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La navette est morte, vive les capsules

ANTONY ANGRAND redaction@industrie-technologies.com

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La fin des vols des navettes spatiales américaines et les problèmes de Soyouz gênent les agences spatiales pour la poursuite des vols vers la station spatiale internationale (ISS). Parmi les successeurs potentiels, trois projets américains, deux capsules et une navette, sont de loin les plus avancés. L'une des capsules pourrait rejoindre l'ISS début décembre 2011.

Le 21 juillet 2011 a signé la fin d'une aventure, celle de la navette américaine Space Shuttle. Depuis 1981, elle transportait astronautes et ravitaillement à destination des stations spatiales. Les limites de Soyouz, qui a pris le relais du transport vers l'ISS, sont vite apparues. La capsule devait assurer une période de transition en attendant le retour des Américains dans l'espace, mais une suite de problèmes liés au lanceur du même nom a définitivement convaincu la Nasa de développer son propre vecteur. L'agence américaine peut se le permettre, les trois projets de convoyeurs les plus avancés sont tous américains. Ils représentent aujourd'hui les seules potentielles alternatives sérieuses à la succession de Shuttle.

Les États-Unis partent en pole position

Deux capsules et une navette, conçues par des entreprises privées dans le cadre de l'agrément Cots (Commercial Orbital Transportation Services), font donc la course. Ce dernier vise à sous-traiter les opérations de ravitaillement et de transfert des astronautes sur ISS à des sociétés privées, sous la conduite de la Nasa. Parmi les projets retenus, le plus abouti est porté par la Space X, une société californienne fondée en 2002 dont la capsule Dragon est quasiment prête à voler. De son côté, Boeing a présenté l'an dernier, à l'occasion du salon aéronautique de Farnborough (Grande-Bretagne) son vaisseau, baptisé CTS-100, d'une dimension supérieure à la capsule Apollo puisqu'il peut abriter quatre astronautes. En marge, la navette Dream Chaser est, elle, développée par l'entreprise Sierra Nevada corporation. Entièrement réalisée en matériaux composites et de taille moindre que les précédentes navettes, elle est dotée d'un fuselage autoporteur : l'effet de portance est réalisé par le fuselage et non pas seulement par la voilure. Dream Chaser est dérivée des recherches menées sur le projet HL-20, un planeur hypersonique qui ne dépassa pas le stade de la maquette. La navette ne sera pas couverte des tuiles thermiques des Shuttle, qui nécessitaient de très fréquentes réparations ou des remplacements. Ses tuiles, en cours de développement, seront constituées d'un matériau ablatif, qui se décompose par couches en absorbant la chaleur dégagée. Elles ne nécessiteraient un remplacement qu'après plusieurs vols.

Les capsules américaines seront toutefois employées en priorité pour l'ISS, notamment Dragon de Space X. Elle présente de sérieux avantages en termes de coûts de fabrication mais aussi d'exploitation, car la capsule est conçue pour être entièrement réutilisable à moindres frais, par rapport aux précédentes navettes. Mais aussi par rapport à Soyouz, qui ne sert que pour un vol. Dragon peut aussi bien transporter des astronautes que du matériel à destination de la station spatiale. La clé de cette capacité de réutilisation se situe principalement au niveau du bouclier thermique.

La délicate rentrée atmosphérique

À la différence des précédents matériaux ablatifs employés sur les capsules d'ancienne génération, ou encore des tuiles thermiques couvrant les navettes, Dragon est revêtue d'un matériau très proche du Pica-X, acronyme de Phenolic Impregnated Carbon Ablator. Il est constitué de fibres de carbone imprégnées de résine phénolique via un procédé développé par le centre de recherches de la Nasa d'Ames. Le bouclier en Pica-X peut être réutilisé des centaines de fois lors de rentrées atmosphériques sans dégradations majeures selon Space X. Il a été conçu pour supporter une chaleur de 1 200 W par centimètre carré et présente une très faible conductivité thermique. Dragon a effectué son premier vol d'essais non habité, perché au sommet d'un lanceur Falcon 9 également développé par Space X, le 8 décembre 2010. Durant ce vol, trois heures de manoeuvres en orbite ont été réalisées avec succès. Le vol suivant est prévu pour le 30 novembre 2011 et la capsule doit en principe s'arrimer à l'ISS, si toutefois la Russie ne s'y oppose plus. Car les Russes jugent dangereuse une telle expérience pour les astronautes à bord de la station spatiale, avec un vaisseau n'ayant volé qu'une fois. Si Dragon passe le test, il pourrait être mis en service très rapidement... voire dès le prochain vol à destination de la station spatiale internationale.

LES AUTRES PAYS DANS LA COURSE

ATV, une possibilité européenne L'Europe dispose de son propre vaisseau, ATV, qui jusqu'à présent a été employé pour ravitailler la station spatiale. Avec le retrait des navettes, une version habitée a été envisagée et pourrait être déployée en 2015. La soute serait remplacée par un module habitable, basé sur le démonstrateur de rentrée atmosphérique qui vola en 1998. Soyouz, éternelle capsule russe La Russie avait lancé un programme, Klipper, qui devait succéder aux Soyouz. Il a été abandonné en 2006. Soyuz continuera à être utilisée pour l'ISS, en version modernisée. Shenzhou, Soyouz chinois La Chine est pour le moment le seul pays en dehors des États-Unis et de la Russie à pouvoir envoyer des hommes dans l'espace. Sa copie de Soyouz a permis une sortie extravéhiculaire en 2008. La Chine compte construire sa propre station spatiale, sans participer à l'ISS. Hope, l'espoir déchu japonais Le Japon dispose de plusieurs lanceurs et avait lancé un programme de navette spatiale baptisé Hope, abandonné à la fin de la décennie 1990. Le pays s'intéresse toujours aux vols habités. Inde et Brésil dans les starting-blocks Les deux pays émergents bénéficient de plusieurs lanceurs qui ont mis en orbite des satellites mais aucune capsule n'a pour le moment été conçue.

CAPSULE CTS-100, de Boeing

La capsule de Boeing, en cours de développement, est réutilisable. Elle fait partie d'un vaste projet, destiné également aux vols en orbite basse. À la différence de Dragon, elle ne servira pas au tourisme spatial et restera propriété de la Nasa.

NAVETTE DREAM CHASER, de Sierra Nevada Corporation

Cette navette spatiale, dérivée du projet HL-20, est entièrement réalisée en matériaux composites, y compris sa protection thermique. Sa structure primaire a été assemblée en février 2010. Le développement des tuiles ablatives servant à protéger la navette se poursuit actuellement et la date du premier vol d'essai n'a pas encore été fixée.

CAPSULE DRAGON, de Space X

Dragon est actuellement le projet le plus abouti de remplacement de la navette spatiale américaine. Réutilisable et permettant d'emporter quatre astronautes, il tentera de s'amarrer à l'ISS début décembre 2011. La capsule et ses vols seront entièrement réalisés sur base de fonds privés.

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