Pourquoi ‘Starship’ a-t-il explosé ? Les clés du lancement raté de la fusée d’Elon Musk | Science

Le lancement très attendu de Vaisseau spatial Il s’est terminé par une explosion au-dessus du golfe du Mexique. Mais SpaceX ne le considère pas comme un échec absolu, mais simplement comme le résultat du test. La première. D’autres viendront. Fondamentalement, la faute semble avoir été dans le système de mise en scène. Le premier a fonctionné correctement. Au moins, elle a réussi à traverser le moment le plus critique —Max-Q— où la pression aérodynamique devient plus intense et la fusée subit les efforts maximaux, ce qui peut la détruire. Et il l’a fait malgré le fait que six de ses 33 moteurs se sont éteints peu après le décollage. Cela donne une idée de la capacité de ce véhicule et de sa marge de tolérance aux pannes.

Que s’est-il passé?

La fusée que nous avons vu exploser se compose en réalité de deux parties : le premier étage, la fusée Super Heavy, sert à entraîner le deuxième étage, le vaisseau spatial. Vaisseau spatialjusqu’à sa mise en orbite. se libérer, Vaisseau spatial il n’utilise pas de mécanismes de séparation actifs comme les autres fusées. Il suffit de tourner sur lui-même, comme la vis d’un bouchon de bouteille, pour ouvrir les mors de jonction et attendre que la force centrifuge force la séparation. Cela semble être la manœuvre qui a échoué aujourd’hui. Probablement la cause la moins attendue : la fusée pourrait exploser, se désintégrer en vol ou dévier de sa trajectoire. Tout cela était acceptable. Mais ce que personne ne supposait, c’est que les mâchoires ne s’ouvriraient pas, alors que c’est un mécanisme mille fois éprouvé. “Nous avons beaucoup appris pour le prochain test de lancement dans quelques mois”, tweeté Le président de SpaceX, Elon Musk, peu de temps après.

Comment était l’explosion ?

Dans la transmission vidéo, la fusée a été vue tourner encore et encore, mais sans pouvoir se séparer. Après ces tentatives, on peut supposer que le programme de vol a décidé de lui envoyer l’ordre de destruction. Le mécanisme est constitué de charges explosives situées dans les deux étages du véhicule, entre les réservoirs d’oxygène et de méthane. Lors de la détonation, les deux liquides se mélangent et détruisent la fusée pour éviter une chute incontrôlée au sol qui pourrait causer des dommages. Tous les lanceurs spatiaux, depuis les premières années de la course à l’espace, ont à leur bord des dispositifs similaires. Comme la première étape, Super Heavy, manquait déjà de carburant et que le Vaisseau spatial ne pouvait s’échapper, l’appareil de 120 mètres tomberait entièrement au sol entraînant de grands risques. Une foule s’était rassemblée dans la zone pour assister au lancement.

Aux yeux de SpaceX, le simple fait d’avoir décollé et atteint la hauteur nécessaire est déjà une réussite. Il est maintenant temps de peaufiner la suite Vaisseau spatial, continuez les tests et continuez à apprendre de ces échecs. « C’était un test de développement. C’était le premier vol d’essai de Vaisseau spatial», a déclaré John Insprucker de SpaceX lors de l’émission. “L’objectif était de collecter les données et, comme nous l’avons dit, de nettoyer la plate-forme et d’être prêt à repartir.”

Le retour sur la Lune met-il en péril ?

Les plans du projet Artemis de la NASA et de l’Agence spatiale européenne roulent sur le dos de Vaisseau spatial: Ils dépendent du système spatial conçu par la société d’Elon Musk pour faire atterrir des astronautes sur la Lune. La mission Artemis 2, qui emmènera quatre astronautes autour du satellite naturel, volera avec la SLS, la fusée développée par la NASA et testée avec succès sur Artemis 1. Mais la mission Artemis 3, qui devait envoyer des hommes sur la Lune en 2025 dépend de Vaisseau spatial pour l’alunissage. Même les plus optimistes ne pensaient pas qu’il serait atteint en 2025, et cette explosion pourrait représenter un revers dans ces plans précipités.

