SpaceX Dragon

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SpaceX Dragon
COTS2Dragon.2..jpg
Dimensions
Hauteur 5,2 m
Diamètre 3,6 m
Propulsion 12 à 18 moteur-fusées Draco
Capacité
Masse du fret 3,3 tonnes
Volume pressurisé 10 m3
Volume non pressurisé 14 m3
La version cargo fixée sur son lanceur Falcon9 (vol COTS-2)
Vue de l'intérieur de la version cargo depuis l'écoutille.

SpaceX Dragon, ou juste Dragon, est un vaisseau cargo spatial développé par la société SpaceX pour le compte de la NASA et destiné à desservir la Station spatiale internationale après le retrait de la navette spatiale américaine en 2011. Il est développé initialement pour le transport de fret mais il est prévu qu'il serve de base pour un engin capable d'effectuer la relève des équipages de la station spatiale. Il peut placer en orbite jusqu'à 6 tonnes de fret qui peuvent être réparties entre la partie pressurisée et un compartiment non pressurisé. Dans ses deux versions, il est conçu pour revenir sur Terre en ramenant dans la version cargo jusqu'à 3 tonnes de fret. L'amarrage à la station se fait par une écoutille de grande taille au format Common Berthing Mechanism et est réalisé par l'opérateur situé dans la station qui utilise le bras Canadarm. Depuis la fin du programme de la navette spatiale américaine, dont le dernier vol a eu lieu le 1er juin 2011, le vaisseau cargo Dragon est le seul engin capable de ramener une quantité significative de fret au sol.

Historique[modifier | modifier le code]

La NASA a passé contrat avec SpaceX en décembre 2008 dans le cadre du programme Commercial Orbital Transportation Services (COTS) pour la fourniture de 12 capsules ayant une capacité cargo totale de 20 tonnes au minimum pour un montant de 1,6 milliard de $. Les clauses du contrat prévoient qu'il peut être étendu jusqu'à concurrence d'un montant de 3,1 milliards de $[1].

Le premier exemplaire a été lancé le 8 décembre 2010 par une fusée Falcon 9 de la même société dans le cadre du premier vol de qualification exigé par la NASA pour valider le fonctionnement du système de transport spatial.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

Le vaisseau Dragon comporte deux sous-ensembles : la capsule qui revient au sol après la mission dans laquelle se trouve la partie pressurisée et une partie évidée non pressurisée dans laquelle est transporté le fret destiné à être stocké à l'extérieur de la station spatiale.

La partie du vaisseau qui revient au sol a la forme d'un tronc de cône d'une hauteur de 2,9 mètres pour un diamètre de 3,6 mètres avec d'un côté le bouclier thermique et de l'autre l'écoutille au format Common Berthing Mechanism utilisée pour l'amarrage à la partie non russe de la Station spatiale internationale. L'écoutille, qui, au lancement, se trouve à l'extrémité du lanceur, est couverte par une coiffe aérodynamique qui est larguée une fois le vaisseau en orbite. On trouve dans cette partie du vaisseau la soute pressurisée d'un volume de 10 m3 ainsi que les moteurs de manœuvre et les réservoirs associés[2].

Le second sous-ensemble du vaisseau a la forme d'un cylindre long de 2,3 mètres et d'un diamètre de 3,6 mètres qui est largué avant la rentrée atmosphérique. Ce module permet d'accueillir le fret non pressurisé dans un espace de 14 m3 et les panneaux solaires sont fixés sur ses flancs. SpaceX prévoit de développer une version allongée de 1 mètre qui porte le volume de la soute non pressurisée à 34 m3. Le vaisseau est conçu pour des missions pouvant aller de 1 semaine à 2 ans[2].

La capsule spatiale est également proposée pour le transport de passagers mais seule la version cargo est en cours de mise au point même si la structure et les composants du vaisseau sont dès à présent conçus pour recevoir des passagers. La version transport de passagers était annoncée avec une capacité de 7 passagers en 2007[3].

