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| Starship | |
| Vue d'artiste de Starship se posant sur la surface lunaire Vue d'artiste de Starship se posant sur la surface lunaire | |
| Données générales | |
|---|---|
| Pays d’origine |  États-Unis
|
| Constructeur | SpaceX |
| Premier vol | (Starhopper) |
| Hauteur | 120 m |
| Diamètre | 9 m |
| Étage(s) | 2 |
| Poussée au décollage | 72 000 kN |
| Base(s) de lancement | Centre spatial Kennedy Site de lancement SpaceX South Texas |
| Charge utile | |
| Orbite basse | 100 t |
| Orbite lunaire | 100 t (avec transfert d'ergols en orbite) |
| Motorisation | |
| 1er étage | Superheavy 31 moteurs Raptor 3300 tonnes d'ergols cryogéniques LOX/CH4 70 mètres de hauteur |
| 2e étage | Starship 6 moteurs Raptor (3 optimisés vide et 3 optimisés atmosphère) 1200 tonnes d'ergols cryogéniques LOX/CH4 50 mètres de hauteur |
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|
Starship est un lanceur géant complètement réutilisable en cours de développement par SpaceX. Il est composé d'un premier étage, Superheavy, et d'un second étage, Starship, donnant son nom à l'ensemble du lanceur. Le véhicule est destiné à la mise en orbite de satellites, au transport interplanétaire de cargo, d'astronautes, et de passagers.[1]
Le lanceur doit à terme, grâce à son faible coût dû à la réutilisation des deux étages, remplacer la flotte entière de Falcon 9 et Falcon Heavy utilisées actuellement par SpaceX. Le premier vol orbital est prévu en 2020.[2]
Historique des versions[modifier | modifier le code]
Mars Colonial Transporter (MCT)[modifier | modifier le code]
Dès 2007, Elon Musk, fondateur de SpaceX, rend publique son ambition de développer l'exploration humaine et à plus long terme la colonisation de Mars. Pour ce faire, il annonce publiquement les plans de l'entreprise de créer un nouveau lanceur, issu de l'évolution de Falcon 9, mais en bien plus grand. En février 2014, il est précisé que le MCT permettra de mettre plus de 100 tonnes de charge utile sur Mars, et que le lanceur aurait un diamètre d'au moins 10 mètres. On s'attend aussi à l'époque à ce qu'il soit composé de trois boosters et à ce qu'il possède au moins 27 moteurs.
Interplanetary Transport System (ITS) 2016[modifier | modifier le code]
Big Falcon Rocket (BFR) 2017[modifier | modifier le code]
À l'occasion du 68ème Congrès Astronautique International, qui se déroule en septembre 2017, Elon Musk dévoile BFR, qui est encore un nom de code à ce stade, dans un discours nommé Making Life Multiplanetary (ou Rendre la Vie Multiplanétaire) en français. Le but annoncé du lanceur est de dépasser les possibilités offertes par Falcon 9, Falcon Heavy et la capsule Dragon, en combinant les technologies. Le coût du lancement doit être très fortement réduit, notamment grâce à la réutilisation complète du véhicule et le re-remplissage en orbite. Le vaisseau doit permettre la mise en orbite de satellites et des missions vers l'ISS, la Lune et Mars.
Le système doit se poser propulsivement, à la manière du premier étage de Falcon 9. L'objectif est de perfectionner cette technique au point d'atteindre des niveaux de sécurité comparables à ceux de l'industrie aéronautique. Le rendez-vous et l'amarrage automatiques sont des technologies qui sont annoncées comme essentielles, ce que la capsule Crew Dragon permet de tester.
Le lanceur, fait de fibre de carbone, doit atteindre une hauteur de 106 mètres pour un diamètre de 9, et annonce des performances impressionnantes avec 150 tonnes de charge utile jusqu'en orbite terrestre basse en mode pleinement réutilisable. Le premier étage doit accueillir 31 moteurs Raptor, pour une poussée de 5400 tonnes, soulevant une masse totale de 4400 tonnes.
L'étage supérieur possède deux ailes delta à l'arrière, se fondant avec le reste de la structure, qui doivent permettre le contrôle atmosphérique du véhicule lors de la rentrée atmosphérique et avant l'atterrissage. Long de 48 mètres avec une masse à vide de 85 tonnes, il doit pouvoir ramener à la surface terrestre jusqu'à 50 tonnes de charge utile depuis l'espace. L'espace l'accueillant atteint une hauteur de 8 étages, pour un volume pressurisé de 825 m³, de quoi faire rentrer une fusée Falcon 1 entière. Dans sa configuration de transit martien, l'étage doit posséder 40 cabines, destinées à 2 ou 3 personnes chacune, ainsi qu'une grande galerie et un espace central. La section moteur est équipée de 2 moteurs Raptor optimisés pour opérer dans l'atmosphère, et de 4 autres optimisés pour le vide. La technique de re-remplissage des réservoirs en orbite doit se faire par une accélération de l'ordre du milli-g via le RCS par l'arrière du véhicule. Deux panneaux solaires dépliants en éventail vers l'arrière du vaisseau assurent la production d'électricité.
