SpaceShipTwo

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Le SpaceShipTwo (fuselage central) accroché sous l'avion porteur WhiteKnightTwo.

Le SpaceShipTwo (ou « Vaisseau spatial 2 ») est un prototype d'avion spatial suborbital créé par Virgin Galactic, une coentreprise entre le constructeur aéronautique américain Scaled Composites et le conglomérat anglais Virgin Group. Il prend la suite d'un autre prototype, le SpaceShipOne dont il conserve les principales caractéristiques : ailes en cantilever, moteur-fusée à propulsion hybride, lancement en altitude par un avion porteur.

Six véhicules de ce type doivent être construits[1] pour transporter des passagers fortunés (le prix de la place est de 200 000 $) dans un bref vol suborbital (deux heures). L'avion spatial peut emmener six passagers et deux pilotes à une altitude de 110 kilomètres environ[1]. Les touristes spatiaux passeront 5 minutes en impesanteur[1]. En comparaison, le SpaceShipOne du concours Ansari X-Prize ne pouvait emporter que 2 passagers, en plus du pilote.

WhiteKnightTwo et SpaceShipTwo (au centre) lors d'un défilé aérien en octobre 2010

Le vol se subdivise en plusieurs phases : un avion porteur, le WhiteKnightTwo transporte l'avion-fusée à haute altitude, celui-ci est largué puis entame une montée à la verticale, d'abord propulsé par son moteur-fusée, puis sur l'inertie. Lorsqu'il parvient à une altitude d'environ 110 km, sa vitesse devient nulle et il commence à retomber. Sa chute, en quasi absence d'atmosphère et faible vitesse n'est pas freinée et les passagers se trouvent en situation d'impesanteur. La descente se fait en deux phases. Au début, l'air est trop peu dense pour permettre la portance au SpaceShipTwo. Pour permettre une chute à plat de l'appareil, les ailes sont articulées : l'arrière peut être relevé de façon à équilibrer les forces pour que la cabine reste à l'horizontale. Lorsque l'aéronef arrive à une altitude où la densité d'air est suffisante, ses ailes sont remises en position normale et l'avion spatial achève son vol à la manière d'un planeur. L'avion spatial n'est pas un vaisseau spatial : il atteint bien l'altitude des vaisseaux spatiaux, mais sa vitesse nulle à cette altitude ne peut pas lui permettre de se maintenir en orbite. Il faudrait pour cela que sa vitesse horizontale soit d'environ 7,7 km/s (soit 27 720 km/h).

Les essais en vol de l'avion porteur ont débuté en 2008. SpaceShipTwo a été présenté en décembre 2009 et a effectué son premier vol en mars 2010. Les tests sont toujours en cours, l'avion ayant mené 22 vols planés réussis en août 2012[2],[3]. La compagnie Virgin Galactic prévoit d'opérer une flotte de cinq avions SpaceShipTwo en vol commercial, à partir de fin 2013[4],[5],[6], et prend déjà des réservations, pour le prix de 200 000 dollars[7]. La société Virgin Galactic annonce avoir déjà recueilli 300 réservations et 40 millions de dollars d'avances[8].

Le 31 octobre 2014, l'avion s'écrase lors un vol d'essai dans le désert des Mojaves.

Historique[modifier | modifier le code]

L'avion porteur WhiteKnight 2 en vol sans l'avion spatial (2009)

SpaceShipTwo est le successeur du SpaceShipOne, qui était le premier avion spatial financé par des capitaux privés à avoir réussi un vol suborbital. À l'époque le fabricant de l'engin spatial concourait au prix Ansari X-Prize. La conception et la construction du SpaceShipTwo sont assurées comme pour son prédécesseur par Burt Rutan et sa société spécialisée dans les prototypes d'avions et de fusées Scaled Composites. Le projet est financé par Virgin Galactic qui commercialise les futures excursions orbitales.

