatiaux sur le territoire de la base - une structure d'apparence fragile utilisée pour les essais au sol de la fusée qui a mis en orbite le premier astronaute américain; l'épaisse coque métallique d'un navire à propulsion nucléaire dont la conception n'a jamais été réalisée ; ainsi que des moteurs en forme de tonneau "Saturn-5". A côté du parking se trouvent les boosters à propergol solide usés de la navette spatiale avec une inscription rassurante sur le côté : "Empty".
Alors que nous passons devant ces monuments historiques, Stanley affirme que la nouvelle fusée sera beaucoup plus polyvalente que ses prédécesseurs.
Droits d'auteur des images Nasa Légende En 1972, le porte-avions Saturn 5 a livré les astronautes de l'équipage d'Apollo 17 sur la Lune."Si vous avez besoin d'envoyer un équipage sur un astéroïde pour changer son orbite, notre fusée sera capable d'accomplir cette tâche, dit-elle. "Et si vous avez besoin de voler vers Mars, elle volera vers Mars. Actuellement en cours d'examen par le gouvernement américain."
La fusée est construite spécifiquement pour le vaisseau spatial habité Orion, qui a été testé avec succès (sans équipage) en décembre de l'année dernière. Bien que le SLS soit un nouveau développement, il intègre de nombreuses technologies des programmes précédents de la NASA.
Les quatre premiers exemplaires du SLS seront équipés de moteurs issus du programme Space Shuttle. Les propulseurs à fusée solide de la fusée seront des versions allongées de ceux utilisés sur les navettes, et la conception de l'étage supérieur est basée sur les conceptions de Saturn V développées dans les années 1960. Stanley ne voit rien de spécial dans cet emprunt de technologie.
"Pour décoller de la Terre, nous aurons besoin d'une fusée d'une manière ou d'une autre, c'est pourquoi nous utilisons les acquis des programmes Apollo et Space Shuttle, note-t-elle. Mais, en plus de cela, nous introduisons de nouvelles solutions technologiques. . Le bloc fusée central est conçu à partir de zéro ; nous appliquons également de nouvelles technologies de fabrication. En conséquence, nous aurons un missile efficace et abordable."
Vélos et voitures électriques
Le SLS lui-même est assemblé à six heures au sud de Huntsville dans la vaste installation d'assemblage de la NASA dans la banlieue de Michaud à la Nouvelle-Orléans. L'usine, longue de près d'un kilomètre, servait autrefois à l'assemblage des fusées Saturn V ; jusqu'à récemment - le réservoir de carburant externe de la navette spatiale.
En raison de la taille gigantesque de l'installation, les employés se déplacent sur le site à vélo - ou, s'ils ont de la chance, dans des voitures électriques blanches avec l'emblème de la NASA à bord.
"Nous avons des centaines de vélos ici", déclare le CTO Pat Whips, lorsqu'un groupe de cyclistes croise le chemin de notre voiture électrique. "À une certaine époque, notre propre atelier de réparation de vélos était le plus grand du sud des États-Unis."
Droits d'auteur des images Nasa Légende Un lancement de fusée est toujours un spectacle impressionnant. Quel sera le lancement de SLS ?Nous passons devant les sections et les carénages de la nouvelle fusée, répartis dans l'installation comme un Stonehenge moderniste. Les éléments porteurs sont en tôle d'aluminium. À certains endroits, l'épaisseur de la coque extérieure ne dépasse pas quelques millimètres. La résistance structurelle est obtenue grâce à des fermes en treillis métalliques internes. Ces sections brillantes seront bientôt soudées ensemble pour devenir la nacelle de fusée centrale qui abritera les réservoirs de carburant, les moteurs et les systèmes de contrôle.
"Tout dans ce programme est énorme ; la taille des structures est également impressionnante, mais les tolérances que nous devons maintenir sont extrêmement petites", déclare Whip alors que nous nous dirigeons vers l'une des machines à souder suspendues au-dessus de nous. , seulement pour voir où ils se terminent, et la précision de l'assemblage doit être au millième de centimètre.
Méthode de soudage avancée
Pour connecter les différentes parties de la fusée, on utilise le soudage par friction-malaxage, qui colle littéralement deux couches de métal ensemble.
"Le soudage conventionnel génère beaucoup de chaleur, des flammes nues et de la fumée, explique l'ingénieur Brent Gadds. La méthode que nous utilisons est différente en ce sens que le métal ne fond pas complètement. Les deux couches se frottent simplement l'une contre l'autre. La température du métal ne dépasse pas les points de fusion.
Droits d'auteur des images Nasa Légende Soudage par friction malaxageCe processus est très intéressant à observer: deux plaques sont fixées ensemble, après quoi un rouleau rotatif, contrôlé par un ordinateur, commence à se déplacer le long du joint. Il ne faut que quelques minutes pour souder même les plus grandes longueurs, et la résistance et la fiabilité des coutures résultantes sont incomparablement plus élevées qu'avec les méthodes de soudage traditionnelles.
La partie la plus impressionnante de l'installation de la Nouvelle-Orléans est l'atelier où l'assemblage final de l'assemblage central du missile est effectué. Le bâtiment de dix-sept étages est entièrement occupé par une machine à souder automatique, la plus grande machine à souder par friction malaxage jamais construite.
"Ce n'est pas seulement une machine, agrandie", note Whips. "C'est un appareil complètement nouveau. Personne n'a fait quelque chose comme ça auparavant. D'un autre côté, la fusée que nous construisons sera la plus grande jamais lancée depuis la surface. de la terre".