  • Le véhicule spatial comporte de 12 à 18 petits moteurs-fusées Draco de 400 Newtons de poussée qui utilisent des carburants hypergoliques c'est-à-dire s'enflammant spontanément lorsqu'ils sont au mis au contact l'un avec l'autre : méthylhydrazine et peroxyde d'azote. Ils sont utilisés pour le contrôle d'attitude ainsi que pour les corrections et les changements d'orbite. Le vaisseau peut emporter 1 290 kg d'ergols[4], [5]
  • Deux panneaux solaires produisent de 1 500 à 2 000 Watts en moyenne et jusqu'à 4 000 W en pointe qui sont stockées dans quatre batteries Lithium-polymère et sont restituées sous 28 Volts non régulé[6]
  • Le contrôle d'attitude est réalisé à l'aide d'un système inertiel, de capteurs GPS et de senseurs stellaires. L'orientation est déterminée avec une précision de 0,004°; L'orientation est maintenue avec une précision de 0,012° et la vitesse radiale de 0,02° par axe[6].
  • La capsule a la capacité d'effectuer une rentrée atmosphérique grâce à son bouclier thermique réalisé en PICA [5] ce qui lui permet de ramener du fret (ou un équipage) à Terre dans la partie pressurisée.
  • La régulation thermique est assurée par deux circuits de fluide caloporteur redondants : des radiateurs montés à l'extérieur de la partie non pressurisée permettent d'évacuer la chaleur excédentaire.
  • Le système de télécommunication permet d'envoyer depuis le sol des commandes au vaisseau avec un débit de 300 kilobits par seconde. Le débit maximum vers le sol est de 300 Mégabits par seconde. La liaison est assurée en bande S directement vers les stations de réception terrestre ou en passant par le réseau de satellites géostationnaires TDRSS de la NASA[6].
  • Le vaisseau est conçu pour être récupéré en mer. Il dispose de parachutes principaux et de parachutes de secours. Un système GPS/Iridium permet de localiser le vaisseau après son amerrissage[6].
  • Pour des expériences scientifiques, la capsule comprend une baie non pressurisée d'une contenance de 0,1 m3 qui permet grâce à une ouverture d'exposer des expériences scientifiques au vide. Celles-ci peuvent être récupérées après le retour à Terre[6].
Schémas du vaisseau cargo SpaceX Dragon.

Qualification pour le programme COTS[modifier | modifier le code]

Examen du vaisseau après son retour sur Terre (vol C2+).

Afin de qualifier son vaisseau pour le programme COTS, SpaceX doit effectuer 3 vols de démonstration qui étaient début juin 2010 programmés respectivement en juillet 2010, mars 2011 et mai 2011[7], [8] :

  • COTS-1 Le premier vol de qualification a été réalisé après plusieurs reports le 8 décembre 2010 et a duré 3 heures et 21 minutes. Le lanceur a placé le vaisseau en orbite basse. Les communications ont été testées et des manœuvres de changement d'orbite et de contrôle d'orientation ont été effectuées par le vaisseau à l'aide de ses moteurs. Après 2 heures passées en orbite, la capsule a effectué une rentrée atmosphérique et a été récupérée après son amerrissage dans l'océan Pacifique qui s'est fait avec une précision de 800 mètres par rapport au point visé[9],
  • COTS-2 : pour le deuxième vol d'une durée de 9 jours, le vaisseau doit manœuvrer pour s'approcher à 10 km de la station spatiale internationale ; l'équipage de la station spatiale doit tester le pilotage à distance du vaisseau, ainsi que la réception des données télémétriques. Après une série de vérification de fonctionnement dans l'espace, le vaisseau effectue une approche jusqu'à 9 mètres de la station. Le vaisseau est alors attrapé et amarré par l'opérateur de la station spatiale à l'aide du bras Canadarm.

Dragon V2 : la version avec équipage[modifier | modifier le code]

SpaceX est un des trois candidats du programme CCDeV de la NASA pour la fourniture d'un vaisseau spatial qui doit assurer la navette des équipages entre la Station spatiale internationale et le sol, assurée actuellement par les vaisseaux Soyouz depuis le retrait de la Navette spatiale américaine en 2011. SpaceX propose en réponse à cet appel d'offres une version dite V2 de son vaisseau cargo SpaceX Dragon aux caractéristiques fortement modifiées. La présentation d'un premier prototype a eu lieu fin mai 2014. Si SpaceX est retenu, un premier vol d'essais avec un équipage d'au moins un astronaute est planifié en 2015/2016 pour une entrée en phase opérationnelle planifiée par la NASA en décembre 2017 (premier vol USCV-1)[10].