  • Lors d’un test de moteur, le 26 juillet 2007, le réservoir de la fusée a explosé, tuant trois employés du fabricant.
  • Les premiers vols d’essais du vaisseau White Knight Two, qui devra transporter le SpaceShipTwo jusqu’à une altitude de 15 kilomètres, ont commencé en décembre 2008[9].
  • Les premiers tests d’allumage des moteurs de l'avion spatial ont eu lieu en mai 2009[10].
  • Le véhicule spatial est présenté officiellement à la presse le 7 décembre 2009, en compagnie de Richard Branson[11].
  • Le premier vol d'essai a lieu le 22 mars 2010, au-dessus du désert de Mojave. Ce premier vol était captif (SpaceShipTwo est resté solidaire de l'avion porteur WhiteKnightTwo)[12].
  • Le 31 octobre 2014, le SpaceShipTwo s'est écrasé dans un désert aux États-Unis, tuant un pilote et blessant l'autre.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Schéma d'un moteur-fusée hybride

L'avion spatial SpaceShip 2 présente plusieurs spécificités qui le distinguent d'un avion normal car il doit se déplacer à une altitude ou l'atmosphère est très ténue et ne peut pas fournir le comburant à un moteur et assurer la portance d'une aile normale.

Propulsion hybride

L'avion spatial monte jusqu'à une altitude de 110 km (environ 60 km en phase propulsée) ce qui nécessite de traverser une zone où l'atmosphère n'est pas suffisamment dense pour alimenter un moteur à réaction. Pour contourner cette contrainte l'avion spatial utilise un moteur-fusée hybride qui brûle du protoxyde d'azote (liquide) et un dérivé du polybutadiène hydroxytéléchélique (solide). Ce type de motorisation présente l'avantage de pouvoir fonctionner en l'absence d'atmosphère puisque le carburant et le comburant sont embarqués. C'est un compromis entre un moteur-fusée à ergols liquides et un propulseur à propergol solide. Par rapport à un moteur-fusée à ergols liquides, il est de conception plus simple et donc moins fragile et brûle des ergols moins dangereux, qui ne sont pas susceptibles d'exploser. Contrairement à un propulseur à propergol solide, la poussée du moteur peut être à tout moment modulée ou interrompue[13].

Aile pivotante

Lorsque l'avion spatial redescend, la première phase de sa chute se déroule dans une zone où les ailes n'ont pas une portance suffisante pour contrôler la trajectoire. Pour stabiliser l'avion en toute sécurité, Burt Rutan, le concepteur de l'avion, s'est inspiré de la forme du volant de badminton : une partie des ailes de l'avion spatial bascule à 65°. Durant cette phase du vol l'avion descend en feuille morte, freiné par des plans perpendiculaires à la surface de l'aile : dans cette configuration, l'avion est stable, maintenu à l'horizontale et permet au pilote de manœuvrer. L'avion fusée dans cette position se déplace en opposant une surface maximale à sa progression notamment le dessous du fuselage et la partie des ailes se trouvant à l'horizontale : la trainée aérodynamique importante générée et la légèreté de l'avion construit entièrement en composite à base de fibre de carbone limitent sa vitesse et évitent un échauffement excessif qui auraient nécessité une protection thermique coûteuse et lourde des parties les plus exposées des ailes et du fuselage[13].

Structure en composite à base de fibre de carbone

L'avion spatial comme son avion porteur WhiteKnightTwo sont entièrement construits en composite carbone, dont l'utilisation est la spécialité de Scaled Composites. Ce matériau permet d'abaisser le poids et par conséquent de diminuer la quantité de carburant emporté, la puissance des moteurs et la taille des deux avions[13].

Contrôle d'attitude

Dans les parties hautes de l'atmosphère l'avion spatial ne peut plus utiliser ses ailerons pour manœuvrer. Il dispose de petits moteurs-fusée qui permettent d'orienter l'avion pour garder sa route ou donner un autre point de vue aux passagers[14].

Dimensions

L'avion spatial est deux fois plus grand que SpaceShipOne (18 mètres de long, 12,8 mètres d'envergure[15]) et peut emporter six passagers et deux pilotes. La cabine longue de 3,66 mètres et d'un diamètre de 2,29 mètres a la dimension de celle d'un avion d'affaires Falcon 900. Le fuselage est dépourvu de plancher pour fournir le plus grand volume possible en apesanteur. Chaque passager dispose de deux grands hublots, l'un sur le côté de la cabine, l'autre au-dessus de sa tête[14].

