Conquête spatiale : la navette américaine

Une petite parenthèse en annexe de la Navette.

Vendredi la NASA a lancé la capsule ORION propulsée par la fusée Delta IV. C'est la première fois depuis 1972 (Apollo 17) qu'un engin sort de l'attraction terrestre. Le train Orion est monté à 5800 km de la terre lors de la seconde révolution. Ensuite la capsule est revenue sur terre (en mer).
Tout à été nominal et le but a été atteint. Valider la rentrée dans l'atmosphère à 38 000 km/h où la température du bouclier atteint environ 2000 degrés. Orion mesure 5,03 [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] de diamètre et la partie habitée a une longueur de 3,3 m. L'ensemble Orion a une masse de 21,3 tonnes dont 8,9 tonnes pour le module de commande, 3,4 tonnes pour le module de service et 7,9 tonnes pour le carburant. Le vaisseau peut être réutilisé une dizaine de fois.Maintenant il faudra attendre 2017 voir 2018 pour un lancement autour de la lune avec 4 astronautes par le lanceur SLS plus puissant que la fusée lunaire Saturne 5, avec 4200 tonnes au décollage pour un poids de 3000 tonnes, 121 m de haut et 8.5 m de diamètre.

SLS en essai.

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La capsule et le module de commande à l'arrière !

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Une petite rectification concernant l'envoi d'astronautes à bord de la capsule Orion autour de la lune. Celui-ci se fera plutôt vers 2020. en 2017-2018 l'envoi se fera sans hommes.

En marge des exploits de la NASA lancement réussi aujourd'hui de la fusée Européenne ARIANE 5 emportant 2 satellites de télécommunications.
Bien sûr les proportions avec les lanceurs américains sont différents.
Cette fusée pèse 750 tonnes et propulsée par un moteur central (Vulcain II) et 2 boosters. 1440 tonnes en tout au décollage. Mais d'une fiabilité étonnante, 77è tir réussi sur 78 tirés.
Ne pas oublier que sa mission est autre. C'est un lanceur commercial sur orbite basse.

Suite navette...

T + 2 mn 30 s: Le vol est maintenant relativement plus calme et plus silencieux. Il reste encore 6 minutes de combustion des moteurs SSME. Si l'un des moteurs venait maintenant à s'arrêter, la navette serait incapable d'atteindre son orbite et un retour en catastrophe serait envisagé cette fois ci sur une piste de secours située en Europe ou en Afrique. Il s'agit d'un "TAL abort" (Trans Atlantic (Abort) Landing). La traversée de l'Atlantique serait alors réalisée en 35 mn ! (contre 3h30mn pour l'avion supersonique Concorde...). Les pistes de secours se situent à Moron (Espagne), Dakar (Sénégal) et Ben Guerir (Maroc). Houston annonce très simplement et très laconiquement aux astronautes les moments où les procédures de retour en urgence débutent ou arrivent à leur terme. Par exemple: "Discovery, Houston, negative return" ("négatif pour un retour"). Cela signifie que la "fenêtre" pour un "RTLS abort", qui s'était ouverte au moment du décollage, est maintenant fermée. Houston poursuivra alors un peu plus tard par: "Discovery, Houston, two-engine Moron", ce qui signifie que la "fenêtre" pour un "TAL abort" avec un moteur arrêté est ouverte et que la piste prévue pour un atterrissage est celle de Moron en Espagne. Et ainsi de suite... "Discovery, Houston, press to ATO" (ouverture de la fenêtre "ATO")... Ces bouts de phrases, prononcés par Houston et les astronautes, définissent ce qu'on appelle le langage technique ("tech- talk" en anglais), compris seulement par les spécialistes, et donc complètement hermétique pour les profanes... surtout pendant la phase de mise en orbite. 

Suite décollage...

