Compte à rebours jusqu’à la fusée finale de l’Atlas

La famille de fusées Atlas est un pilier du programme spatial américain depuis l’aube de l’ère spatiale, lorsque les missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) SM-65 Atlas inutilisés ont été remis à neuf et affectés à des poursuites plus pacifiques. Plutôt que de lancer des ogives thermonucléaires vers les Soviétiques, ces anciennes armes de guerre ont transporté les premiers astronautes américains en orbite, ont aidé à construire les constellations de satellites dont dépend notre mode de vie moderne et ont élargi notre connaissance du système solaire et au-delà.

SM-65A Atlas ICBM en 1958

Naturellement, l’Atlas V qui vole aujourd’hui ne ressemble en rien à la fusée trapue en acier inoxydable qui a transporté John Glenn en orbite en 1962. La technologie aérospatiale a évolué à pas de géant au cours des 60 dernières années, mais en transférant les leçons apprises de chaque génération, l’Atlas moderne est devenu l’un des propulseurs orbitaux les plus fiables jamais pilotés. Depuis son introduction en 2002, l’Atlas V a maintenu un taux de réussite impeccable de 100 % sur 85 missions.

Mais comme on dit, toutes les bonnes choses ont une fin. Après plus de 600 lancements, United Launch Alliance (ULA) a annoncé que la dernière mission de voler sur un Atlas a été réservée. D’ici la fin de la décennie, ULA effectuera 28 missions supplémentaires sur ce booster légendaire. Au moment où le dernier quittera l’aire de répartition, la société prévoit d’avoir entièrement effectué la transition vers son nouveau booster Vulcan, les premiers vols de ce véhicule de nouvelle génération étant actuellement prévus pour 2022.

Une carte de danse impressionnante

Au fil des ans, l’Atlas V a transporté des charges utiles particulièrement remarquables. Il a envoyé le Orbiteur de reconnaissance de Mars sur le chemin vers la planète rouge en 2005, et a fourni le coup de pouce initial qui a envoyé Nouveaux horizons lors de son voyage d’une décennie à Pluton un an plus tard. Il a lancé la mission OSIRIS-REx en 2016, qui a permis au premier véhicule de la NASA de collecter avec succès un échantillon de surface d’un astéroïde.

Un X-37B en préparation pour le lancement.

Le vénérable booster a également mis en orbite l’avion spatial autonome X-37B dans toutes ses missions, sauf une, qui servent à la fois d’affaires militaires obscures et d’opportunités d’effectuer des recherches scientifiques commerciales. En 2019, l’Atlas V a même démontré ses aspirations en équipage en mettant en orbite le premier Boeing Starliner, et bien que le vaisseau spatial lui-même n’ait pas atteint ses objectifs de mission, la fusée a parfaitement fonctionné. Enfin, il a eu l’honneur de porter à la fois le Curiosité et Persévérance Les rovers martiens.

Bien que vous puissiez affirmer que la plupart des futurs vols de l’Atlas V n’auront pas tout à fait la gravité historique de ses missions précédentes, il y a certainement des lancements très importants dans le pipeline. Par exemple, le booster se manifeste actuellement pour transporter pas moins de cinq capsules Boeing Starliner vers la Station spatiale internationale d’ici la fin de 2023, la plupart étant des missions opérationnelles d’équipage.

En 2022, il est prévu de lancer un projet passionnant de la NASA pour démontrer la rentrée dans l’atmosphère avec un bouclier thermique gonflable, et en octobre de cette année, il lancera le programme de l’agence. Lucie vaisseau spatial conçu pour étudier six astéroïdes dits «troyens» qui partagent une orbite avec Jupiter sur une période de douze ans.

Il y a aussi toute une série de satellites de communication et d’observation de la Terre qu’il est prévu de mettre en orbite, dont au moins un qui est actuellement classé par le National Reconnaissance Office. Amazon a également passé un contrat avec l’ULA à neuf lancements d’Atlas V pour l’aider à développer sa constellation de satellites Project Kuiper, qui comprendra à terme des milliers de satellites, et est conçue pour concurrencer Starlink de SpaceX.

