Un test échoué pourrait retarder davantage la fusée SLS de la NASA

Le test «Green Run» du 16 janvier du système de lancement spatial (SLS) de la NASA devait être la dernière étape avant que le propulseur de transport super lourd ne soit déplacé à Cap Canaveral avant sa mission inaugurale Artemis I en novembre 2021. La durée totale L’essai d’incendie statique a été conçu pour simuler un lancement typique, les moteurs principaux de la fusée brûlant pendant environ huit minutes à puissance maximale. Mais malgré un démarrage tonitruant, les systèmes embarqués du véhicule ont déclenché un arrêt automatique après seulement 67 secondes; ce qui en fait le dernier d’une longue série de déceptions entourant le booster controversé.

Lorsqu’il a été proposé en 2011, le SLS semblait si simple. Plutôt que de dépenser le temps et l’argent nécessaires pour développer une toute nouvelle fusée, le propulseur super lourd serait basé sur des versions légèrement modifiées des composants de la navette spatiale. Tout ce que les ingénieurs avaient à faire était de fixer quatre des moteurs RS-25 de l’Orbiter au fond d’un réservoir externe agrandi et d’attacher une paire de propulseurs de fusée solide de même allongement. Au lieu de l’Orbiter ailé complexe, l’équipage et la cargaison montaient au sommet de la fusée en utilisant un étage supérieur et une capsule un peu comme ce qui était utilisé dans le programme Apollo.

L’étape principale SLS est déployée pour les tests.

Il y a très peu de choses qui pourraient être qualifiées de «faciles» en matière de vol spatial, mais le SLS a certainement été conçu pour emprunter la voie de la moindre résistance. En utilisant des composants éprouvés en vol assemblés dans des installations de production existantes, la NASA a estimé que le premier SLS pourrait être prêt pour un vol d’essai en 2016.

Si tout se passait comme prévu, l’agence s’attendait à ce qu’elle soit prête à envoyer des astronautes au-delà de l’orbite terrestre basse d’ici le début des années 2020. Juste à temps pour atteindre les objectifs ambitieux énoncés par le président Obama dans un discours de 2010 au Kennedy Space Center, notamment l’exploitation en équipage d’un astéroïde à proximité d’ici 2025 et une mission potentielle sur Mars dans les années 2030.

Mais bien sûr, rien de tout cela ne s’est jamais produit. Au moment où SLS devait effectuer son premier vol en 2016, avec près de 10 milliards de dollars déjà dépensés pour le programme, seuls quelques articles de test structurel avaient été assemblés. Chaque année, la NASA a repoussé la date du premier vol de mise au point du booster, alors que le projet dépassait les échéances en 2017, 2018, 2019 et 2020. Après le récent test du moteur, les ingénieurs ont pu collecter les données nécessaires pour garantir que le véhicule pourrait Effectuez en toute sécurité une brûlure complète, l’administrateur sortant de la NASA, Jim Bridenstine, a déclaré qu’il était trop tôt pour dire si le booster volerait encore cette année.

Qu’est ce qui ne s’est pas bien passé? Alors que des entités commerciales comme SpaceX et Blue Origin évoluent à pas de géant, la NASA semble coincée dans le passé. Comment un projet aussi simple a-t-il pris autant de retard et dépassé le budget?

La fusée vers nulle part

Sans doute, le problème le plus pressant du programme SLS est qu’il n’a pas d’objectif clair. En tant que projet mandaté par le Congrès, la NASA doit poursuivre son développement, qu’elle en ait ou non une utilité. Les critiques ont souvent qualifié le programme de «système de lancement du Sénat», car ils estiment que le concept dérivé de la navette a été conçu principalement comme un moyen de s’assurer que les installations de fabrication utilisées pour construire les moteurs, les réservoirs de propergol et les propulseurs de fusées solides pour le La navette spatiale resterait en service même après le retrait du programme.

La mission d’astéroïdes dans l’espace lointain a été annulée en 2017.

Sans une mission claire pour le SLS, il a été difficile pour les ingénieurs de la NASA d’élaborer des plans de développement à long terme. Quelle charge utile le booster doit-il transporter, et vers où, sont des questions clés auxquelles il faut répondre. La NASA ne poursuit plus la mission de récupérer un astéroïde proche de la Terre, et une mission humaine sur Mars est encore à des décennies. Le SLS doit lancer le Europa Clipper à Jupiter en 2025, bien que le Falcon Heavy soit déjà considéré comme une sauvegarde s’il n’est pas prêt à temps.

Bien que son efficacité ultime soit discutable, la conception de la navette spatiale était motivée par un objectif très spécifique: transporter de gros objets vers et depuis l’orbite terrestre basse à l’intérieur de sa soute. Chaque décision prise pendant la durée du programme tournait autour de ce principe fondamental. Sans conseils similaires, le Space Launch System s’est retrouvé à la dérive.

En termes simples, la seule caractéristique déterminante du SLS est la masse pure qu’il est capable de mettre dans l’espace. La configuration de base du bloc I de la fusée est conçue pour mettre 95 000 kg (209 000 lb) en orbite terrestre basse, et la version ultérieure du bloc II 130 000 kg (290 000 lb). Mais bien que ce soient des chiffres impressionnants, on ne sait pas immédiatement quel type d’architecture de mission exigerait le lancement de modules aussi massifs en un seul coup. Les 50 années d’expérience acquises depuis l’ère Apollo nous ont appris que les systèmes modulaires, lancés sur des boosters à des prix compétitifs et assemblés en orbite, sont la clé pour créer une infrastructure spatiale durable.