En avant vers l'inconnu
Le premier lancement du SLS est prévu pour 2018. Les ingénieurs de Michaud et du Centre Marshall ont un peu plus de deux ans pour construire la première unité centrale, tester les moteurs et les boosters de l'étage de soutien, puis livrer la fusée sur une barge le long de la côte du golfe. jusqu'à l'assemblage final au Kennedy Space Center à Cap Canaveral, en Floride. Pour des raisons de sécurité, le premier vol - plus éloigné de la Terre que les expéditions habitées les plus éloignées de l'histoire - sera sans pilote.
Droits d'auteur des images Nasa Légende Peut-être que le SLS sera utilisé pour des vols habités vers Mars"Nous allons envoyer la fusée à environ 48 000 km de plus que ne l'ont fait les expéditions lunaires d'Apollo", déclare Stanley. "Nous devons trouver un équilibre entre la sécurité des futurs équipages et les capacités techniques de la fusée - nous voulons nous assurer que nous prenons un risque acceptable." .
Son point de vue est partagé par Whips, sur les murs du bureau duquel se trouvent des photographies des équipages des navettes Challenger et Columbia tombées. Selon Whips, tout le personnel de l'installation de Michaud sait que la fusée en construction ici est conçue pour le vol habité.
"Nous recevons souvent la visite d'astronautes et de leurs familles. Cela nous aide à ne pas oublier que notre travail est extrêmement honorable et responsable, car des vies humaines en dépendent", dit-il.
Le financement du programme SLS est stable, il ne fait donc pratiquement aucun doute que, contrairement à plusieurs projets similaires antérieurs, celui-ci sera réalisé. Si les travaux sur le porte-avions et le vaisseau spatial Orion se déroulent comme prévu, le premier vol habité pourrait avoir lieu d'ici la fin de la décennie.
Droits d'auteur des images Getty Légende Les Américains veulent être des leaders dans tout, y compris l'exploration spatialeLa question est de savoir où iront les astronautes. Les dirigeants politiques américains n'ont pas encore décidé comment utiliser exactement l'incroyable potentiel du nouveau missile. S'agira-t-il d'un retour sur la Lune, d'un vol vers un astéroïde (l'option la plus populaire aujourd'hui) ou d'un projet plus ambitieux - une expédition sur Mars ? Quelle que soit la décision de la Maison Blanche et du Congrès, l'essentiel est que pour la première fois depuis plus de 40 ans, l'Amérique a à nouveau les moyens d'envoyer des expéditions habitées dans l'espace lointain.
"Nos citoyens veulent que les États-Unis restent le leader mondial", déclare Stanley. "Les États-Unis ont un fort esprit de compétition. Nous pensons que nous devons diriger en tant que nation dans de nombreux domaines, y compris l'exploration spatiale."
Le premier étage du lanceur SLS utilise deux propulseurs auxiliaires qui assureront le lancement de la fusée en orbite terrestre basse. Entrera ensuite en jeu le propulseur de l'étage supérieur du deuxième étage, qui servira à tirer la charge utile de l'orbite basse et à l'envoyer vers la destination finale : la Lune, Mars ou l'une des lunes de Jupiter, Europe.
Dans le cadre du premier lancement officiel, qui devrait avoir lieu au plus tôt en 2020, le porte-avions SLS sera équipé d'une version temporaire du deuxième étage. Pour le moment, l'agence développe un "deuxième étage expérimental" qui permettra l'utilisation de différentes configurations d'étage supérieur avec différentes charges utiles. Le premier lancement avec le deuxième étage principal devrait avoir lieu en 2023-2024. Selon les documents techniques adoptés, il est prévu d'utiliser quatre moteurs-fusées à propergol liquide RL-10 dans le deuxième étage, qui ont prouvé leur fiabilité plus d'une fois depuis leur première utilisation en 1961.
Le problème est que les moteurs RL-10 conçus et construits par Aerojet Rocketdyne sont très chers. Les journalistes d'Ars Technica ont réussi à découvrir qu'en moyenne, pour chaque moteur RL-10 qui sera utilisé lors du premier lancement d'essai, la NASA devait payer 17 millions de dollars. Apparemment, l'agence n'a pas aimé cet arrangement et, en octobre, elle a fait une proposition ouverte aux entreprises spatiales privées : trouver une alternative moins chère pour réduire le coût de production d'un lanceur. Le document publié indique que pour préparer le troisième vol (Exploration Mission-3) du lanceur SLS, l'agence a besoin de quatre moteurs-fusées d'ici la mi-2023.
Fait intéressant, déjà à la mi-novembre, l'agence a édité le document. Maintenant, il est dit que la NASA ne cherche pas une "alternative moins chère" aux moteurs RL-10, mais un "remplacement". Malgré le fait qu'à première vue, cela puisse sembler être un dispositif lexical et stylistique courant, le portail Ars Technica, citant des sources anonymes de l'industrie spatiale, rapporte que le changement de terminologie utilisé en dit long. En d'autres termes, la NASA n'utilisera plus les moteurs RL-10. Selon les commentaires officiels de l'agence à ce sujet, la rédaction du document a été faite dans le but d'attirer davantage de parties intéressées.
Finest Hour Blue Origin
Certains ont vu dans le document de la NASA une tentative de cette manière de faire allusion au même Aerojet Rocketdyne que ses moteurs RL-10 pourraient être moins chers. D'autres disent que l'agence signale avec cette annonce qu'elle est ouverte aux modifications de conception de la deuxième étape elle-même et qu'elle est ouverte aux propositions utilisant un ensemble de moteurs différent. Et si tel est le cas, la NASA choisira très probablement les moteurs BE-3U, écrit Ars Technica. Blue Origin prévoit de les utiliser dans le deuxième étage de son lanceur lourd New Glenn. Il s'agit d'une version modifiée des moteurs BE-3 utilisés comme moteurs principaux du propulseur de fusée New Shepard, que la société envisage d'utiliser en tant que touriste et qui a déjà volé avec succès (jusqu'à présent, cependant, dans le cadre de tests) 7 fois. Soit dit en passant, il convient de noter que le même Orbital ATK considère également les moteurs BE-3U comme le système principal de la deuxième étape de son lanceur prévu pour le système de lancement de nouvelle génération. Le choix en faveur du BE-3U est dû au fait que le moteur est capable de produire 120 000 livres de poussée, alors que le RL-10 n'en offre que 100 000.
