Résumé :
Tôt ce matin, SpaceX a une nouvelle fois mis en scène une scène digne d'un film de science-fiction. Après plus de 22 heures de vol spatial et 14 orbites autour de la Terre, un vaisseau spatial géant d'environ 52 mètres de haut est rentré dans l'atmosphère et est retourné à la base spatiale au Texas, aux États-Unis. Non loin du sol, le vaisseau a rallumé le moteur, effectué le retournement et la décélération finale et est entré avec précision entre les deux énormes bras mécaniques de la tour de lancement. Ensuite, le moteur a été arrêté et le bras robotique a progressivement attrapé le vaisseau spatial.
C'est la première fois que des humains utilisent avec succès un bras robotique de tour de lancement pour capturer un vaisseau spatial revenant d'une orbite terrestre. Cela signifie également que SpaceX fait un grand pas en avant vers un système de transport orbital entièrement réutilisable.
Avant le lancement, Musk a déclaré sur X que SpaceX tenterait de capturer le booster super-lourd et l'étage supérieur du vaisseau en même temps. Si les deux réussissent, cela signifierait le premier retour complet de tous les principaux segments de vol d’une fusée orbitale sur Terre.
Il l'a qualifié de "percée clé nécessaire pour faire de la vie une espèce multiplanétaire".
Cependant, SpaceX n’a pas réalisé cette fois-ci la « double récupération » attendue. Le booster Super Heavy a connu une anomalie lors de son retour et s'est finalement écrasé dans le golfe du Mexique. Ce qui a vraiment marqué l’histoire, c’est l’étage supérieur du vaisseau.
Revenir de l'espace et se faire attraper par des "baguettes"
Est-ce difficile ?
Au cours de la dernière décennie, SpaceX a prouvé à travers Falcon 9 que les fusées ne peuvent pas être utilisées une seule fois.
Après le lancement, le propulseur du premier étage du Falcon 9 peut se rallumer, décélérer et atterrir verticalement, puis reprendre sa mission après inspection et remise à neuf. Cette technologie modifie considérablement la structure des coûts des vols spatiaux commerciaux.
Mais Falcon 9 a toujours une limite : sa fusée du deuxième étage ne peut pas être récupérée.
Le vaisseau spatial de SpaceX espère étendre cette réutilisation à l’ensemble du système de lancement.
Le système complet du vaisseau mesure environ 124 mètres de haut et se compose d'un propulseur super-lourd équipé de 33 moteurs Raptor en dessous et d'un vaisseau spatial au-dessus.
Selon sa conception, le booster super-lourd est chargé d'envoyer le vaisseau spatial dans l'espace puis de revenir au site de lancement ; le vaisseau continue d'accélérer en orbite, de déployer des satellites ou d'effectuer d'autres tâches, et revient finalement sur Terre.
Les deux parties peuvent être réutilisées, permettant au transport spatial de se rapprocher progressivement du mode de fonctionnement de l'aviation civile.
Mais la difficulté est que renvoyer un vaisseau spatial depuis l'espace est bien plus compliqué que récupérer un booster de premier étage.
Le booster du premier étage s'est séparé à une vitesse relativement faible et a connu un processus de retour relativement court. Le vaisseau spatial entrant en orbite terrestre basse vole à une vitesse d’environ 7,8 kilomètres par seconde. Pour permettre à un tel monstre de revenir en toute sécurité, une série de problèmes tels que la rentrée à grande vitesse, la protection thermique, le contrôle d'attitude et l'atterrissage précis doivent être résolus en même temps.
Le plus difficile est la protection thermique.
Lorsque le vaisseau rentre dans l'atmosphère à une vitesse orbitale, l'air devant lui est violemment comprimé, formant un flux d'air à température extrêmement élevée. Le vaisseau spatial s'appuie sur des milliers de tuiles isolantes recouvrant le côté au vent pour protéger le corps de la fusée en acier inoxydable des dommages causés par les températures élevées.
Ces dalles isolantes doivent non seulement résister aux fortes vibrations lors du lancement, mais également résister à l'environnement spatial et à la rentrée à grande vitesse, et elles doivent rester aussi intactes que possible.
