l’essai statique réussi annonce-t-il un premier vol imminent ?

Pendant que la Nasa et Boeing préparent le lanceur SLS et la capsule Orion pour un vol inaugural autour de la Lune, actuellement prévu le 29 août, SpaceX poursuit la préparation du vol inaugural du Starship. Il y a encore quelques semaines, Elon Musk nous assurait que ce premier vol aurait lieu en début d’été. Il n’en sera très vraisemblablement rien. Mais, si un retard de développement n’est pas surprenant ni inquiétant quand il est question d’un nouveau lanceur, ce qui pose problème aujourd’hui c’est que la Nasa a donné rendez-vous sur la Lune au peuple américain en 2025. À moins de trois ans de l’échéance, il est illusoire de penser que SpaceX parviendrait à poser un équipage américain sur la Lune à cette date. D’autant plus que la Nasa souhaite un vol à vide pour qualifier l’atterrisseur lunaire.

Des tests moteurs au sol, un signe pour un prochain vol d’essai ?

En attendant, SpaceX a réalisé en début de semaine deux allumages moteurs, ce qui peut être vu comme un signe que le vol d’essai du Starship approche et pourrait avoir lieu ces prochaines semaines. Un moteur Raptor du booster 7, qui préfigure le Super Heavy (l’étage principal du Starship) a été testé avec succès. Un essai encourageant, mais gardons à l’esprit que le Super Hevay sera équipé de 33 moteurs. Deux moteurs du démonstrateur Ship 24, qui lui préfigure le Starship (l’étage supérieur) ont également été mis à feu et ont fonctionné pendant quelques secondes. C’était la première fois que SpaceX testait au sol la nouvelle version du moteur Raptor (Raptor 2). Ces deux tirs statiques ont principalement servi à tester la tuyauterie des systèmes de propulsion à oxygène et méthane liquides.

Étant donné que les moteurs Raptor du Booster 7 et du Ship 24 n’ont pas connu d’anomalie significative, il est probable que SpaceX mette progressivement à feu davantage de moteurs sur chaque prototype dans les jours et les semaines à venir.

Des prototypes et démonstrateurs en grand nombre pour développer le Starship

Pour rappel, SpaceX a une approche de développement qui tranche avec celles d’autres constructeurs de lanceurs. Ils s’appuient sur une succession de véhicules expérimentaux, qui sont susceptibles d’être détruits lors d’essais, pour parvenir à mettre au point un lanceur capable de voler. Concrètement, le développement du « Starship » qui désigne le véhicule de transport spatial et l’étage supérieur du lanceur s’appuie sur la série des prototypes « Ship ». Les boosters sont quant à eux les prototypes et démonstrateurs du Super Heavy, l’étage principal nécessaire pour lancer Starship.

Le défi que doit relever rapidement SpaceX pour faire voler Starship

Article de Rémy Decourt publié le 04/01/2013

Si bien évidemment SpaceX ne va pas faire faillite, la société dirigée par Elon Musk, désigné Homme de l’année par le magazine Time, est confrontée au défi de la production de moteurs Raptor à un rythme très soutenu. Une condition pour la réussite du programme Starship. En voici de brèves explications.

Après avoir déclaré que SpaceX serait proche de la faillite si le rythme de production des moteurs Raptor du Starship n’était pas accéléré, Elon Musk a annoncé quelques jours plus tard qu’il allait construire un pas de tir pour le Starship au sein du complexe 39A du Kennedy Space Center à Cap Canaveral. Ce pas de tir qu’utilise actuellement SpaceX pour lancer le Falcon Heavy et le Falcon 9 était utilisé en son temps par les missions Apollo du programme lunaire de la Nasa et les navettes spatiales, jusqu’à leur retrait en juillet 2011.

Hier, lors de la World Satellite Business Week organisée par Euroconsult à Paris cette semaine, Tom Ochinero (SpaceX) a annoncé que le premier tir orbital du Starship interviendrait en janvier ou février 2022. Il a également précisé que la commercialisation de ce lanceur avait débuté et que des contrats avaient d’ores et déjà été signés. De bonnes nouvelles donc.

Si SpaceX, dirigé par l’Homme le plus riche de la Planète et désigné Homme de l’année par le magazine Time, n’est évidemment pas au bord de la faillite pour d’évidentes raisons commerciales et pour son rôle dans les programmes clés de la Nasa avec des contrats qui se chiffrent à plusieurs milliards de dollars, il y a tout de même un souci. Le rythme de la production des moteurs Raptor n’est pas suffisant et c’est ce qui a poussé Elon Musk à envoyer à ses employés un e-mail évoquant ce fameux risque, pour la société, de faire faillite.