On ne sait pas encore combien et quelles entreprises ont répondu à l'appel de la NASA, mais l'appel à propositions s'est terminé le 15 décembre.
2013-06-21. La délégation a visité le Michoud Assembly Facility (MAF), situé à la Nouvelle-Orléans (Louisiane), où Boeing, maître d'œuvre pour la création du bloc fusée central du lanceur Space Launch System (SLS), a créé un équipement moderne, principalement pour réduire considérablement le coût de production des lanceurs SLS même à de faibles cadences de production. L'usine MAF est l'une des plus grandes au monde et appartient à la NASA. La délégation de visite, organisée par Boeing, a réuni des employés de la NASA, des représentants des gouvernements locaux et étatiques, ainsi que des représentants des médias. Le but de la visite est de faire la démonstration d'un nouvel équipement pour le soudage vertical (Centre de soudage vertical), à savoir un centre de trois étages créé par Boeing, Futuramic Tool and Engineering et PAR Systems, qui sera utilisé pour former des segments cylindriques de la base SLS module d'un diamètre de 8,4 m par soudage de panneaux en aluminium. Avec l'aide de nouveaux équipements, ainsi que d'une main-d'œuvre de moins de 1 000 personnes, la NASA et Boeing seront en mesure de produire deux modules de lanceur SLS de base par an. L'équipement présenté est plus avancé que celui utilisé auparavant dans l'entreprise pour la production de réservoirs de carburant externes (PTB) du système spatial de transport réutilisable de la navette spatiale (MTKS). L'utilisation de nouveaux équipements simplifie grandement les processus de production et réduit les coûts de production. Auparavant, pour effectuer de tels travaux requis de 3 à 5 équipements différents, désormais l'utilisation d'un seul outil permet non seulement de souder le module, mais également des spécialistes peuvent inspecter la soudure après l'achèvement des travaux, ce qui nécessitait auparavant de déplacer l'objet vers un autre poste de travail. À la fin de la visite, U. Gerstenmaier, responsable des vols habités de la NASA, a fait l'éloge du nouveau centre de soudage vertical et a déclaré que les lancements prévus du lanceur SLS seront peu fréquents, mais avec un haut degré de sécurité, et que le coût de la création du lanceur SLS sera considérablement réduite. Le lanceur SLS sera équipé de quatre moteurs principaux RS-25 supplémentaires, qui faisaient auparavant partie de la navette spatiale MTKS. Au total, 16 de ces moteurs sont exploités par la NASA au Stennis Space Center. Le premier lancement du lanceur SLS avec une fausse capsule Orion est prévu pour 2017. Le prochain lancement en 2021 dépend de facteurs techniques et politiques, mais selon les plans de la NASA, il s'agira d'un vol habité vers un astéroïde pour le capturer et rediriger sa trajectoire vers une orbite lunaire haute à l'aide d'un nouveau vaisseau spatial automatisé. La NASA fournit un financement de 1,8 milliard de dollars par an pour le développement du lanceur SLS, y compris la construction d'une installation d'essai de fusées en PC. Mississippi et infrastructure de lancement au Kennedy Space Center (Floride). Avec le financement de la capsule habitée Orion de Lockheed Martin, le budget s'élève à près de 3 milliards de dollars par an. Compte tenu du coût et de l'ampleur du programme de lancement SLS, la NASA prévoit une mission habitée vers Mars. Cependant, le 19 juin 2013, lors d'une audience du Congrès sur le projet de loi sur le lanceur SLS, la vitesse de vol lente du lanceur SLS a fait douter certains observateurs de l'industrie.Sur le territoire d'une usine gigantesque mais méconnue de la NASA, des équipes entières de spécialistes (scientifiques, ingénieurs, concepteurs) développent depuis des années des projets spatiaux parfois très douteux. Et ce n'est pas une hypothèse sans fondement, mais plutôt la triste histoire du Michoud Assembly Facility (MAF) de la NASA, un complexe de fabrication grandiose à la Nouvelle-Orléans, où l'agence construit ses plus grandes fusées depuis des décennies.
En 2011, après le dernier vol de la navette spatiale, les installations de production situées dans les immenses hangars de l'usine ont été louées à des studios de cinéma hollywoodiens : des scènes du film Ender's Game et d'autres films de science-fiction y ont été tournées.
Après l'arrêt du programme Constellation, qui devait succéder au système de la navette spatiale, les États-Unis ont décidé de se tourner vers des entrepreneurs privés pour livrer du fret en orbite terrestre basse et créer fusée super lourde appelée Space Launch System (SLS), qui transportera des astronautes et du fret dans l'espace lointain.
Basé sur les composants de la navette, avec le soutien enthousiaste des politiciens des États où ses composants sont fabriqués, le SLS a été qualifié de "fusée vers nulle part". Ce programme sous pression du Congrès n'avait pas d'objectifs précis et les chances de son lancement étaient minces.
Cependant, il est toujours mis en œuvre et financé par le budget. La planification d'une expédition avec sa participation bat son plein et le premier lancement est prévu pour 2018. La longévité du SLS, comme tout programme pluridécennal, dépend des futurs politiciens. Que cette "part volante du gâteau du gouvernement" soit le meilleur moyen de se rendre sur Mars est une grande question.