Lors de précédents vols d'essai, SpaceX a testé la fiabilité des dalles isolantes et a même pris l'initiative de retirer certaines dalles pour observer les performances des zones locales sous des températures extrêmement élevées.
Pour ce 15ème vol d'essai, SpaceX a encore amélioré la méthode de fixation des tuiles isolantes et a adopté une nouvelle conception de tuile isolante incurvée dans le but de réduire l'échauffement local entre les espaces entre les tuiles.
Fait intéressant, le Starship a également déployé cette fois 26 satellites Starlink V3, dont certains sont équipés de caméras spéciales pour vérifier l'état du bouclier thermique du Starship depuis l'extérieur.
En d’autres termes, les satellites envoyés dans l’espace par le vaisseau spatial doivent à leur tour contribuer à vérifier si le vaisseau spatial peut revenir en toute sécurité.
Après avoir survécu à l'étape de rentrée la plus dangereuse, une autre opération extrême vient de commencer.
Le vaisseau n'atterrit pas toujours avec la queue pointée vers le bas comme une fusée traditionnelle. Il descendra d'abord dans une attitude qui est approximativement son ventre face au vent, en utilisant son énorme coque pour augmenter la résistance de l'air, et en même temps ajustera son attitude de vol et sa trajectoire grâce à quatre volets avant et arrière.
Ce style s'appelle le Belly Flop.
Lorsque le vaisseau spatial s'approche du sol, le moteur du Raptor est rallumé et la poussée est utilisée pour faire rapidement basculer le corps du vaisseau dans une attitude verticale. Il ajuste ensuite en continu la poussée et la position, pour finalement s'insérer entre les deux bras robotiques de la tour de lancement.
C'est la « fusée avec des baguettes » familière au monde extérieur.
Cela ressemble à une acrobatie difficile, mais en coulisses, cela implique le travail coordonné de plusieurs systèmes tels que le contrôle de la poussée du moteur, la navigation et le positionnement, le réglage de l'attitude et le contrôle du bras robotique.
Pourquoi devez-vous adopter cette approche apparemment risquée ? Les raisons sont le poids et l’efficacité.
Les jambes d'atterrissage traditionnelles augmenteront la masse structurelle de la fusée elle-même et affecteront sa capacité de charge. Permettre aux tours de lancement au sol d'effectuer des tâches de soutien et de capture peut réduire les structures supplémentaires que le vaisseau spatial doit transporter.
Ce qui est plus important, c'est que le vaisseau spatial peut retourner directement à la tour de lancement, éliminant potentiellement le besoin d'étapes fastidieuses telles que la récupération, le transport et le relevage en mer.
Bien sûr, cela rend également le processus de recyclage plus dangereux. Une fois que le vaisseau spatial s'écarte considérablement au cours des dernières secondes, non seulement le vaisseau spatial peut être perdu, mais la coûteuse tour de lancement peut également être endommagée.
Par conséquent, SpaceX a mis en place plusieurs nœuds de contrôle de statut pour cette mission et a réservé un plan de sauvegarde en mer. Ce n’est que si le vaisseau spatial et les installations au sol remplissent les conditions que la capture du bras robotique se poursuivra.
En fin de compte, le vaisseau a complété avec succès l'ensemble du processus, depuis le vol orbital, la rentrée atmosphérique jusqu'à la capture de la tour de lancement.
Auparavant, SpaceX avait réussi à plusieurs reprises à capturer le booster Super Heavy par le bras robotique, mais l'étage supérieur revenant de l'orbite n'a été réellement capturé que cette fois-ci.
Réutilisation complète de la distance
Il reste encore quelques niveaux finaux
Il convient de noter que lors du même lancement, le booster super-lourd a subi un échec de récupération.
Environ 6 minutes après le lancement, le booster a connu une anomalie lors de son retour et n'a pas rempli les conditions de retour à la tour de lancement. Le système de contrôle de vol a ensuite annulé la capture et lui a permis de voler vers une zone prédéfinie dans le golfe du Mexique.
Musc expliqué sur
Il a proposé deux directions d'amélioration possibles : améliorer les performances et la cohérence du moteur Raptor, et ajuster le moment d'arrêt du moteur pour conserver un plus grand retour de propulseur. Cependant, la cause finale nécessite encore une analyse complète des données télémétriques.