Le pari d’une production soutenue de moteurs Raptor

Pour faire simple, pour commercialiser à un faible coût sa constellation Starlink d’accès à Internet à haut débit à partir de n’importe quel point de la Planète, SpaceX doit utiliser le Starship pour mettre en orbite les milliers de satellites dont il a besoin (12.000 pour la première tranche) au rythme de deux lancements du Starship par mois au cours des premières années ! Or, le Falcon 9, aussi fiable soit-il, n’est pas suffisant pour le faire avec une capacité d’emport de seulement de 50 à 60 Starlink, ce qui renchérit le coût de la constellation Starlink — alors que le Starship disposera du plus grand volume d’emport de tous les lanceurs au monde et donc abaisse considérablement ces coûts par rapport au Falcon 9.

Mais la mise en service du Starship dépend de la production en grand nombre de moteurs Raptor. Pour comprendre ce défi technique, inédit dans l’histoire des lanceurs, il faut savoir que le premier étage Super Heavy est équipé de 29 moteurs et que l’étage supérieur, le Starship, en compte 6. Trois moteurs à vide et trois moteurs atmosphériques pour retourner au sol. Certes, ce système de transport spatial est annoncé comme réutilisable mais il faut tenir compte des aléas des premiers vols de démonstration et de qualification qui se traduiront vraisemblablement par des échecs et des ennuis techniques. Donc un besoin très important de moteurs avant que le Starship ne soit opérationnel.

SpaceX : le plus grand lanceur au monde prend forme

Article de Rémy Decourt publié le 07/08/2021

SpaceX et Elon Musk continuent de faire rêver petits et grands en rendant publiques toutes les étapes de la construction du plus grand lanceur au monde. Aujourd’hui, un prototype de ce futur lanceur a pris forme lorsque le StarShip SN20 a été installé sur l’étage principal SuperHeavy B4.

SpaceX et Elon Musk ont fait le choix de montrer au public les principales étapes de la construction de leur futur lanceur lourd « à tout faire ». Ils n’hésitent pas à diffuser photos et vidéos montrant tout ce qui se passe sur la base de SpaceX, à Boca Chica au Texas. Mieux encore, tout un chacun peut se rendre sur place et, à distance de sécurité, observer les opérations et les manœuvres en cours. Pour les passionnés d’astronautique et d’exploration spatiale, le spectacle est hors norme. 

Il y a quelques heures, une grue gigantesque a assemblé un prototype de lanceur Starship. Le prototype SN20 de l’étage supérieur Starship a ainsi été installé sur le prototype BN4 du Super Heavy. L’ensemble mesure quelque 120 mètres haut, soit le plus grand lanceur jamais construit. La Satunr V, des missions Apollo à destination de la Lune, mesurait 10 mètres de moins, comme le lanceur soviétique N1 des missions lunaires qui n’a jamais réussi à décoller (110 mètres de haut).

Beaucoup de travail encore avant que ce système de lancement ne soit prêt pour son vol

Ces prochaines semaines, ce prototype sera préparé en vue d’un vol de démonstration de point à point qui s’annonce spectaculaire. Ce vol a pour but de relier le Texas à l’archipel d’Hawaï, avec un passage dans l’espace mais sans réaliser une orbite complète autour de la Terre.

Il reste encore de nombreuses semaines de travail et plusieurs étapes critiques avant d’envisager le premier vol de test qui sera soumis au feu vert de la FAA, l’agence fédérale de l’aviation qui réglemente aux États-Unis les lancements privés. SpaceX attend que la FAA lui délivre une licence de lancement qui dépend, notamment, des conclusions d’une importante étude environnementale sur l’impact des lancements des prototypes BN, SN seuls et assemblés. Parmi les étapes critiques, citons l’installation du Starship (prototype SN20) sur l’étage BN4, le remplissage et la pressurisation des réservoirs (29 moteurs, ça consomme !) ainsi que la réalisation d’un premier tir statique qui promet d’être spectaculaire en intensité sonore et en matière de puissance délivrée. Aux 29 moteurs Raptor du BN4 s’ajoutent les six moteurs Raptor – trois optimisés pour le vide spatial et trois pour le vol atmosphérique – que comptera le prototype SN20.

Un lanceur à tout faire

Ce Starship sera capable d’envoyer 100 tonnes en orbite basse, à 500 kilomètres d’altitude, et jusqu’à 21 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. Des performances inédites pour un lanceur commercial ! Mais, dans un scénario qui reste encore à maîtriser et nécessite l’acquisition de technologies en cours de développement avec la Nasa, SpaceX annonce que le ravitaillement du Starship sera possible en orbite. Une capacité qui ouvre des perspectives inédites en matière de lancement d’infrastructures de plus de cent tonnes à destination de la Lune ou de Mars !