Plus tard, cependant, une équipe d'ingénieurs et de techniciens de la NASA est arrivée ici, dont la tâche était de développer et de fabriquer de nouveaux produits importants - la poursuite des grandes idées de l'agence pour lancer un homme dans l'espace. MAF est de retour dans les affaires avec le vaisseau spatial le plus grand et le plus ambitieux de l'histoire, un lanceur super lourd appelé Space Launch System (SLS). Avec lui, la NASA prévoit d'effectuer un lancement historique d'un équipage d'astronautes de Cap Canaveral, en Floride, pour un long voyage - plus d'un an - vers Mars, dans le but de livrer des modules de logement, des véhicules et de la nourriture à une planète couverte dans une épaisse couche de poussière rouillée, ce qui prendra quelques semaines. Pour mettre en œuvre ce programme, il faudra encore 25 ans.Pendant ce temps, le SLS pourrait livrer des gens sur la Lune et certains astéroïdes et envoyer une sonde spatiale à la recherche de signes de vie sur l'une des lunes de Jupiter - Europa.
Ce projet interplanétaire grandiose est l'un des plus audacieux que la NASA ait entrepris.
Alors pourquoi a-t-il autant d'adversaires ?
Après le succès vertigineux du programme Apollo dans les années 1960 et au début des années 1970, Lors de la mise en œuvre du premier atterrissage habité sur la Lune, on a supposé que la navette spatiale deviendrait un moyen de routine relativement bon marché pour transporter des équipages et des marchandises en orbite terrestre basse et que les navettes se précipiteraient entre la Terre et l'orbite. En fait, il s'est avéré que le coût moyen d'un lancement de la navette dépasse le milliard de dollars, alors que les vols n'étaient possibles que quelques fois par an, et que deux d'entre eux se sont soldés par des catastrophes.
En 2004, un an après la destruction du vaisseau spatial Columbia lors de sa rentrée sur Terre qui tua sept astronautes, le président américain George W. Moon, puis sur Mars. Le résultat a été le projet spatial Constellation, qui a créé deux nouveaux lanceurs : l'Ares I pour lancer un véhicule de recherche habité en orbite, et le cargo super lourd Ares V, une version du lanceur Saturn V. Cependant, en 2011, alors que le coût total de la Constellation était d'environ 9 milliards de dollars, seuls le vaisseau spatial habité polyvalent Orion de la société Lockheed Martin et la fusée ont été créés, ce qui n'a effectué qu'un seul lancement d'essai. Par décision du président Barack Obama, le programme a été réduit et une expédition sur l'un des astéroïdes est devenue une nouvelle référence pour les activités futures de la NASA sur ses instructions. Pour l'acheminement des équipages et du fret vers la Station spatiale internationale (ISS), l'agence a été contrainte de se tourner vers des entreprises privées.
Cependant, de nombreux membres du Congrès font pression pour la poursuite des travaux sur la création d'un nouveau lanceur lourd capable de transporter des personnes vers la Lune et Mars. Le compromis était le SLS. la seule grande fusée conçue pour transporter à la fois des équipages et du fret, qui n'a pas été touchée par bon nombre des dernières technologies utilisées pour créer l'Ares ; au lieu de cela, les moteurs, les boosters et les réservoirs de carburant de la navette sont entrés en action. En d'autres termes, le SLS était une version moins chère de l'Ares.
Les mauvaises langues prétendaient que le Congrès l'avait inventé pour justifier les activités de la NASA et de ses principaux sous-traitants. "La particularité de ce projet spatial est que pour la première fois le lanceur a été créé sous l'égide d'hommes politiques, et non de scientifiques et d'ingénieurs", écrivait l'hebdomadaire Economist en décembre dernier. Certains critiques se moquaient de la SLS comme d'une "fusée nourricière" ou d'un "système de lancement sénatorial". Les sénateurs des États du sud, où se trouvent les grandes usines de la NASA ou leurs sous-traitants, sont apparus au Congrès comme des partisans actifs de SLS. Parmi eux se trouvent Richard Shelby, sénateur de l'Alabama (plus de 6 000 personnes travaillent au George Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, d'où SLS est géré) et David Vitter, sénateur de l'État de Louisiane (où l'usine d'assemblage MAF est situé). Boeing, le principal constructeur de l'étage principal, a déjà déployé une grande partie des 1 500 employés employés dans ce programme.
Structure SLS
C'est à la fois un gros programme et une grosse fusée. Dans la version d'origine, le premier étage est censé être équipé de quatre moteurs hydrogène-oxygène RS-25 issus des Navettes : ils seront situés dans sa partie inférieure. Des propulseurs à combustible solide seront installés sur les côtés du premier étage, fournissant la poussée de départ pour soulever la fusée super lourde de la Terre. Les moteurs du deuxième étage, situés au-dessus du premier, devraient s'allumer à une altitude d'environ 50 km et mettre la fusée en orbite avec l'engin spatial habité Orion placé à sa proue. D'une longueur de 98 mètres, la fusée sera légèrement plus courte mais nettement plus puissante que la Saturn V, qui a effectué toutes les expéditions vers la Lune, et pourra emporter trois fois la charge utile de la Navette. Aucun des composants de ce missile ne peut être réutilisé. Les prochaines modifications du SLS, qui seront créées dans dix ans, seront équipées de moteurs de soutien et de boosters plus puissants. Le SLS, conçu pour voler vers Mars, disposera d'un deuxième étage encore plus puissant, capable de développer deux fois plus de poussée que dans la première version.
