X-33

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Lockheed Martin X-33
Vue d'artiste du X-33
Vue d'artiste du X-33

Rôle Démonstrateur technologique de navette spatiale sans pilote
Constructeur Drapeau : États-Unis Lockheed Martin
Premier vol Aucun vol
Production 0
Dimensions
Longueur 22,41 m
Envergure 25 m
Masse et capacité d'emport
Max. au décollage 186 t
Kérosène 95 000 kg de LOX et LH2
Motorisation
Moteurs 2 moteurs-fusée Aerospike J-2S
Performances
Vitesse de croisière maximale 15 912 km/h (Mach 13)

Le Lockheed Martin X-33 était un démonstrateur technologique, à échelle un demi, de navette spatiale développé dans les années 1990 suite au lancement par le gouvernement des États-Unis du programme Space Launch Initiative (en).

Le X-33 devait servir de banc d'essai pour toute une série de technologies dans le cadre du programme VentureStar, projet visant à concevoir et produire un lanceur orbital monoétage réutilisable capable de mettre en orbite des satellites commerciaux. Les technologies testées incluaient : les boucliers de protection thermique réalisés en alliages métalliques, les réservoirs cryogéniques en matériau composite, le moteur-fusée aerospike à tuyère linéaire[1],[2], le système automatisé de commande et contrôle du vol, les procédures d'annulation et de retour anticipé de la mission et l'aérodynamique générale de l'appareil adoptant une configuration à fuselage porteur.

Les difficultés de développement de l'appareil conduisirent le gouvernement fédéral américain à se retirer du projet en 2001, ce qui n’empêcha pas Lockheed Martin de poursuivre le programme sur fonds propres au moins jusqu'en 2009[3].

Conception et développement[modifier | modifier le code]

Installation de lancement du X-33 sur la base d'Edwards en 1998.
Test des moteurs Linear Aerospike XRS-2200 développés pour le X-33.

En développant un appareil à fuselage porteur propulsé par des moteurs-fusée aerospike à tuyère linéaire, la NASA et Lockheed Martin espéraient démontrer la faisabilité et la viabilité du concept de lanceur orbital monoétage réutilisable. Un appareil de ce type devait emporter tout son carburant dans des réservoirs internes ce qui permettait de se passer des traditionnelles fusées d'appoint largables utilisées sur les lanceurs multi étage tels que la navette spatiale américaine ou les fusées Apollo. Outre le fait que cette solution diminuait le coût de la mise en orbite basse d'un satellite en réutilisant le même lanceur pour chaque mission, la simplification de la séquence de lancement devait permettre d'augmenter le taux de réussite des lancements. Les ingénieurs du programme espéraient atteindre un taux de 3 échecs pour 1 000 lancements soit un pourcentage de 99,7 % contre 98,5 % pour la navette spatiale américaine[4]. Les 15 lancements prévus dans le cadre du programme X-33 devaient permettre de valider statistiquement ces théories.

L'appareil devait être lancé en position verticale depuis des infrastructures construites spécialement sur la base d'Edwards en Californie[5], effectuer sa mission en orbite basse puis revenir sur terre pour atterrir sur une piste conventionnelle comme un avion. Les premiers lancements devaient se dérouler depuis la base d'Edwards l'appareil devant, au retour de sa mission sub-orbitale, se poser sur une piste située dans la zone de test de Dugway Proving Ground au sud-ouest de Salt Lake City. Lors des vols de test suivants, visant à récolter des informations sur les phénomènes d'échauffements cinétiques et sur les performances des moteurs à grande vitesse et à haute altitude, c'est la base de Malmstrom dans le Montana qui avait été choisie comme lieu d'atterrissage.

Le 2 juillet 1996, la NASA demanda à la division Skunk Works de Lockheed Martin de concevoir, produire et tester en vol le véhicule expérimental X-33 dans le cadre du programme « RLV » (Reusable Launch Vehicle). Lors de ce programme, le prototype de Lockeed Martin fut opposé à des projets de Boeing et de McDonnell Douglas. Boeing proposait un engin dérivé de la navette spatiale, et McDonnell Douglas un appareil à décollage et atterrissage vertical « VTOL », le DC-XA.

En tant que démonstrateur technologiques, le X-33 n'était pas destiné à atteindre une altitude supérieure à 100 km, il n'était pas non plus conçu pour atteindre les vitesses orbitales exigées pour un véritable lanceur orbital monoétage, si le programme s'était déroulé avec succès, il aurait encore fallu quelques années de développement avant de pouvoir mettre en service un appareil pleinement opérationnel.

Utilisation commerciale[modifier | modifier le code]

Comparaison entre le démonstrateur X-33 et le projet Venture Star.