Note

Qui est véritablement Elon Musk ? Autodidacte fantasque ? nouvelle étoile de la Silicon Valley ? inventeur fou (voiture électrique, train en tube, etc.) ? Pour vous aider à répondre à cette question, nous vous recommandons la lecture de Elon Musk, l’homme qui invente notre futur, aux éditions Archipel, une biographie écrite par l’historien Luc Mary qui décrypte le phénomène Elon Musk. 

SpaceX : Starship rejoint le Super Heavy paré de ses 29 moteurs Raptor sur le pas de tir orbital

Article de Rémy Decourt publié le 06/08/2021

SpaceX a intensifié ces dernières semaines son activité sur son site d’essai de Boca Chica, au Texas. La société d’Elon Musk prépare activement le premier vol d’un prototype Starship au complet, c’est-à-dire l’étage principal et l’étage supérieur assemblés pour la première fois. Cet étage principal comptera 29 moteurs Raptor. Il a récemment été installé sur son pas de tir. Une manœuvre impressionnante qu’Elon Musk a partagée sur les réseaux sociaux.

Alors que Boeing ne parvient toujours pas à faire décoller son Starliner, SpaceX vole de succès en succès. La société d’Elon Musk lance des satellites à un rythme régulier, ravitaille la Station quand la Nasa le lui demande et transporte des astronautes à bord du complexe orbital puis les ramène sur la terre ferme. Au sol, les activités de développement de son Starship se poursuivent à un rythme qui s’est récemment intensifié sur le site de Boca Chica, au Texas.

En ce moment, SpaceX prépare le prototype N4 du Super Heavy et ses 29 moteurs Raptor pour leur premier vol prévu d’ici la fin de l’année. C’est aussi la première fois que SpaceX assemble au complet un prototype de son système de lancement Starship. Jusqu’à présent seul l’étage supérieur était testé, les fameux réservoirs volants SN.

Et l’ensemble promet d’être spectaculaire avec une hauteur de près de 120 mètres. À lui seul l’étage principal mesure 69 mètres et utilisera 29 moteurs Raptor pour ce premier vol. Il est actuellement mis en place sur un nouveau pas de tir de la base de Boca Chica. D’impressionnantes images de la manœuvre ont été rendues publiques par Elon Musk qui les a diffusées sur son compte Twitter.

L’absence de jupe de protection rend visible la grappe formée de 29 moteurs Raptor. On aperçoit également la présence de quatre grilles de stabilisation, similaires à celles des lanceurs du Falcon 9, qui serviront à contrôler l’attitude de l’étage lors de son retour au sol. Pour son premier vol, SpaceX ne prévoit pas de récupérer l’étage. Il « atterrira » dans le golfe du Mexique.

Beaucoup de travail reste à faire avant que ce système de lancement soit prêt pour son vol

Il reste encore de nombreuses semaines de travail et plusieurs étapes critiques avant d’envisager le premier vol de test qui sera soumis au feu vert de la FAA, l’agence fédérale de l’aviation qui réglemente aux États-Unis les lancements privés. SpaceX attend que la FAA lui délivre une licence de lancement qui dépend, notamment, des conclusions d’une importante étude environnementale sur l’impact des lancements des prototypes BN, SN seuls et assemblés. Ce vol de point à point est un vol dans l’espace qui a pour but de relier le Texas à l’archipel d’Hawaï, mais sans réaliser une orbite complète autour de la Terre.

Parmi les étapes critiques, on citera l’installation du Starship (prototype SN20) sur l’étage BN4, le remplissage des réservoirs et la pressurisation des réservoirs (29 moteurs, ça consomme !) ainsi que la réalisation d’un premier tir statique qui promet d’être spectaculaire en intensité sonore et en matière de puissance délivrée. Aux 29 moteurs Raptor du BN4 s’ajoutent les 6 moteurs Raptor – trois optimisés pour le vide spatial et trois pour le vol atmosphérique – que comptera le prototype SN20.

Faire voler un lanceur à plusieurs moteurs

Pour comprendre la difficulté de faire voler un lanceur à plusieurs moteurs, il faut savoir que d’un moteur à un autre le niveau de combustion n’est jamais le même et est très difficile à modéliser, d’où l’importance des tests au sol et l’expérience acquise avec les vols du Falcon 9, dont l’étage principal compte neuf moteurs, et le Falcon Heavy et des 3X9 moteurs (son étage principal et constitué de trois étages principaux du Falcon 9).