Les critiques du projet le soulignent. qu'en équipant le SLS de composants et de pièces de la navette, le Congrès soutient les principaux sous-traitants de l'aérospatiale qui ont fabriqué des composants pour les navettes. "Une fois de plus, Boeing agit comme un voyou", a déclaré Peter Wilson, analyste en chef de la recherche sur la défense au centre de recherche stratégique américain Research and Development (RAND). D'autres soutiennent que l'approche de réutilisation de la navette présentera à SLS le défi d'associer la dernière fusée aux composants d'un véhicule obsolète. Par exemple. Lors de l'installation des surpresseurs à combustible solide de la Navette, le problème de la rupture de l'isolation thermique aux points d'accostage se pose déjà.
Le coût final estimé du SLS varie considérablement : la NASA déclare publiquement que le premier lancement coûtera 18 milliards de dollars : le lanceur lui-même coûtera 10 milliards de dollars, le vaisseau spatial habité Orion coûtera 6 milliards de dollars et le complexe de lancement de Cap Canaveral aura besoin de 2 milliards de dollars. à préparer. » pour les lancements SLS. (Soit dit en passant, un autre ardent défenseur du SLS était Bill Nelson, sénateur de Floride.) Mais selon des preuves anecdotiques basées sur une analyse interne, plus de 60 milliards de dollars seront dépensés pour le programme au cours des dix prochaines années. envoyer un équipage sur Mars coûterait environ 1 000 milliards de dollars. La NASA estime le coût d'un seul lancement de SLS à 500 millions de dollars, mais certains experts estiment que, compte tenu des coûts de l'ensemble du programme, cette valeur pourrait passer à 14 milliards de dollars.
Selon les opposants, l'enthousiasme du gouvernement et de la population en général envers la recherche spatiale ne devrait pas rester le même face à de telles dépenses. Certaines études analytiques, dont une menée par la NASA, suggèrent qu'il est possible d'atteindre les profondeurs de l'espace et de voler vers Mars sans lanceur super lourd. D'autres soutiennent qu'il serait moins coûteux d'utiliser des lanceurs plus petits (par exemple, le Delta IV, qui met des satellites en orbite depuis dix ans) pour livrer du carburant, des composants et tout le nécessaire pour l'installation d'engins spatiaux interplanétaires en orbite terrestre basse. , et assembler déjà dans l'espace. Et s'il s'avère que nous avons vraiment besoin d'une fusée super puissante, pourquoi ne pas d'abord construire une nouvelle station spatiale et y déplacer le travail ?
La société américaine Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX), fondée par la star de la Silicon Valley, l'ingénieur et entrepreneur à succès Elon Musk, a remporté le concours COTS (qui fait partie du programme de la NASA) pour livrer du fret et de l'équipage à l'ISS à l'aide de ses lanceurs bien établis Falson9. "SLS n'est qu'une petite amélioration par rapport à la technologie qui a été développée il y a 40 ans", déclare James Pura (Latee Riga), président de la Space Exploration Foundation, qui prône l'exploration spatiale précoce. "La NASA ferait bien d'informer les fabricants privés du type de fret qu'elle va envoyer dans l'espace lointain, d'allouer une certaine somme d'argent à ce travail et de laisser des entreprises comme SpaceX le faire." SpaceX développe un lanceur lourd, le SLS, avec 27 moteurs, et travaille sur de nouveaux moteurs plus puissants qui, en cas de succès, rendront cette fusée supérieure aux plus grandes modifications imaginables. Surtout, SpaceX a l'intention de rendre les nœuds principaux réutilisables. SLS, d'autre part, est une conception entièrement jetable.
Malgré tout cela, les préparatifs pour la mise en œuvre du programme SLS battent leur plein. En 2018, le premier Orion sans pilote sera lancé, qui volera près de la Lune, la laissant loin derrière ; le deuxième vol - vraisemblablement dans cinq ans - suivra approximativement la même trajectoire, mais avec l'équipage à bord, et ainsi les gens s'éloigneront de la Terre à la plus grande distance de l'histoire de l'astronautique. Ce qui suit dépend finalement du Congrès et du nouveau président, mais aujourd'hui, un vol habité vers l'astéroïde est prévu pour le milieu des années 2020, et la prochaine expédition d'astronautes vers Mars est prévue pour les années 2030.
usine de fusées
La NASA teste ses fusées les plus lourdes sur les gradins du Space Center. John Stennis, qui est situé parmi de nombreux lacs, rivières et canaux dans le comté de Hancock, près de la frontière la plus au sud de l'État du Mississippi. Pendant que nous enfilons des casques et des gilets avec des bandes réfléchissantes. Tom Byrd, qui a été administrateur adjoint ici jusqu'à sa retraite en janvier, évoque trois raisons pour lesquelles le centre est si près de l'eau : premièrement, le centre a besoin de grandes barges pour y naviguer afin de fonctionner. : deuxièmement, il est nécessaire de tester la conception dans des conditions d'eau ; troisièmement, de l'eau est nécessaire pour refroidir les énormes plaques de métal, qui sont exposées à des températures proches de la température à la surface du Soleil, où elles peuvent se trouver.
Chaque banc d'essai est une énorme structure en béton armé qui ressemble à un bloc de panneaux à plusieurs étages pris au milieu d'un cargo transcontinental. Nous grimpons sur l'un des stands et, en chemin, on me montre une salle de contrôle qui rappelle la salle de contrôle d'une centrale électrique soviétique des années 1950 environ. avec des manomètres à vapeur et de grands cadrans. J'ai demandé pourquoi ils n'amélioraient pas l'équipement et n'utilisaient pas d'appareils numériques. La réponse n'a fait que confirmer certaines règles non écrites suivies par les participants au programme SLS : il a fallu des décennies pour que ces choses fonctionnent bien, d'innombrables problèmes et échecs ont été corrigés. Alors, faut-il vraiment laisser tout suivre son cours maintenant ?