Un changement dans le vent

Avec un dossier de sécurité parfait, une longue liste de réalisations historiques et de nombreux clients toujours désireux de mettre leur charge utile à bord, pourquoi coucher l’Atlas V ? La raison la plus évidente est le coût, car le booster consommable ne peut tout simplement pas rivaliser avec la nouvelle génération de véhicules des fournisseurs de lancement commerciaux comme SpaceX. ULA a réduit ses prix dans le but de rester pertinent, mais un vol sur la fusée consommable coûte toujours au moins 100 millions de dollars. Le Falcon 9 réutilisable, en revanche, peut mettre presque autant de charge utile sur la même orbite pour environ la moitié du prix.

Le RD-180 est puissant, mais politiquement insoutenable.

Mais le prix à payer n’est qu’une partie du problème. Après tout, des clients comme la NASA sont beaucoup plus soucieux de s’assurer que la mission se déroule sans accroc que d’économiser quelques millions de dollars. Le dernier clou dans le cercueil de l’Atlas V n’a rien à voir avec l’argent qu’il faut pour mettre une charge utile en orbite, mais tout à voir avec les moteurs que la fusée utilise pour le faire.

Depuis l’introduction de l’Atlas III en 2000, la famille de fusées Atlas est propulsée par le RD-180. Ce moteur à combustion étagée extrêmement efficace brûle de l’oxygène liquide et du kérosène et, à bien des égards, est considéré comme l’un des meilleurs moteurs de fusée jamais utilisés. Malheureusement, il est également fabriqué en Russie.

Politiquement, ce n’est tout simplement plus viable. À divers moments, la Russie a menacé de cesser d’expédier les moteurs aux États-Unis et, pour sa part, le Congrès américain a imposé des limites sur le nombre de RD-180 pouvant être importés. En 2016, en partie en réponse à l’annexion de la Crimée par la Russie, un accord bipartite a interdit l’utilisation de moteurs de fusée de fabrication russe pour toute mission de sécurité nationale au-delà de 2022.

Vulcain à la rescousse

Face à la perte des vols de sécurité nationale extrêmement lucratifs en 2022, United Launch Alliance a dû trouver une solution. La société avait envisagé d’échanger les RD-180 russes contre un moteur produit dans le pays, mais en fin de compte, il était plus logique de créer un tout nouveau véhicule dont le prix serait plus compétitif par rapport aux nouvelles fusées comme la Falcon 9.

Les moteurs BE-4 de Vulcan sont construits par Blue Origin, et les températures relativement comparables de ses propulseurs à oxygène liquide et à méthane liquide ont permis l’utilisation de réservoirs orthogrilles plus légers et une isolation de cloison réduite, améliorant le rapport de masse global du fuselage. Alors que le premier étage de Vulcan ne devrait mesurer que quelques mètres de plus que celui de l’Atlas V, le fait qu’il soit considérablement plus large à 5,4 m (18 pi) par rapport au diamètre de son prédécesseur de 3,81 m (12,5 pi) signifie que le nouvelle fusée pour transporter environ 50 % plus de propergol.

Comme l’Atlas V, le Vulcan prend en charge les propulseurs à poudre (SRB) en option qui sont fixés radialement autour du premier étage. Le Vulcan utilisera des versions plus grandes des SRB GEM-63 volant actuellement sur l’Atlas V, montés par paires symétriques ; un écart par rapport à l’agencement unique de surpresseur asymétrique utilisé précédemment. Le Vulcan comprendra également une version améliorée de l’étage supérieur Centaur de l’Atlas V, qui, selon le PDG d’ULA, Tony Bruno, sera plus de deux fois plus puissant que la configuration actuelle.

Malheureusement, Vulcan a raté la date prévue de juillet 2021 pour son premier lancement. La construction du véhicule lui-même et de son équipement de soutien au sol associé a bien progressé, avec un prototype de propulseur déployé sur la rampe de lancement en août pour des tests d’ajustement et de ravitaillement, mais les moteurs prêts au vol n’ont pas encore été livrés par Blue Origin. Le développement du moteur principal de Vulcan ayant maintenant quatre ans de retard et la date limite de 2022 pour le RD-180 approchant à grands pas, United Launch Alliance pourrait bientôt se retrouver encore plus loin derrière ses rivaux du New Space.