T + 5 mn: L'ascension se poursuit normalement. A cet instant, l'arrêt prématuré d'un moteur SSME ne permettrait toujours pas à la navette d'atteindre son orbite, mais sa vitesse est telle qu'elle effectuerait un tour autour de la Terre avant de se poser à Kennedy, à la base d'Edwards (Californie) ou à White Sands (Nouveau Mexique). Cette procédure d'abandon est appelée "AOA abort" (Abort Once Around). A T + 5 mn 30 s, la vitesse est cette fois ci suffisante pour que suite à l'arrêt d'un moteur SSME, la navette atteigne une orbite certes plus basse que prévue (environ 190 km contre 320 km) et instable, mais où elle serait en sécurité. On appelle cela un "ATO abort" (Abort To Orbit). Suivant la nature du problème détecté, la navette pourrait retourner sur Terre selon un délai plus ou moins long ou bien utiliser ses moteurs OMS pour se rapprocher de l'orbite prévue et effectuer sa mission. Un "ATO abort" c'est produit le 29 Juillet 1985 lors de la mission Challenger STS-51F, lorsqu'à T + 5 mn 46 s le moteur SSME central s'est arrêté (c'est cette même mission qui avait connu quelques jours plus tôt un arrêt des moteurs seulement 3 s avant le décollage...). Il s'est avéré que le moteur lui même n'était pas en cause et qu'il s'agissait d'un problème sur un capteur de température. A 15 secondes près, la navette aurait dû revenir sur Terre en effectuant un abandon de type "AOA" ! 

T + 6 mn 30 s: L'altitude de la navette est de l'ordre de 130 km. Il reste encore 2 mn de combustion des moteurs SSME. 

Le lanceur SLS de 3000 tonnes pour le voyage lunaire en 2020.

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La référence en matière d'expression de puissance a été la mise à feu du lanceur d'Apollo, Saturne 5.
Lorsqu’ils étaient testés, ces moteurs créaient des vibrations dans le sol qui pouvaient être ressenties à 80 kilomètres à la ronde. L’ensemble des stations [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] des États-Unis étaient capables de percevoir les vibrations lors du décollage d’une Saturn V. De plus la fusée Saturn V serait la machine produite par l'Homme ayant généré le plus grand nombre de décibels.

Vue AR des 5 moteurs F1 de 750 tonnes de poussées chacun.
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Les proportions avec l'homme.

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Je reviens à la navette.

T + 7 mn 30 s: Depuis la séparation des boosters, les trois moteurs SSME sont à plein régime, brûlant près de 1.4 T de carburant par seconde... L'accélération est maintenant proche de 3 g, une valeur que l'on ne doit absolument pas dépasser car la structure de la navette commencerait à subir de sérieux dommages. De même, une accélération de cet ordre serait pénible pour l'équipage. La poussée des SSME est donc à nouveau réduite. Ceci s'opère automatiquement, mais il existe une procédure d'urgence qui consisterait à couper manuellement un des trois moteurs si la réduction automatique ne survenait pas. 

T + 8 mn 30 s: "MECO !" (Main Engine Cut Off). Cela signifie que les trois moteurs SSME ont été arrêtés et que l'insertion en orbite est réalisée. Tous les bruits cessent aussitôt et les astronautes passent instantanément de presque 3 g à 0 g ! Le fracas du décollage et de l'ascension, surtout lorsque que les boosters rugissaient, semble loin derrière. La tension aussi est retombée, autant du coté des astronautes, que du côté des contrôleurs et des techniciens à Kennedy et à Houston, et aussi... des spectateurs qui ont suivi le décollage sur place ou à la télévision. Tout le monde respire. En fait, les moteurs ne sont pas stoppés de façon brutale, une réduction de la poussée est opérée quelques secondes avant leur arrêt.
Pendant les 8 mn 30 s qu'aura durée l'ascension pour la mise en orbite, environ 1700 T de carburant solide et liquide ont été consumés, soit une moyenne de 3.3 T par seconde... A présent, la navette file silencieusement à près de 27 400 km/h sur une orbite qui n'est cependant pas définitive. Les paramètres de cette orbite sont variables suivant le type de mission.
Généralement, il s'agit d'une ellipse d'environ 296 km (apogée) sur 64 km (périgée). Ce dernier point est bien trop bas pour que la navette puisse rester durablement en orbite: la friction des gaz atmosphériques, même très raréfiés à cette altitude, l'amène inévitablement à descendre petit à petit. 
Aussi, à T + 45 mn, les moteurs OMS (Orbital Maneuvering System) sont mis à feu pour circulariser l'orbite à environ 300 km d'altitude (une seconde mise à feu est parfois nécessaire pour obtenir la circularisation). Cette orbite est bouclée en environ 90 mn, la vitesse étant de l'ordre de 27 700 km/h. Les moteurs OMS fonctionnent à l'hydrazine et au tétraoxyde d'azote. Leurs réservoirs, d'une capacité de 8.6 T, sont situés dans la structure de la navette, au niveau de la queue. Les moteurs SSME, quant à eux, ne serviront plus pendant le reste de la mission. Le réservoir externe (ET) aura donc été éjecté environ 20 s après leur arrêt. Ce dernier, d'une masse de 30 T, se trouvant sur une orbite instable, il rentrera presque aussitôt dans l'atmosphère ou il brûlera (certaines parties qui résisteront à la rentrée s'abîmeront dans l'océan Pacifique ou Indien). 