Cependant, depuis le toit du stand, j'ai vu que le Space Center avait l'air assez moderne. Les canaux et les routes ont été repensés pour transporter des charges surdimensionnées, et les bancs d'essai eux-mêmes ont été reconstruits et renforcés car le SLS leur imposera beaucoup plus de pression. que tout autre missile. « La poussée développée sur le banc d'essai est plus importante que lors d'un lancement réel, car la fusée ne peut pas se détacher du jet de gaz s'échappant de sa tuyère », explique Bird. Tout au long du test, qui dure environ neuf minutes, des milliers de buses déversent des jets d'eau à haute pression sur les parois du stand - et cela n'est pas fait pour refroidir, mais pour compenser les vibrations les plus fortes qui pourraient autrement détruire le stand. Même avant les essais SLS, aucun particulier n'était autorisé à se trouver à moins de 13 km du stand. car les ondes sonores générées pendant le test peuvent renverser n'importe qui. Et les moteurs SLS développeront une poussée aussi puissante, qui était auparavant inaccessible sur Terre.
De l'autre côté de la frontière Mississippi-Louisiane, à quelques heures du canal (ou, dans mon cas, à 45 minutes en voiture) se trouve Michaud, que j'ai visité le lendemain. Contrairement au centre isolé. Stennis, l'usine de Michowd est située dans une zone industrielle à la périphérie de la Nouvelle-Orléans. À certains égards, il s'agit d'une usine conventionnelle, pas différente avec des postes de soudage, des chariots élévateurs, des grues et des entrepôts de composants, plus récent, il est à une échelle beaucoup plus grande.
A l'intérieur, toute la plante s'illumine. Nous partons en excursion pour explorer le complexe mètre par mètre et constatons qu'il est littéralement bourré de nouveaux équipements : des bras robotiques se précipitant d'avant en arrière à une vitesse incroyable, des plates-formes à roues et des chargeurs en forme de grue qui déplacent facilement et rapidement des pièces de dix tonnes. et des composants, des systèmes de contrôle de l'intégralité qui garantissent que le moteur assemblé à partir de centaines de milliers de pièces est entièrement terminé. Tous ses composants sont installés à leur place et il ne reste plus un seul superflu. Lorsque vous construisez une machine aussi énorme que le moteur-fusée du lanceur SLS, vous devez éliminer les moindres imprécisions d'assemblage. "Si notre système d'inventaire des pièces signale qu'une minuscule rondelle est manquante, tout le travail s'arrêtera immédiatement jusqu'à ce que nous découvrions où il manque", déclare Patrick Whipps, l'un des responsables de l'usine Michaude de la NASA. .
Bon nombre des composants qui seront utilisés ici dans l'assemblage des fusées étaient destinés à d'autres engins spatiaux. "Nous n'essayons pas du tout d'utiliser autant de pièces et d'assemblages exclusifs que possible." - dit William Gerstenmaier (William Gerstenmaier), directeur adjoint de la NASA pour les activités de l'agence dans le domaine de l'exploration spatiale. « De plus, les nouveaux équipements de production et la technologie moderne réduiront considérablement le coût de ces pièces par rapport au passé récent », ajoute Whipps. Les mises à niveau comprennent, par exemple, des unités de soudage par friction de la taille d'un château d'eau chacune. Cette carcasse peut contenir deux
sections massives en alliage d'aluminium de la fusée, où des broches rotatives les relieront en un seul ensemble. C'est la plus grande usine de ce type au monde.
Les créateurs vont au-delà de la technologie de la "Shuttle" et dans de nombreux autres aspects. Découvrir. à quelles charges il est exposé à la suite de tremblements et d'autres oscillations aérodynamiques lors de la montée dans l'atmosphère, la NASA s'est tournée vers un logiciel moderne qui simule les processus hydrogasdynamiques. Sinon, les ingénieurs devraient reconcevoir la fusée pour offrir une plus grande résistance aux charges, et ainsi augmenter la limite inférieure d'erreur acceptable. De plus, les nouveaux systèmes d'avionique et de contrôle numérique basés sur puce sont des générations en avance sur ceux utilisés sur la navette spatiale, permettant l'automatisation du vol et plusieurs fois la vitesse des capteurs montés sur les moteurs qui répondent aux changements imprévus de leur fonctionnement et aux situations d'urgence.
Les moteurs restants de la Navette inutilisés permettront d'effectuer les quatre premiers vols du SLS, mais dans les années 2020. des versions plus récentes sont nécessaires. Pour les fabriquer, la NASA utilise un équipement qui produira des milliers d'aubes de turbine de la taille d'une pièce de monnaie en faisant fondre de la poudre de métal au laser et en la coulant dans des formes finies, au lieu de traiter chacune d'elles individuellement : cela réduit le temps de production d'un ensemble d'aubes pour un moteur d'un an à un mois. « Pour réduire les coûts de main-d'œuvre et améliorer la précision, toutes les opérations sont informatisées », explique Gerstenmeier.
Arguments en faveur du SLS
Lorsque le programme SLS battra son plein, il sera possible de lancer au moins deux fusées par an - et peut-être que leur nombre passera à quatre. Selon les normes de l'industrie des fusées, il s'agit déjà d'une production de masse. Mais les choses pourraient caler si la NASA ne parvient pas à convaincre le public américain que cela en vaut la peine.
Essentiellement, les deux principaux arguments contre sont, premièrement, que 18 milliards de dollars, c'est trop pour une fusée, et deuxièmement, qu'à des fins de recherche, il serait plus raisonnable d'envoyer des sondes et des robots dans l'espace, et non des personnes. En fait, 18 milliards de dollars ne suffisent pas pour effectuer un vol habité vers une autre planète et retour : en fait, ce montant est trois fois le coût de pose du Great Boston Tunnel. Il est facile de dire qu'il existe des moyens moins coûteux de résoudre ce problème, mais les exigences de sécurité de la NASA placent la barre haute, et il est peu probable que le public américain accepte la probabilité accrue d'une défaillance catastrophique au prix d'une économie de plusieurs millièmes du gouvernement fédéral. budget.