Le « Starship » est-il la fusée la plus puissante jamais construite ?

Oui, avec près de 7 500 tonnes de poussée et 33 moteurs à allumage simultané. Jusqu’à présent, le titre appartenait à la vénérable fusée N1, que l’URSS a développée pour aller sur la Lune (mais a échoué sur ses quatre seuls lancements). Au décollage il développait 4 500 tonnes, grâce à son parc de 30 moteurs. Dans sa version actuelle, le SLS de la NASA qui propulse la capsule Orion du programme Artemis, elle génère un total d’environ 4 000 tonnes de poussée et était à ce jour la fusée la plus puissante ayant volé avec succès. Il Saturne V, qui alimentait les missions Apollo vers la Lune, restait à 3 300 tonnes. Bien que tout ne soit pas cette puissance de décollage : parfois, les fusées moins puissantes ont de meilleures performances et peuvent envoyer des charges utiles plus importantes en orbite.

Pourquoi leurs moteurs brûlent-ils du méthane ?

Bien que le métalox (mélange de méthane liquide et d’oxygène) du Vaisseau spatial Étant donné que SpaceX n’est que légèrement moins efficace que l’hydrogène et l’oxygène liquides de SLS, il est beaucoup plus facile à gérer. Pour fonctionner avec de l’hydrogène liquide traditionnel, il faut le refroidir beaucoup plus (et cela coûte très cher et très coûteux) que le méthane, qui a aussi l’avantage d’être moins sensible aux fuites. De plus, le méthane laisse moins de résidus que le kérosène (utilisé par Space X sur ses fusées précédentes), il est donc plus facile de nettoyer les moteurs après chaque vol.

N’oublions pas non plus que la destination finale de ce vaisseau est la planète Mars. Elon Musk est convaincu qu’il sera possible de fabriquer ce carburant méthane à partir de ressources naturelles et, en fait, l’année dernière, la sonde Persévérance Il a déjà fait un test à petite échelle : il a obtenu environ 200 grammes de gaz en 30 heures de fonctionnement ; les futurs véhicules habités devront multiplier ce nombre par au moins un facteur de 400 pour que le système soit pratique.

Est-ce un vaisseau spatial réutilisable?

Oui, les deux étages qui composent la fusée sont récupérables, même si lors de ce premier vol, il n’allait pas être tenté, on s’attendait plutôt à ce que les deux tombent à la mer. Le propulseur principal, Super Heavy, n’avait jamais été testé auparavant; le segment supérieur, oui. Après une série d’échecs spectaculaires, il y a quelques années, l’un des prototypes au sommet a réussi à s’élever jusqu’à 15 kilomètres, puis à atterrir sur la même plate-forme d’où il avait décollé.

D’un autre côté, il est déjà courant que les fusées Falcon de SpaceX atterrissent après avoir propulsé leur charge utile en orbite. C’est une manœuvre qui semble dominée par la société d’Elon Musk. Certains des Falcons ont déjà volé plus de 15 fois, avec ce que cela signifie en termes d’économie de lancement. Les très chères fusées SLS de la NASA (tout comme à leur époque les Saturne V) ne peut être utilisé qu’une seule fois : vous devez en créer un nouveau pour chaque version, et vous ne récupérez aucun de ses composants.

Combien coûte un vaisseau spatial ?

En 2019, Musk a expliqué que le coût de développement de Starship était d’environ 3 000 millions de dollars (2 700 millions d’euros), même s’il s’attend à ce que le coût final soit réduit à 9 millions d’euros alors qu’il est déjà produit en série en raison de sa viabilité. Chaque voyage de la fusée SLS, la plus puissante de la NASA, coûte environ 4 000 millions de dollars.

SpaceX a fabriqué sept propulseurs de fusée principaux et 24 unités supérieures. La plupart de ces derniers n’ont jamais été destinés à voler. Il s’agissait simplement de modèles de test pour vérifier différents systèmes embarqués ou leur compatibilité avec les installations de lancement. D’autres ont décollé lors d’essais pour perfectionner l’atterrissage vertical. Et il y en a déjà d’autres en construction.