L'avion porteur WhiteKnight 2

L'avion-fusée de la génération précédente SpaceShipOne était transporté par son avion porteur sous le fuselage de celui-ci. Cette conception a été abandonnée pour l'avion fusée SpaceShipTwo car le fuselage de ce dernier, nettement plus volumineux, aurait nécessité que la garde au sol de l'avion porteur soit considérablement augmentée, ce qui aurait imposé un train d'atterrissage de grande taille. En conséquence l'avion spatial est accroché sous l'aile entre les deux fuselages de l'avion porteur. WhiteKnight 2 est capable de transporter une charge utile externe de 16 tonnes jusqu'à une altitude d'environ 15 km ce qui permet d'envisager sa réutilisation pour le lancement de satellites. Malgré son envergure (42,7 mètres) il peut effectuer des manœuvres avec un fort facteur de charge ou simuler des périodes d'apesanteur[14].

Trajectoire[modifier | modifier le code]

Les différences phases de vol de SpaceShip Two selon les documents fournis à la FAA.

L'avion spatial effectue un vol en cloche qui lui permet à son apogée d'atteindre 110 km d'altitude. Sa vitesse est de 4 000 km/h. Le vol, qui dure en totalité deux heures, se décompose en plusieurs phases[16] :

Montée jusqu'à l'altitude de largage

L'avion spatial est transporté par son avion porteur, WhiteKnightTwo jusqu'à l'altitude maximale de vol de celui-ci (environ 15 km). Il est alors largué.

Phase propulsée

L'avion fusée après une courte chute libre met à feu le moteur-fusée et entame une montée à la verticale. Ce qui lui permet d'atteindre une vitesse maximum de 4 200 km/h. Les passagers subissent une accélération de 3,8 g[8],[17]. À une altitude d'environ 60 km, le moteur-fusée, qui est arrivé au bout de son carburant (point d'inflexion), s'éteint et l'avion continue à monter sur son inertie, c'est le début de la chute libre, les passagers sont en situation d’apesanteur.

Ascension non propulsée et chute en apesanteur

À 110 km d'altitude (plus si le nombre de passagers est réduit), la vitesse ascensionnelle de l'avion devient nulle. Celui-ci commence à chuter. Au début de la phase de descente, compte tenu de la vitesse relativement faible et de la densité très ténue de l'atmosphère, l'avion ne subit aucun freinage.

La chute en feuille morte

Avec l'accroissement de la vitesse et la densification de l'atmosphère, l'avion commence à subir un freinage atmosphérique. La partie des ailes qui pivote a été basculée à 65° au sommet de sa trajectoire, ce qui permet à l'avion de descendre selon une trajectoire contrôlée en spirale à la manière d'une feuille morte. Durant cette phase les passagers subissent brièvement une décélération de 6 g[8].

La phase planée

Avant que l'avion n'arrive à 12 km d'altitude, les ailes sont remises en position normale et l'avion entame un vol plané qui le ramène après quelques boucles à l'aéroport d'où avait décollé l'avion porteur.

L'avion spatial n'est pas un vaisseau spatial : il atteint bien l'altitude des vaisseaux spatiaux, mais sa vitesse horizontale nulle ne peut pas lui permettre de se maintenir en orbite. Il faudrait pour cela que sa vitesse horizontale soit d'environ 7,91 km/s[18] (soit 28 476 km/h).

La mise en service[modifier | modifier le code]

Les vols d'essais, qui doivent être menés pendant 18 à 24 mois, ont commencé en mars 2010. L'objectif de la société Virgin est de faire voler 500 personnes la première année et 50 000 en dix ans[8]. Il est prévu que les premiers touristes spatiaux embarquent dans le SpaceShipTwo en 2013. Les premiers vols doivent partir du Spaceport America dans l'État du Nouveau-Mexique aux États-Unis[19].

Développement[modifier | modifier le code]

Une fois tous les tests effectués sur le SpaceShipTwo, est prévue la construction de six véhicules spatiaux, pour un montant de 450 millions de dollars[1].

Le premier des cinq avions produits doit être nommé VSS (Virgin Space Ship) Enterprise, en l’honneur du vaisseau de Star Trek, et le second VSS Voyager.

La construction de deux avions porteurs White Knight Two est également prévue. Le premier, baptisé Eve (d’après le prénom de la mère de Richard Branson), a été présenté à Mojave, Californie, le 28 juillet 2008. Son envergure est de 43 mètres et il peut voler à une altitude de 50 000 pieds (15,2 km). Il a effectué son premier vol en octobre 2008 et a volé avec le SpaceShipTwo en 2010.