Cela expose également un défi majeur de la réutilisation complète : la fusée doit maximiser l'efficacité de transport tout en laissant suffisamment de propulseur pour le retour.
Laisser plus de propulseur signifie que la charge utile peut être réduite ; laisser trop peu de propulseur peut faire perdre au moteur sa capacité de récupération en raison des fluctuations des performances du moteur.
Mais en comparaison, la technologie vérifiée par la classe supérieure des vaisseaux spatiaux est cette fois plus révolutionnaire.
Auparavant, SpaceX a prouvé que la fusée du premier étage pouvait être réutilisée. Le véritable problème à résoudre est de permettre à l’étage supérieur de revenir intact une fois la mission orbitale terminée.
Bien entendu, un recyclage réussi et une réutilisation complète restent deux concepts différents.
Ensuite, SpaceX doit encore prouver que : le vaisseau récupéré peut voler à nouveau, les tuiles isolantes peuvent résister à de multiples rentrées à haute température, le moteur et le système de commande de vol ont une fiabilité suffisamment élevée et le processus d'inspection, de remise à neuf et de remplissage de propulseur est suffisamment efficace.
Sinon, même s'il peut être récupéré avec succès à chaque fois, si le coût de maintenance est encore élevé et la période de préparation encore longue, il sera difficile pour le vaisseau d'atteindre véritablement un fonctionnement à haute fréquence.
Recyclage des vaisseaux spatiaux
Il n'y a pas que les lancements spatiaux qui ont changé
SpaceX a tenté de changer une logique fondamentale de l'industrie aérospatiale : si un avion doit être démoli à chaque fois qu'il vole, quel sera le coût du transport aérien aujourd'hui ?
Les Rockets sont confrontés à des problèmes similaires depuis longtemps.
Falcon 9 a transformé l'économie des vols spatiaux commerciaux grâce à une réutilisation de premier niveau. Starship espère aller plus loin et rendre l’ensemble du système de livraison réutilisable.
Si les futurs vaisseaux peuvent effectuer l'inspection, le ravitaillement et le redémarrage dans un laps de temps plus court, les coûts de fabrication des fusées pourront être répartis sur davantage de tâches, et le coût d'un seul transport orbital devrait également être encore réduit.
L'avantage le plus direct pourrait être le propre réseau Starlink de SpaceX.
En plus d'achever la récupération, ce vol d'essai a également déployé avec succès 26 satellites Starlink V3. Selon les données publiées par SpaceX, la capacité réseau fournie par ces satellites est à peu près équivalente aux 10 missions de lancement du satellite Starlink V2 Mini du Falcon 9.
Une fois que les vaisseaux spatiaux seront à l'avenir opérationnels à haute fréquence, SpaceX sera en mesure de mettre en orbite des satellites à plus grande échelle et plus performants à des coûts de transport inférieurs.
Au-delà de Starlink, des concepts tels que les centres de données spatiaux, les infrastructures orbitales à grande échelle et le transport dans l'espace lointain nécessitent également de solides capacités de transport à faible coût.
Les autres objectifs sont la Lune et Mars.
La NASA a sélectionné Starship comme l'une des solutions de système d'atterrissage lunaire habité pour le programme Artemis. Mais avant de réaliser la mission d'alunissage, SpaceX doit également résoudre des problèmes techniques tels que le transfert de propulseur en orbite, le stockage de propulseur cryogénique à grande échelle et le vol dans l'espace lointain.
Cela signifie que le vaisseau a été récupéré par un bras robotique pour la première fois, ce qui est loin d'être la fin.
Du premier vol d'essai global en 2023 à la première capture du propulseur super-lourd en 2024, en passant par la récupération réussie du vaisseau spatial revenant d'orbite aujourd'hui, SpaceX transforme progressivement ces idées d'ingénierie apparemment folles en réalité.
Mais pour l’avenir qu’Elon Musk attend avec impatience, le véritable tournant est peut-être encore à venir.
Lorsque le même vaisseau spatial peut voler dans l'espace une deuxième, une troisième fois, voire plus, et lorsque la récupération d'une fusée n'est plus une actualité scientifique et technologique mondiale, mais devient une opération quotidienne de lancements spatiaux, SpaceX est vraiment proche de l'avenir qu'il souhaite réaliser.
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