Les principales caractéristiques du vaisseau baptisé Dragon V2 (mais également avant la présentation de mai 2014 DragonRider ou Dragon 2), sont les suivantes[11] :

  • Le vaisseau est conçu pour être réutilisable
  • L'atterrissage du vaisseau s'effectuera sur le sol ferme à l'aide de propulseurs pour la première fois sur un vaisseau américain. SpaceX a choisi de remplacer les parachutes pour l'atterrissage par un système de propulsion comprenant 8 moteurs-fusées montés par paire à la base du vaisseau. Ce système de propulsion doit être également utilisé en cas de lancement avorté pour assurer l'éjection du vaisseau loin du lanceur défaillant. Ce dispositif remplace le système habituel de la tour de sauvetage chargé de préserver la vie des astronautes dans ce cas de figure. Le vaisseau disposera également de parachutes en cas de défaillance de sa propulsion. La redondance des propulseurs de type SuperDraco d'une poussée unitaire de 71 kiloNewtons permet de faire face à la défaillance de deux d'entre eux.
  • L'intérieur du vaisseau est aménagé de manière à pouvoir accueillir 7 astronautes.
  • Des écrans plats faisant face aux couchettes du pilote et du copilote rassemblent l'ensemble des données et des commandes. Pour les situations d'urgence l'équipage dispose de boutons manuels classiques.
  • Le vaisseau est prolongé dans sa partie inférieure par un tronc de cône comportant des ailerons à des fins aérodynamiques en cas d'activation de l'éjection au lancement, ce tronc est également recouvert de cellules photovoltaïques destinées à remplacer les habituels panneaux déployables.
  • Contrairement au vaisseau cargo, la version V2 peut s'amarrer de manière autonome à la station spatiale internationale
  • Le cône qui protège l'écoutille au format NASA Docking System n'est plus largué dans l'espace mais est amovible.
  • Le bouclier thermique est réalisé avec un matériau Pica de troisième génération.

Missions[modifier | modifier le code]

Le bras Canadarm en train d'amarrer la version cargo à la station spatiale internationale.
Mission Date de Lancement Description
COTS Démo Vol 1 8 décembre 2010 1er vol de la capsule Dragon, et 2e lancement de Falcon 9
COTS Démo Vol 2 22 mai 2012 2e mission de Dragon, et 1er accostage à l'ISS.
CRS-1 7 octobre 2012 1re mission post-démo.
CRS-2 1er mars 2013[12] 1re utilisation de la soute non pressurisée
CRS-3 18 avril 2014 Version améliorée
CRS-4 ~septembre 2014
CRS-5 ~novembre 2014
CRS-6 ~décembre 2014

Vol SpX-1[modifier | modifier le code]

Dans le cadre du vol SpX-1, le vaisseau Dragon a été lancé le dimanche 7 octobre 2012 par une fusée Falcon 9 depuis Cap Canaveral (Floride). Malgré la défaillance d'un des neuf moteurs du premier étage, le vaisseau a réussi à s'amarrer à la Station spatiale, le mercredi 10 octobre 2012. L'orbite visée est atteinte mais SpaceX ne procède pas au réallumage du second étage qui aurait permis de placer la charge secondaire, le petit satellite de démonstration Orbcomm-G2 de 150 kg, sur son orbite de destination selon un accord passé avec la NASA et stipulant que si les réserves de carburant et d'oxygène liquide disponibles n'assureraient pas l'atteinte de l'orbite visée avec une probabilité supérieure à 99 % le réallumage du second étage n'aurait pas lieu (le second étage disposait du carburant nécessaire mais les probabilités que l'oxygène liquide soit disponible en quantité suffisante n'étaient que de 95 %). Le satellite est donc placé sur une orbite non opérationnelle et sera détruit en rentrant dans l'atmosphère quatre jours plus tard. Le vaisseau cargo transportait 454 kilos d'équipements, dont plusieurs équipements scientifiques, de la nourriture, des vêtements ainsi que d'autres fournitures[13]. Le 28 octobre, le vaisseau a été désamarré puis a effectué sa rentrée atmosphérique quelques heures plus tard avant d'amerrir dans l'Océan Pacifique, au large de la côte sud de la Californie. La capsule a ramené sur Terre 759 kilos de fret, dont des équipements scientifiques (393 kg) et du matériel usagé[14],[15].