Accident du 31 octobre 2014[modifier | modifier le code]

Circonstances de l'accident[modifier | modifier le code]

Le 31 octobre 2014, SpaceShipTwo s'est écrasé dans le désert des Mojaves lors d'un vol d'essai, tuant l'un des pilotes (Michael Alsburyn) et blessant grièvement l'autre (Peter Siebold)[20]. L'appareil a été retrouvé en trois gros morceaux à environ 40 km du port spatial de Mojave[21], non loin de Los Angeles, d'où il avait décollé à 17 h 30 GMT, après s'être désintégré et avoir effectué une chute de plus de 45 000 pieds (15 000 m). D'après un communiqué de l'autorité américaine de l'aviation et de l'aérospatiale (FAA), les contrôleurs au sol de la base spatiale du Mojave ont perdu le contact avec SpaceShipTwo peu de temps après sa séparation du vaisseau de lancement WhiteKnightTwo, à 10 h 10 locales[22]. Le pilote décédé, a été retrouvé à l'intérieur des débris de l'appareil, alors que le parachute du deuxième, a été retrouvé dans le désert par les autorités américaines. Selon le sergent M. Singer, de la police des autoroutes de l'État de Californie, le blessé a été transporté dans un hôpital des environs[22].

Ce vol était le premier à mettre en œuvre un nouveau type de carburant solide à base de polyamide soupçonné d'être à l'origine de la destruction de l'avion-fusée[23],[24]. Une quinzaine de membres du Conseil national de la sécurité des transports (NTSB) sont arrivés sur place samedi 1er novembre pour déterminer les causes de l'accident[25]. Après une enquête de terrain de quatre à sept jours, le rapport final sera remis dans un an environ[26].

Doug Messier, rédacteur en chef du magazine Parabolic Arc et témoin de l'événement, a déclaré que le moteur s'est mis à « tousser » dès que l'appareil s'est séparé de son avion porteur[21]. Il lui a semblé que le moteur fonctionnait de manière anormale. Théoriquement, il devait brûler son carburant en continu pendant un certain temps, mais il semblerait qu'il se soit immédiatement coupé puis qu'il ait redémarré[21],[Note 1]. Stuart Witt, chef exécutif du port spatial, qui suivait l'événement depuis le sol, a témoigné qu'au début il n'avait rien constaté d'anormal, et que même si une explosion s'était produite, il n'avait rien remarqué, principalement en raison d'une fine couche de nuages qui masquait légèrement l'appareil. C'est lorsqu'il n'a plus rien entendu qu'il a commencé à s'inquiéter. Il évoque ensuite la présence d'un parachute[21],[Note 2].

Résultats de l'enquête[modifier | modifier le code]

Les premiers résultats de l'enquête, annoncés le 3 novembre par le responsable du Conseil national de la sécurité des transports (NSTB) américain, semblent mettre hors de cause le moteur hybride : le réservoir d'oxydant, le bloc de propergol et la tuyère n'ont pas été perforés et n'ont subi aucun dégât apparent durant le vol. Les données télémétriques indiquent que 9 secondes après la mise à feu du moteur-fusée, la partie de l'aile qui bascule lors du retour au sol a été déverrouillée. Cette manœuvre de déverrouillage est réalisée normalement lorsque l'avion a atteint Mach 1.4, alors qu'elle a été effectuée à Mach 1. La vidéo prise à l'intérieur de la cabine confirme que le copilote est à l'origine de cette opération. Toutefois, ce déverrouillage n'entraîne pas normalement le pivotement de la partie mobile de l'aile : celui-ci est déclenché par une deuxième manœuvre effectuée par les pilotes. Or, les données disponibles indiquent qu'immédiatement après le déverrouillage l'aile a basculé. L'avion-fusée en pleine accélération s'est alors désintégré. Ce scénario de l'accident doit être toutefois validé par l'enquête en cours[27].

Conséquences pour le tourisme suborbital[modifier | modifier le code]

Le propriétaire de la société Virgin Galactic, Sir Richard Branson, pour qui « les plus grands progrès de l'humanité ne s'étaient pas faits sans les plus grandes douleurs[25] », vit là l'un des échecs les plus cuisants de sa carrière, et a déclaré que toutes ses pensées allaient à la société Virgin Galactic et la firme Scaled Composites, sous-traitante dans la fabrication de l'appareil[22]. Les plus de 800 personnes qui avaient déjà réservé leur vol sur cet avion, versant une avance non négligeable sur les plus de 200 000 dollars que coûte le billet[22], pourront être remboursées[25].