En ce qui concerne les sondes et les robots, la valeur scientifique des vols habités est plus élevée que dans les cas impliquant des sondes et des rovers planétaires. Après tout, le véritable sens des vols de personnes dans l'espace réside dans la recherche du plus grand nombre possible d'endroits adaptés à l'humanité.
SLS a vraiment beaucoup de supporters. Parmi eux se trouvent les dirigeants actuels de la NASA et des personnes occupant des postes élevés, des experts de l'industrie spatiale, ainsi que cette partie du public américain qui a suivi avec une profonde excitation en décembre dernier le vol orbital réussi du vaisseau spatial Orion avec un équipage à bord, qui volonté d'être à l'avant du SLS lorsqu'il ira dans l'espace lointain. Et désormais, il est plus facile pour les partisans du projet de réfuter point par point les arguments de ses opposants.
Les pièces et le propulseur devraient-ils être livrés en orbite à l'aide de fusées plus petites et assemblés là-bas ? Selon Gerstenmeier, une expédition habitée vers Mars nécessitera environ 500 tonnes de matériaux divers. Ils pourraient être livrés en quatre coups, ou alternativement, au moins deux douzaines de missiles Delta IV devraient être tirés à pleine capacité. Gerstenmeier soutient que chaque lancement de ce type augmente le risque global de perturbation du programme, car le pire se produit le plus souvent dans la première minute du vol. Dans le même temps, il existe une forte probabilité de retarder les lancements individuels, ce qui conduira finalement à l'étirement du programme dans son ensemble. « Pour l'installation de la Station spatiale internationale, nous avons utilisé des navettes réutilisables, alors que l'ensemble du processus a pris plusieurs décennies. il dit. "Mais le plus grand inconvénient de l'assemblage en orbite est l'accumulation d'un grand nombre d'objets en un seul endroit - quartiers d'habitation, navires interplanétaires, installations de stockage de carburant." Le tableau est déprimant, d'autant plus que notre expérience dans l'assemblage de navires très complexes dans l'espace est très limitée. « Pour effectuer des travaux de montage, un grand nombre de connexions devront être réalisées », explique Gerstenmeier. - Inévitablement, certains composants ne fonctionneront pas correctement et ne seront probablement pas réparés sur place. Tout cela augmentera considérablement la complexité et le risque de l'opération. Dans le même temps, les dimensions transversales du SLS sont telles que des cargaisons surdimensionnées, telles que des panneaux solaires et des réseaux d'antennes, peuvent être placées dans le vraquier, qui autrement devrait être emballé d'une manière ou d'une autre, au risque de les endommager.
Un autre avantage important de l'utilisation de fusées lourdes est que, en raison de leur poussée excessive, vous pouvez augmenter la vitesse, c'est-à-dire livrer le vaisseau spatial à sa destination plus rapidement. Ce moment est critique pour les missions habitées vers Mars, car l'exposition aux radiations et la nécessité d'emporter suffisamment de fournitures avec eux limitent considérablement la durée de l'expédition. Les missions sans pilote à longue portée apportent également des avantages indéniables, puisque les données qu'ils reçoivent aident à planifier les vols ultérieurs de manière optimale. En raison de son énorme puissance, le SLS est capable de livrer des expéditions dans l'espace lointain en utilisant uniquement son propre carburant et sans effectuer de manœuvre gravitationnelle autour des planètes, comme l'ont fait les vaisseaux spatiaux Voyager et Galileo.
"SLS réduira le temps de voyage vers l'Europe de plus de six à deux ans et demi", a déclaré Scott Hubbard, professeur consultatif d'aviation et de sciences spatiales à l'Université de Stanford. "Ce sera une bonne aide pour d'autres expéditions scientifiques, mais irréalisables." Ajoutez une charge utile et une variabilité de disposition plus élevées à la réduction du temps de vol, et vous avez un argument solide en faveur d'un lanceur super lourd. On comprend pourquoi la Chine et la Russie développent et conçoivent des missiles de type SLS.
Aujourd'hui, il n'y a pas de concurrence dans l'exploration de l'espace lointain et il n'y a aucune perspective d'elle. À l'avenir, il n'y a que quelques expéditions dans lesquelles la NASA prévoit d'utiliser SLS. Ainsi, SpaceX n'a pas la capacité d'influencer le coût des fusées super lourdes, comme il le fait avec ses fusées plus petites. "En conséquence, SpaceX n'est pas dans une meilleure position que Boeing, Lockheed Martin et d'autres sous-traitants de l'aérospatiale", explique Scott Parazynski, ancien astronaute de la NASA, vétéran de cinq expéditions de la navette, désormais à l'université d'État de l'Arizona. "Ce sont des entrepreneurs très qualifiés, et je ne vois pas pourquoi cela vaudrait la peine de les abandonner au profit de SpaceX", explique-t-il.
Les chemins éprouvés ne sont pas toujours les meilleurs pour réparer les pannes de voitures, de téléphones portables et d'autres appareils, mais lorsqu'il s'agit de livrer une équipe d'hommes courageux dans l'espace lointain à la vitesse de l'éclair sur les ailes d'un appareil presque incontrôlable. explosion, un certain conservatisme ne fait pas de mal. Plusieurs des premières fusées de SpaceX ont explosé au lancement, il y a eu des cas de perte de contrôle - et c'est un phénomène courant dans le développement de nouveaux modèles. En octobre de l'année dernière, l'un des membres de l'équipage est mort dans l'explosion d'un prototype de fusée que Virgin Galactic construisait pour les vols spatiaux suborbitaux touristiques. L'incident s'est produit exactement trois jours après l'explosion au départ d'un engin spatial sans pilote développé par la société privée Orbital Sciences Corporation (OSC), qui devait livrer une cargaison de fret à l'ISS.