SpaceX Dragon et les autres vaisseaux cargo[modifier | modifier le code]

Comparaison des caractéristiques des cargos spatiaux ravitaillant la station spatiale
Vaisseau SpaceX Dragon Drapeau des États-Unis
Version standard = S
Version allongée = A
Cygnus Drapeau des États-Unis
Version standard = S
Version améliorée = A
ATV Drapeau de l’Union européenne HTV Drapeau du Japon Progress M Drapeau de la Russie
Lanceur Falcon 9 V1.1 Antares 110 (S)
Antares 130 (A)
Ariane 5 ES H-IIB Soyouz
Dimensions
hauteur × diamètre
7,2 × 3,7 m (S)
 ? (A)
5,1 × 3,07 m (S)
6,36 × 3,07 m (A)
10 × 4,85 m 10 × 4,4 m 7,23 × 2,72 m
Masse à vide 4 200 kg 3 300 kg (S)
3 600 kg
10 470 kg 10 500 kg
Masse totale 6 100 kg 3 660 kg (S)
4 860 kg (A)
20 750 kg 16 500 kg 7 150 kg
Fret total 3 310 kg 2 000 kg (S)
2 700 kg (A)
7 667 kg 6 000 kg 2 350 kg
Volume pressurisé 10 m3 18,9 m3(S)
27 m3 (A)
46,5m 3 14 m3 6,6 m3
Fret pressurisé 2,5 t. 2 t. (S)
2,7 t. (A)
5,5 t. 4,5 t 1,8 t.
Liquides - - 840 l. 300 l. 420 l.
Gaz - - 100 kg - 50 kg
Ergols - - 860 kg
+ 4 700 kg
- 850 kg
+ 250 kg (remorquage
Volume non pressurisé 14 m3 (S)
34 m3 (A)
(18,1 m3) Non Non
Tonnage fret non pressurisé 1 500 kg (2 500 kg) Non 1 500 kg Non
Remorqueur Non Non Oui Non Oui
Emport déchets 2 500 kg
3 700 kg (non pressurisé)
1,2 t. 1 620 kg
dont 400 l liquides
Fret retourné sur Terre Oui Non Non Non Non
Type écoutille CBM
(127 × 127 cm)
CBM Russe
(diamètre 80 cm)
CBM Russe
Amarrage automatique Non Non Oui Non Oui
Delta-V
Production électrique moyenne 2 kW 3,5 kW 3,8 kW 0,6 kW
Durée séjour dans l'espace 2 ans 45 jours 180 jours
Prix
Cout / kilogramme

Galerie[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « F9/Dragon Will Replace the Cargo Transport Function of the Space Shuttle after 2010 »,‎ 23 décembre 2007 (consulté le 26 janvier 2009)
  2. a et b (en) « DragonLab Fast track ti flight », SpaceX (consulté le 2 juin 2010)
  3. (en) « Dragon Overview », SpaceX (consulté le 11 décembre 2007)
  4. (en) « Dragon overview », SpaceX,‎ 2010 (consulté le 10 décembre 2010)
  5. a et b (en) « SpaceX Updates - December 10, 2007 », SpaceX,‎ 10 décembre 2007 (consulté le 10 décembre 2007)
  6. a, b, c, d et e (en) « DragonLab, Fast track to flight » [PDF], SpaceX (consulté le 10 décembre 2010)
  7. (en) « NASA Told To Expect Longer Wait Between SpaceX Demo Flights », Space News,‎ 28 mai 2010 (consulté le 2 juin 2010)
  8. (en) « DRAGON OVERVIEW »,‎ 2010 (consulté le 1 juin 2010)
  9. « La première capsule privée lancée dans l'espace amerrit dans le Pacifique », AFP,‎ 8 décembre 2010 (consulté le 8 décembre 2010)
  10. (en) Chris Bergin, « SpaceX’s Reisman ready for the next giant leap with Dragon V2 », NASA Spaceflight.com,‎ 3 juin 2014
  11. (en) Chris Bergin, « SpaceX lifts the lid on the Dragon V2 crew spacecraft », NASA Spaceflight.com,‎ 29 mai 2014
  12. (en) « SPACEX ACHIEVES FIFTH CONSECUTIVE FALCON 9 LAUNCH DURING SECOND OFFICIAL CARGO RESUPPLY MISSION », spacex.com,‎ 1 mars 2013 (consulté le 3 mars 2013)
  13. Olivier Lascar, Sciences et Avenir, le 10 septembre 2012
  14. (en) « Successful Dragon Splashdown starts Race against the Clock », spaceflight101.com,‎ 28 octobre 2012 (consulté le 10 décembre 2012)
  15. (en) « Return of the Dragon: Commercial craft back home », spaceflightnow.com,‎ 28 octobre 2012 (consulté le 10 décembre 2012)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]