Fin du lancement.

temps 59.82 une flamme apparait sur l'emplacement des joints sur le booster droit.

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Elle va en s'emplifiant !


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Merci à toi Michel ! J'ai évidemment sélectionné ces textes, car ils sont très techniques, même pour moi qui suit un passionné de l'espace depuis Gagarine le 12 avril 1961 ! J'ai encore sur la navette a parler de la cause réelle de l'accident de Challenger et de celle de Columbia le 1er février 2003 en rentrant dans l'atmosphère.
Et puis parler de l'avenir, du programme Orion de la NASA, de celui des Chinois, des Indiens et bien sûr des Russes !

LES CAUSES REELLES DE LA CATASTROPHE DE CHALLENGER.

Ce matin sur le pas de tir la température ne dépasse pas -5°. la nuit a été encore plus froide. De la glace retrouve les boosters. Ceux-ci sont fabriqués en 4 tronçons. Chaque tronçon s'emboite sur celui inférieur et l'étanchéité est assurée par un double joint circulaire. A cette température le caoutchouc se rétracte. Cela s'est déjà vu lors de précédents lancements. Un ingénieur de chez Tiokol (le fabricant des boosters) demande au directeur de vol de reporter le tir. Il dit que cela pourrai lors de la mise à feu d'exploser. Après quelques palabres avec Tiokol, on passe outre son avis.
On va procéder au tir à l'heure prévue.
Tout se passe de façon nominale. La navette s'élève magestueuse. Prend son angle en basculant de façon à positionner la cabine la tête en bas comme d'habitude.
Mais personne à cet instant à vu une bouffée de fumée noire sortir de l'emplacement du joint n°1 par volupes pendant environ 5 secondes, puis s'arrêter.
Le vol continu parfaitement jusqu'à 59''82 ou brutalement une flamme apparait au même niveau que le joint. Elle s'amplifie et comme un chalumeau perce le réservoir externe. Puis à 72"87 le reservoir explose emportant tout l'ensemble dans un gigantesque brasier.
Pourquoi les joints ont-ils cédés ?
Sous l'effet du froid ils se sont rétractés puis lors de la mise à feu de la fumée est sortie, puis des scories (résidus brûlés de poudre d'aluminium) ont bouchés la fuite.
Cela tenait de coup, sauf que lorsque la navette traversa MAX Q c'est-à-dire 1440 km/h à 14 km de hauteur les vents étaient très violents (300 km/h). Cela occasionna d'énorme vibrations. Les scories furent évacués et la flamme passa.
Il aurait fallu que cela tienne encore 1 minute et les boosters n'ayant pu de carburant auraient été éjectés et le vol aurait continuer.

Les vols de navette furent interrompus pendant 18 mois le temps de sécuriser ces fameux joints. Quand on pense à la complexité de cet engin et que cela ne tient qu'à un peu de caoutchouc !!!

Cette nuit, la fusée Falcon-9 de SpaceX, la firme d'Elon Musk,[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]A.
En revanche, le mauvais temps a empêché la tentative de récupération du premier étage en mer sur une plate-forme flottante.
Selon SpaceX cette partie de la fusée a néanmoins contrôlé sa descente jusqu'à l'océan qu'elle aurait touché à la verticale, à la vitesse prévue et à pas plus de 10 mètres de l'endroit où aurait dû se trouve la plate-forme. Une tentative précédente avait presque réussi, le premier étage avait touché la plate-forme, mais c'était ensuite crashé dessus et avait fini sa course dans l'océan.

L'objectif de cette navette européenne s'est quelle soit réutilisable, comme les navettes US. A noter que le bouclier est fabriqué en France ! Et d'une technique toute nouvelle.
A suivre...

SpaceX réussit un lancement double avec son Falcon 9

Pour son troisième lancement de l'année, le Falcon 9 de SpaceX a lancé avec succès deux satellites électriques construits par Boeing, l'un pour Eutelsat et le second pour Asia Broadcast. Ce lancement double survient seulement moins de vingt jours après le lancement de DSCOVR et vingt deux jours avant celui de TürkmenÄlem. Une mission ambitieuse et une cadence élevée qui renforcent l'attractivité commerciale de SpaceX.

Le 03/03/2015 à 13:28 - Par Rémy Decourt, Futura-Sciences

L'avenir est la haut! Organiser t'on des courses de F1 sur Mars?