Tout cela nous rappelle une fois de plus que, malgré l'expérience de plusieurs décennies, la science des fusées reste une industrie pleine de risques. C'est l'une des raisons pour lesquelles la Inspiration Mars Foundation, l'organisation américaine à but non lucratif qui facilite le lancement en janvier 2018 d'une expédition habitée pour survoler Mars, fait partie de ceux qui, sans doute à part, sont désormais en lice pour y participer. dans le projet SLS. "SLS a commencé à être critiqué alors qu'on ne savait pas encore où la fusée volerait", explique Hubbard. "Cependant, aujourd'hui, il est clair à quoi il est destiné, et maintenant il est temps pour chacun de nous de réfléchir à ce que nous pouvons faire pour parvenir à un accord commun."
Deuxième vitesse spatiale
Par une froide soirée de janvier de cette année, l'un des géants se dresse pour tester les moteurs du Centre spatial. John Stennis s'est transformé en colonne de feu pendant 500 secondes. Il s'agissait des premiers essais au feu du moteur de propulsion de la navette RS-25 depuis 2009, et il y a parfaitement résisté. Si tout continue ainsi, le facteur temps jouera un rôle positif pour SLS. Plus la mise en œuvre du programme est longue - s'il est financé par le budget et non interrompu - plus son droit d'exister est grand. Au cours des trois premières années, le programme a fait des progrès impressionnants, passant facilement les étapes d'évaluation des projets et entrant dans la phase de production initiale. C'est incroyablement rapide pour une puissante fusée habitée. Seuls quelques problèmes se sont posés, dont les lacunes dans le système d'isolation thermique se sont avérées être les plus graves, et ils ont été rapidement éliminés avec une couche de matériau adhésif.
"Tout peut arriver dans les années à venir, avec un nouveau président et un nouveau Congrès", déclare Joan Johnson-Freese, professeur d'espace au US Naval War College. Peut-être que le gouvernement décidera que nous devrons abandonner les rêves de Mars et nous concentrer sur la création d'une base spatiale quelque part plus près de chez nous. Certains à Washington ont une nostalgie presque pathologique des missions lunaires." Il y a ceux qui pensent que la NASA devrait maintenant oublier la Lune et Mars et porter toute son attention sur les astéroïdes - non seulement parce qu'ils peuvent répondre à des questions importantes sur l'origine du système solaire, mais aussi en relation avec le fait que nous avons besoin apprendre à les éloigner de la Terre ou à les détruire en cas de menace de collision.
Cependant, Mars excite toujours les esprits de la communauté scientifique, notamment parce qu'il y avait un espoir d'atteindre la planète rouge du vivant des générations actuelles. "Nous aimerions tous être là", déclare Parazynski. "D'autres missions ne feraient que détourner des ressources et créer de la confusion et de l'hésitation." Il s'inquiète pour SLS, mais pas parce qu'il pense que c'est le meilleur moyen d'aller sur Mars. Il craint que la mission ne soit pas bon marché et peu susceptible d'être accomplie dans un proche avenir; ça peut arriver comme ça. que le SLS sera abandonné avant d'y arriver.
Jusqu'à présent, il n'y a pas d'obstacles à la mise en œuvre du projet. Il n'y a pas d'alternative à la création de la fusée et vous pouvez être sûr que le projet évolue dans la bonne direction. Sans aucun doute, ce programme a été élaboré avec la participation et au nom du Congrès. Oui, il a besoin de technologies avancées et de projets concurrents. Mais, apparemment, les travaux se dérouleront comme prévu et seront financés à hauteur du montant requis dans un avenir prévisible. Et si le SLS devient exactement la fusée qui nous emmènera sur Mars, alors toutes les critiques seront oubliées très bientôt.
Veuillez activer JavaScript pour afficher leIl est prévu qu'en termes de masse de fret lancé en orbite proche de la Terre, le SLS sera le lanceur actif le plus puissant au moment de son premier lancement, ainsi que le quatrième au monde et le deuxième aux États-Unis. États de la classe super-lourde - après le Saturn-5, qui a été utilisé dans le programme "Apollo" pour lancer des navires sur la lune, et le N-1 et Energia soviétiques. La fusée lancera dans l'espace le vaisseau spatial habité MPCV, qui est conçu sur la base du vaisseau spatial Orion du programme fermé Constellation.
Le système dans la version de base sera capable de lancer 70 tonnes de fret sur une orbite de référence. La conception du lanceur prévoit la possibilité d'augmenter ce paramètre à 130 tonnes dans une version renforcée.
On suppose que le premier étage de la fusée sera équipé de propulseurs à combustible solide et de moteurs hydrogène-oxygène RS-25D / E de navettes, et le second - de moteurs J-2X développés pour le projet Constellation. Des tests sont également en cours avec les générateurs de gaz des moteurs F-1 du lanceur Saturn V.
Le coût du programme SLS est estimé à 35 milliards de dollars. Le coût d'un lancement est estimé à 500 millions de dollars.
Galerie
Lancement de l'art du SLS.jpg
Type estimé de lancement de transporteur du cas de base
Configurations SLS.png
Configurations de transporteur prévues (bloc I, bloc IA et bloc II)
Versions SLS (métrique).png
Bloc habité I (70 tonnes) et bloc cargo II (130 tonnes)
Art du système de lancement spatial sur Launch Pad.jpg
Vue estimée du complexe de lancement
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Remarques
Liens
- nasa.gov
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