En réalisant un transfert d'ergols en orbite elliptique élevée, il est calculé que BFR puisse se poser sur la Lune et revenir directement sans production d'ergols à la surface. Le transfert de la charge utile entre la soute doit se faire via une grue installé à bord du véhicule.
Pour les missions vers Mars, le remplissage doit se faire en orbite basse et pour revenir sur Terre, l'utilisation de ressources in situ est nécessaire. Le principe est ici d'utiliser l'atmosphère martienne, riche en dioxyde de carbone, et la glace pouvant être trouvée en surface, pour produire le méthane et le dioxygène dont ont besoin les moteurs, via la réaction de Sabatier. Pour se poser, le véhicule doit dissiper 99% de son énergie en se freinant grâce à l'atmosphère, puis se tourner dans le sens inverse de sa trajectoire avant d'allumer des moteurs à une vitesse supersonique pour se poser. Grâce à la plus faible gravité martienne, le second étage de BFR est capable de revenir seul depuis la surface de Mars jusqu'à celle de la Terre, tout en embarquant une charge utile de 20 à 50 tonnes.
On prévoit déjà à l'époque les potentielles missions du lanceur, à savoir : en 2022, de faire se poser au moins deux vaisseaux cargo sur Mars, de confirmer les ressources en eau de la planète rouge tout en identifiant les risques, et d'installer des infrastructures de production d'électricité, de minage et de systèmes de support de vie pour les vols futurs ; et en 2024, envoyer 4 vaisseaux, dont 2 avec un équipage et 2 autres pour acheminer plus d'équipement et de vivres, de mettre en place la production d'ergols et de construire une base afin de préparer l'expansion.
Il est aussi envisagé de mettre en place un système de transport de passagers d'un point à un autre de la Terre, permettant d'atteindre la plupart des destinations à grande distance en moins de 30 minutes, et n'importe quel lieu sur Terre en moins d'une heure. Le vaisseau doit alors accélérer jusqu'à atteindre une vitesse de 27 000 km/h, et mettre à profit l'absence de résistance atmosphérique dans l'espace pour conserver l'énergie ainsi acquise, et se poser par exemple sur des barges servant de pad de lancement et d'atterrissage autour de grandes villes.[3]
Big Falcon Rocket (BFR) 2018[modifier | modifier le code]
Starship 2019[modifier | modifier le code]
Prototypage du véhicule[modifier | modifier le code]
Starhopper[modifier | modifier le code]
Starhopper est la première itération des prototypes Starship. Le diamètre de 9 mètres est le même que l'article de vol prévu, mais sa hauteur est fortement réduite. Il s'agit ici de tester les nouvelles technologies employées dans le cadre du programme, à savoir la construction en acier inoxydable et le moteur-fusée à méthane. Une coiffe, construite séparément, est prévue pour la partie supérieure de la structure, mais elle est soufflée est très endommagée à la suite d'une tempête, et sera donc abandonnée. La pressurisation est assurée par des COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel) contenant de l'helium.
Le 1er mai 2019, Starhopper décolle pour atteindre une hauteur de 150m, et tout en se translatant sur le côté, se pose quelques dizaines de mètres plus loin
Le 30 avril 2020, des caméras et haut-parleurs sont installés sur le coté de la structure, supposément pour aider le développement des prototypes plus avancés à partir de SN4.[4]
Starship Mk1 & Mk2[modifier | modifier le code]
En septembre 2019, les deux réservoirs sont assemblés, et 3 moteurs Raptor sont installés. Mk1 est rapidement complété afin d'être prêt pour l'annonce du 28 septembre où de nouvelles informations sur le design de Starship sont dévoilées. Les ailettes et la coiffe sont par la suite désinstallées afin de faciliter les tests à venir. Le 20 novembre 2019, Starship Mk1 est détruit lors d'un test de pressurisation, le dôme supérieur du réservoir étant expulsé à plus d'une centaine de mètres en l'air, et le reste de la structure étant endommagé, ce qui annule la poursuite des tests prévus sur cette itération.
La construction du Starship Mk2 se fait à Cocoa (Floride) et démarre peu de temps après celle de Mk1. Il se différencie principalement par un écart de qualité des anneaux métalliques, ceux de Mk2 étant plus lisses. La construction est cependant stoppée peu de temps avant la présentation de Starship Mk1 afin que tous les employés se consacrent à le finir avant l'annonce du 28 septembre. Elle ne sera pas reprise, SpaceX changeant ses méthodes de fabrication grâce à l'expérience acquise pendant la construction de Mk1 et de Mk2.
Starship SN1-4[modifier | modifier le code]
Le prototype SN1 (Serial Number 1) est construit dans le but de tester les nouvelles méthodes de construction, avec notamment des anneaux individuels plus grands. L'intérêt est de rendre l'assemblage plus rapide et de le renforcer face à la pression. Il est détruit dans un accident de surpression.