Réutilisabilité gaspillée

Dès le début, la navette spatiale a été conçue pour être une architecture presque entièrement réutilisable. Mis à part le réservoir externe, chaque composant du système pourrait être récupéré, remis à neuf et volé à nouveau. L’idée étant qu’il serait moins cher et plus rapide de réutiliser le même véhicule que d’en construire un nouveau pour chaque mission.

Malheureusement, la complexité et le coût du processus de rénovation ont été largement sous-estimés, en partie en raison des limites techniques et matérielles de l’époque. En fin de compte, la navette n’a jamais été lancée à un prix aussi abordable et aussi rapidement que ses concepteurs l’avaient espéré, mais les leçons apprises au cours du programme ont contribué à façonner des engins spatiaux modernes réutilisables tels que le Dream Chaser de Sierra Nevada Corporation et le Boeing X-37B.

Mais malgré la tendance actuelle vers les fusées et les engins spatiaux réutilisables, la NASA fait un pas en arrière avec le SLS en utilisant des composants qui ont été conçus pour la rénovation et en les jetant à la fin de chaque vol. Les moteurs RS-25 installés sur la première fusée SLS ne sont pas nouvellement fabriqués, ce sont littéralement les mêmes moteurs qui ont été retirés des orbiteurs de la navette lorsqu’ils ont été placés dans les musées. La même chose est vraie avec les Solid Rocket Boosters (SRB); les nouveaux boosters allongés utilisent des segments des SRB d’origine de la navette, mais au lieu de descendre sur des parachutes pour être récupérés, ils s’écraseront dans l’océan et couleront.

Chaque vol du SLS détruira quatre moteurs RS-25 de l’ère Shuttle et deux SRB, simplement parce qu’ils occupaient de l’espace dans un entrepôt de la NASA. D’un point de vue historique, c’est odieux. Mais plus concrètement, l’intégration de ces composants vieux de plusieurs décennies dans un lanceur moderne s’est avérée beaucoup plus difficile que prévu. Bien qu’ils aient vu des améliorations depuis le retrait de la navette, il n’est pas exagéré de dire que certaines des personnes travaillant sur le SLS aujourd’hui ne sont pas nées lorsque ses moteurs ont été construits.

À l’heure actuelle, la NASA ne dispose que de suffisamment de moteurs RS-25 du programme Shuttle pour prendre en charge quatre vols SLS. Pour résoudre ce problème, l’agence a déjà engagé Aerojet Rocketdyne pour produire une nouvelle version du moteur appelée RS-25E, conçue pour être consommable. Malheureusement, ces changements de conception ont un prix élevé. Chaque RS-25E coûtera à la NASA près de 150 millions de dollars, ce qui est plus que ce que SpaceX facture pour un vol sur le Falcon Heavy. Avec un prix par lancement qui dépassera facilement celui de la navette spatiale tristement chère, il est difficile d’imaginer comment SLS peut éventuellement rester compétitif avec des véhicules commerciaux réutilisables qui devraient commencer à fonctionner dans la décennie actuelle, tels que le vaisseau spatial SpaceX et le New Glenn de Blue Origin.

Un risque calculé

Après avoir examiné les données, la NASA a déclaré que l’interruption automatisée lors du test moteur du 16 janvier était due à des limites de test intentionnellement conservatrices destinées à éviter un stress inutile sur le booster. Lors d’une conférence de presse, l’administrateur Bridenstine a déclaré que s’il s’agissait d’un vol réel, les moteurs auraient continué à tirer pendant toute la durée nécessaire pour atteindre l’orbite. Il a poursuivi en expliquant qu’il existe un risque inhérent si la NASA ou le maître d’œuvre Boeing décidait de réexécuter le feu d’essai de durée complète, car les réservoirs de propulseur ne peuvent être remplis et vidés qu’un nombre limité de fois.

Orion se dirigeant vers la Lune pendant Artémis I

Bien que rien n’ait encore été déterminé, ces déclarations semblent indiquer que la NASA pourrait décider de ne pas répéter le tir d’essai et de poursuivre la mission Artemis I pour s’assurer qu’elle atteindra la date de lancement actuelle de novembre 2021. La sagesse conventionnelle dirait que ce n’est pas sage, mais comme le premier vol n’aura aucun occupant humain, l’agence spatiale, généralement averse au risque, pourrait être disposée à lancer les dés si cela signifie qu’elle peut éviter un autre retard coûteux sur un programme auquel il est déjà confronté. critique féroce.

D’un autre côté, diffuser en direct l’explosion de leur première fusée Space Launch System à des millions de téléspectateurs du monde entier n’améliorera guère les choses. Un échec catastrophique pendant Artemis I entraînerait également très probablement un retard de l’Artemis II avec équipage qui est provisoirement prévu pour août 2023. L’effet domino qui en résulterait rendrait probablement presque impossible que la NASA puisse rendre l’échéance déjà ambitieuse pour mettre la première femme. et le prochain homme sur la surface lunaire d’ici 2024.