Avec l'explosion, trois jours plus tôt, de la fusée Antares d'Orbital Sciences, cet accident met à mal l'avenir du tourisme spatial[25].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. « It looked like the engine didn't perform properly. Normally it would burn and it would burn for a certain period of time. It looked like it may have started and then stopped and then started again »
  2. « From my eyes and my ears I detected nothing that appeared abnormal. If there was a huge explosion that occurred I didn't see it. Because of the very light cirrus clouds I was eyes on, but I didn't see any anomaly. In fact it was when I wasn't hearing anything that I became concerned. Then there was a radio call, something about a chute. »

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d Le premier vaisseau pour « touristes » présenté au public - Le Monde, 9 décembre 2009
  2. (en) "Virgin Galactic successfully completes SpaceShipTwo glide flight test and rocket motor firing on same day". SpaceRef.com, 28 June 2012.
  3. (en) "Virgin Galactic's private spaceship makes safe landing after tense test flight". Space.com, 17 octobre 2011. Consulté le 18 octobre 2011.
  4. (en) « Virgin Galactic to Launch Passengers on Private Spaceship in 2013 », Space.com,‎ 8 juin 2012 (consulté le 11 June 2012)
  5. (en) "Virgin Galactic space tourism could begin in 2013". BBC, 26 octobre 2011.
  6. (en) John Schwartz, « New Tourist Spacecraft Unveiled », New York Times,‎ 23 janv. 2008 (lire en ligne)
  7. (en) Virgin GALACTIC - Booking
  8. a, b, c et d (en) SpaceShipTwo and WhiteKnightTwo Specs and Flight Profile - Parabolic Arc, 7 décembre 2009
  9. (en) Virgin Galactic 'mothership' to take first flight - New Scientist, 12 décembre 2008
  10. (en) SpaceShipTwo’s rocket motor test-fired for first time - New Scientist, 29 mai 2009
  11. Virgin Galactic : Richard Branson dévoile la navette qui enverra des « touristes » dans l’espace - LaDépêche.fr / AFP, 7 décembre 2009
  12. Article sur aerobuzz.fr
  13. a, b et c (en) Virgin Galactic : Safety
  14. a, b et c (en) Virgin Galactic : Spaceships
  15. (en) Virgin Galactic unveils Dyna-Soar style SpaceShipTwo design and twin-fuselage White Knight II configuration - Flight Global, 23 janvier 2008
  16. (en) FAA : Semi- Annual Launch Report Second Half of 2009 - p.20 [PDF]
  17. (en) The future SpaceShipTwo project details - Avionews.com [PDF]
  18. Voir Vitesse cosmique
  19. (en) Virgin Galactic : Spaceport America
  20. Vincent Vantighem, Virgin Galactic : Crash du vaisseau spatial financé par Richard Bronson - 20 minutes, 31 octobre 2014
  21. a, b, c et d (en) Nick Allen, « Virgin Galactic crash : Branson vows to carry on with his space quest », The Telegraph,‎ 1er novembre 2014 (consulté le 1er novembre 2014)
  22. a, b, c et d « Un pilote meurt dans le crash du vaisseau spatial de Virgin Galactic », LeFigaro.fr,‎ 31 octobre 2010 (consulté le 1er novembre 2014)
  23. « Un vol de SpaceShip Two tourne au drame », LaTribune.fr,‎ 1er novembre 2014 (consulté le 1er novembre 2014)
  24. « Virgin Galactic : un mort dans le crash du vaisseau spatial de Richard Branson », LeParisien.fr avec AFP,‎ 31 octobre 2014 (consulté le 1er novembre 2014)
  25. a, b, c et d Josh Edelson, « Crash du SpaceShipTwo: le second pilote éveillé, Virgin ne renonce pas au tourisme spatial », AFP,‎ 2 novembre 2014 (lire en ligne)
  26. (en) « "Virgin Galactic crash: SpaceShipTwo probe 'may take year'". », BBC News Online,‎ 2 novembre 2014 (lire en ligne)
  27. (en) « Virgin Galactic rocket plane deployed braking system prematurely », spaceflightnow.com,‎ 3 novembre 2014

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]