Le jet de chaque moteur ne signifie pas qu’ensemble ces jets fonctionnent comme s’il s’agissait de moteurs distincts. Ces jets vont interagir entre eux et cela peut poser de nombreuses contraintes aérodynamiques, notamment latérales, et donc gêner la montée de l’engin. L’un des jets peut également éteindre le jet d’un autre moteur ! Autre problème, l’orientation des moteurs. Ce n’est évidemment pas pareil d’avoir trois moteurs plutôt qu’un seul ! Avec des débits aussi importants, une aspiration peut survenir dans la jupe et créer un effet de vide.

SpaceX : comment va se dérouler le premier vol orbital de Starship et du Super Heavy ?

Article de Rémy Decourt publié le 15/05/2021

SpaceX, qui n’en a pas terminé avec ses réservoirs volants de la série SN et n’a pas encore testé en vol le Super Heavy, prépare déjà le premier vol orbital du Starship dans sa configuration complète. Ce vol de point à point est prévu d’ici la fin de l’année et consistera à relier la base de Boca Chica dans le Texas à l’archipel d’Hawaï en volant dans l’espace. Nos explications.

Dans le cadre du développement du système de transport spatial Starship, SpaceX prépare une mission orbitale de point à point pour tester son vaisseau dans sa configuration finale, c’est-à-dire avec ses deux étages. D’une part, l’étage principal baptisé Super Heavy, et le Starship qui désigne le véhicule de transport et l’étage supérieur du lanceur.

Ce vol de point à point est un vol dans l’espace qui a pour but de relier le Texas à l’archipel d’Hawaï. Concrètement, SpaceX prévoit un décollage du lanceur depuis la base de Boca Chica (Texas), suivi d’un vol dans l’espace avant un atterrissage en pleine mer, à une centaine de kilomètres de au large de la côte nord-ouest de Kauai, dans l’archipel d’Hawaï. Pour ce vol, il n’est plus question des fameux réservoirs volants de la série SN mais bien du Starship dans sa version finale avec ses deux étages. Le premier, plus communément désigné étage principal, baptisé Super Heavy, et l’étage supérieur.

Un vol complet du Starship, dans sa version finale, avec ses deux étages

Il y a quelques jours, SpaceX a déposé auprès de la Commission fédérale des communications des États-Unis une demande d’autorisation pour utiliser des fréquences de communication entre le sol, des relais satellites et le lanceur Starship lors de ce test prévu pour durer environ 90 minutes. Ce vol d’essai, le premier du genre, est évidemment très audacieux, d’autant plus que SpaceX le prévoit d’ici la fin de l’année. Ce qui laisse peu de temps pour tester seul en vol l’étage principal Super Heavy sans le Starship. Alors que les prototypes SN utilisent un minimum de moteur Raptor, le Super Heavy en compte 28 !

Selon le scénario décrit par SpaceX pour cette mission, les 28 Raptor du Super Heavy fonctionneront pendant environ 2 minutes et 50 secondes avant que le Starship ne s’en sépare. Suivra la phase de retour dans le golfe du Mexique du Super Heavy avec un atterrissage sur une barge située à une vingtaine de kilomètres des côtes, 8 minutes et 15 secondes après le lancement. Pendant ce temps, le Starship allumera ses moteurs pendant 3 minutes et 56 secondes. Dès que le Starship atteindra la vitesse orbitale requise, à environ 27.000 kilomètres par heure, les moteurs seront éteints, plus ou moins 8 minutes et 41 secondes après le début de la mission. Dès les moteurs éteints, Starship entamera sa descente jusqu’à son point d’impact où il devrait s’abimer en mer.

Si l’étage principal Super Heavy retournera se poser sur la terre ferme, ce ne sera pas le cas du Starship qui devrait donc s’abimer en pleine mer. Plus tôt dans l’année, Elon Musk avait expliqué que « s’il ne s’attendait pas à des problèmes particuliers lors du décollage du Super Heavy et du Starship », il avait concédé en revanche qu’il faudra probablement de « nombreuses tentatives avant que SpaceX ne perfectionne les manœuvres de rentrée et d’atterrissage du Starship depuis l’orbite ».

Le principal objectif de ce vol est d’acquérir autant de données que possible sur la dynamique de la rentrée atmosphérique afin de mieux comprendre les contraintes thermiques et aérodynamiques auxquelles sera exposé le véhicule. En effet cela est très difficile à prévoir et donc à modéliser. D’où l’importance de ces vols de démonstration qui serviront à améliorer les simulations informatiques et, si nécessaire, à modifier et/ou adapter l’architecture du lanceur.