D’où est-il parti ?

De Boca Chica (Texas, États-Unis), sur la côte du golfe du Mexique, à quelques kilomètres seulement au nord de la frontière. C’est là que SpaceX a construit une zone industrielle qu’il appelle Starbase avec plusieurs hangars d’intégration de fusées, des centres de contrôle et de surveillance, des systèmes de stockage de méthane et d’oxygène et une tour de lancement de 150 mètres de haut.

Une tour similaire est en construction au Kennedy Space Center en Floride, et une autre pourrait bientôt voir le jour. Une fois les phases de développement terminées, les plans de SpaceX prévoient des lancements très fréquents à partir de là, peut-être au rythme d’un par semaine.

L’ensemble du programme de Vaisseau spatial Tournez autour d’un tour rapide sur les lancements orbitaux, avec vos fusées réutilisables. La tour sert de grue pour assembler les deux segments sur le socle de support. Après décollage et séparation du premier étage, il exécute une manœuvre de freinage, revient vers la tour et deux énormes pinces (que SpaceX appelle les “baguettes chinoises”) l’attrapent en vol pour le déposer sur la même plate-forme d’où sort. Le deuxième étage atterrit verticalement sur une plate-forme à proximité. À partir de là, réempiler les deux segments, vérifier les moteurs, remplacer ceux qui sont endommagés, remplacer les tuiles d’isolation et remplir la fusée pour un autre voyage devrait prendre quelques jours.

C’est du moins l’idée visionnaire d’Elon Musk. Mais ce premier vol n’avait pas vocation à tenter des manœuvres de récupération.

Cela fait-il partie du programme lunaire ?

En principe, Vaisseau spatial Il a été conçu pour aller sur Mars. Mais son énorme capacité de charge utile le rend également utile pour envoyer des satellites (des centaines en une seule fois) en orbite basse ou vers d’autres planètes.

En avril 2021, la NASA a confié à SpaceX la construction du module de descente lunaire qui sera utilisé lors des premières phases du programme Artemis. Trois candidats avaient soumis des propositions, mais celle de SpaceX était de loin la plus favorable économiquement. Et aussi le seul qui proposait un véhicule qui, au moins en partie, avait déjà été testé.

Selon le plan actuel, trois astronautes de la mission Artemis 3 atterriront sur la Lune à bord d’une variante du Vaisseau spatial spécialement conçu pour cette mission prévue pour 2025. L’image de cet énorme dropship attaché à la petite capsule Orionà peine plus ancienne que les Apollos d’il y a un demi-siècle, est pour le moins choquante.

Le « Starship » lunaire pourra-t-il aller et revenir de la Terre à la Lune ?

Non. La version lunaire est un vaisseau à sens unique ; une fois utilisé, il sera ancré autour de notre satellite et les astronautes reviendront sur Terre dans la capsule Orion. Peut-être pour l’utiliser dans de futures missions pour descendre sur la Lune depuis son orbite, puisque tout sera réutilisable. En théorie, il devrait suffire de faire le plein de carburant et de vérifier ses moteurs.

Si le module lunaire de Vaisseau spatial Sera-t-il prêt dans quelques années est la question à un million de dollars. Les manœuvres de ravitaillement, essentielles pour l’aller en orbite lunaire, n’ont pas été testées. En fait, personne n’a encore vu de prototypes, au-delà des jolies illustrations. rendu que SpaceX a distribué.

La NASA suppose que le Vaisseau spatial lunaire effectuera un vol sans équipage à la fin de l’année prochaine. Seulement un. Il y a un demi-siècle, et avec toute la précipitation inhérente à la course à l’espace, le module lunaire a été testé trois fois (une fois automatiquement et deux fois avec des astronautes à bord) avant de lancer le apollon 11. Maintenant, l’alunissage d’Artemis 3 est prévu pour décembre 2025. Pour de nombreux experts, ce serait un miracle si ces prévisions pouvaient se réaliser.

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