SN2, qui est démarré pendant la phase de test du SN1, est réduit au minimum, dans le but de tester la structure supportant la poussée des Raptor optimisés atmosphère.[5] Il est prévu qu'il accueille 3 Raptors pour un allumage statique.[6] Ce modèle possède notamment des soudures de meilleure qualité.[7]
Il était prévu que SN3 soit utilisé pour des essais moteurs statiques et de courts vols[8], mais il est détruit pendant un test de remplissage à cause d'une erreur de manipulation pendant laquelle le réservoir supérieur est rempli, à la différence du réservoir inférieur qui cède.
SN4 est le premier à réussir un test cryogénique sans accident, et réussit une mise à feu statique le 6 mai 2020, après un test du pré-brûleur la nuit précédente[9]
Caractéristiques du lanceur[modifier | modifier le code]
Premier étage (Superheavy)[modifier | modifier le code]
Le booster Superheavy, haut de 68 mètres avec un diamètre de 9 mètres, sera pleinement réutilisable, en se posant propulsivement sur un pad d'atterrissage près de son pad de lancement. Il est équipé d'ailettes en grille appelées "gridfins", similaires dans leur design et leur utilisation dans le lanceur Falcon 9. La principale différence avec ce dernier est leur forme hexagonale et leur nombre, de 6. Doté de RCS (Reaction Control System ou système de contrôle par réaction), il doit se tourner dans le sens inverse hors de l'atmosphère, à la séparation avec le second étage, pour rallumer ses moteurs afin de le ralentir et modifier sa trajectoire balistique.
Ses réservoirs et sa structure seront construits en anneaux d'acier inoxydable[10] et il possèdera 31 moteurs Raptor, produisant une poussée au décollage de 72 000 kN.
Deuxième étage (Starship)[modifier | modifier le code]
Le deuxième étage, Starship, donne son nom à l'ensemble du lanceur avec le Superheavy. Il doit à terme exister en trois versions aux objectifs distincts :
- une pour le transport de personnes, soit des astronautes ou des touristes, dotée d'une grande baie vitré à l'avant du véhicule
- une pour le transport de cargo, avec des charges utiles jusqu'à 100 tonnes vers toutes les destinations entre l'orbite terrestre basse et la surface lunaire
- une pour le transport d'ergols, destiné à s'amarrer avec les deux premières versions pour leur permettre un gain d'énergie potentielle, mécanisme essentiel au fonctionnement de la flotte Starship
- une version destinée à amener astronautes et cargo sur la surface lunaire dans le cadre du programme Artemis, sélectionnée comme l'un des trois potentiel HLS (Human Landing System)
Un réservoir sphérique est placé dans le nez de Starship, dans le but d'équilibrer le véhicule pendant l'entrée atmosphérique en ajustant le centre de gravité, beaucoup de la masse étant à l'arrière (en bas) dû à la position des moteurs et des ailettes, et l'avant étant essentiellement vide car ne contenant plus de charge utile.[11] Ce réservoir ne contient que 2% du volume du réservoir principal, qui contient environ 1000 m³.[12]
Sources[modifier | modifier le code]
- (en) spacexcmsadmin, « Starship », sur SpaceX, (consulté le )
- (en) Elon Musk, « F9 iteration slowed down as payloads became too important to risk. Little change is expected going forward with F9/FH or Dragon. Starship production & thus iterative improvement will be much faster than Falcon. Driving hard for fully reusable orbital flight this year! », sur @elonmusk, 2020t15:54 (consulté le )
- (en) Elon Musk, « Making Life Multiplanetary », sur YouTube, SpaceX, (consulté le )
- (en) Maria Pointer, « Hoppy has a new job? Ask the man, I am just the messenger behind the lens. @elonmusk @DESpaceXpic.twitter.com/QKJlD9NxsV », sur @BocachicaMaria1, 2020t10:11 (consulté le )
- (en) Elon Musk, « We’re stripping SN2 to bare minimum to test the thrust puck to dome weld under pressure, first with water, then at cryo. Hopefully, ready to test in a few days. », sur @elonmusk, (consulté le )
- (tr) Elon Musk, « 3 on SN2 », sur @elonmusk, 2020t14:49 (consulté le )
- (en) Elon Musk, « SN 2+ will have better fit & weld quality. Later serial numbers will use bigger stampings, so much less weld length. », sur @elonmusk, 2020t15:53 (consulté le )
- (en) Elon Musk, « Static fire & short flights with SN3, longer flights with SN4, but spooling up the whole Starship/Raptor production line is really what matters », sur @elonmusk, (consulté le )
- (en) Michael Baylor, « Tonight's testing is complete in Boca Chica. Looked like a successful preburner test and then an aborted static fire, but we will have to wait for official confirmation. Replay:https://www.youtube.com/watch?v=sJpVo_FovIE&feature=youtu.be … », sur @nextspaceflight, 2020t03:32 (consulté le )
- (en) spacexcmsadmin, « Starship », sur SpaceX, (consulté le )
- (en) Elon Musk, « It’s mostly to balance the ship during entry. After delivering satellites, the front is light & back is heavy due to engines & landing legs. », sur @elonmusk, 2020t15:44 (consulté le )
- (en) Elon Musk, « Header tanks are only ~2% of main tank volume, so not a big deal. Pressurized volume is still ~1000 cubic meters. », sur @elonmusk, 2020t21:50 (consulté le )