En concevant le démonstrateur technologique X-33 en collaboration avec la NASA, Lockheed Martin espérait bien décrocher le contrat de production de l'appareil final : le VentureStar.

Le but étant de faire en sorte que la NASA, au lieu d'utiliser ses propres vaisseaux de transport spatial comme elle le faisait avec la navette spatiale américaine, ait à recourir à des fournisseurs industriels privés qui exploiteraient des lanceurs réutilisables. Le but de Lockheed Martin en menant le programme X-33 n'était donc pas seulement de développer les technologies du vol spatial, mais aussi de se placer sur le futur marché des lancements spatiaux privés en concevant lanceur réutilisable commercialement viable.

Le X-33 devait donc servir de précurseur au développement du premier appareil commercial à aller dans l'espace destiné non seulement à la mise sur orbite de satellites mais aussi au transport intercontinental de passagers.

Abandon du projet[modifier | modifier le code]

Alors que la construction du prototype était à 85 % achevée, que 96 % des pièces avaient été fabriquées et que les installations de lancement étaient complètement achevées, la NASA décida en 2001 de mettre fin au programme. Cet abandon fit suite aux difficultés qu'avaient les ingénieurs à régler les problèmes d'instabilité du prototype et à diminuer sa masse au décollage.

Ce surpoids était principalement le fait des réservoirs cryogéniques destinés à contenir le carburant (LH2) et le comburant (LOX) nécessaire à la propulsion de l'appareil. En plus d'être assez robustes pour résister à un vol spatial et aux énormes contraintes engendrées lors d'une rentrée atmosphérique, ces réservoirs devaient être aussi légers que possible afin d'autoriser l'emport d'une charge utile maximale. Afin de réduire au minimum leur poids, il avait été décidé d'adopter une structure composite en nid d'abeille mais l'échec des essais de remplissage et de mise en pression effectués en novembre 1999 ne permit pas de valider cette formule. Un renforcement de la structure aurait engendré une hausse considérable de la masse à vide de l'appareil or, selon une étude de viabilité, pour rentabiliser le concept de lanceur mono-étage réutilisable il était indispensable que sa masse à vide représente moins de 10 % de sa masse en charge (avec carburant et charge utile). Les ingénieurs de la NASA en vinrent à conclure que la technologie de l'époque n'était tout simplement pas assez avancée pour réaliser des réservoirs à la fois suffisamment robustes et légers pour satisfaire aux exigences du programme.

Au moment de l'abandon du programme ce dernier avait déjà coûté 912 millions de dollars à la NASA et 357 millions à Lockheed Martin. Du fait de l'évolution du marché des lancements spatiaux, des difficultés rencontrées par des opérateurs comme Globalstar, Teledesic (en) et Iridium et d'une baisse des prévisions de lancements de satellites commerciaux pour les années à venir, Lockeed Martin considère comme non viable la poursuite du programme X-33 sans appui financier gouvernemental.

Suite des recherches[modifier | modifier le code]

Fin 2001, quelques mois seulement après l'abandon du programme, les ingénieurs de Lockheed Martin parvinrent à concevoir un réservoir cryogénique en fibre de carbone suffisamment solide et léger pour pouvoir être utilisé sur un lanceur mono-étage.

Le 7 septembre 2004, ce fut au tour de Northrop Grumman de révéler le développement, en partenariat avec la NASA, de réservoirs cryogéniques en fibre de carbone. Après avoir procédé à une série d'essais de remplissage et de simulations de lancements, Northrop Grumman annonça disposer des capacités techniques nécessaires au développement et à la production de réservoirs cryogéniques utilisables sur un lanceur mono-étage[6].

Lockheed Martin de son côté avait développé un démonstrateur technologique de lanceur, à l'échelle 1/5, baptisé Space Reusable Launch Vehicle. L'appareil fut testé au Spaceport America dans le Nouveau-Mexique. Trois lancements furent effectués : le premier, le 19 décembre 2007, fut couronné de succès, lors du second, le 12 août 2008, l'appareil explosa 12,5 secondes après son lancement, le troisième et dernier lancement, effectué le 10 octobre 2009, se déroula sans encombre[7],[8],[9].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Schéma d'une tuyère aerospike linéaire
  2. (en) Spécifications de la tuyère aerospike linéaire
  3. (en) Leonard David, « Reusable rocket plane soars in test flight », MSNBC,‎ 15 Oct 2009 (consulté le 27 octobre 2009)
  4. (en) Jean Étienne, « Navette Spatiale le scénario cauchemardesque d'un lancement avorté », Futura-Science,‎ 01 juin 2009 (consulté le 02 jan 2012)
  5. (en) « X-33 Launch Complex (Area 1-54) » [PDF], USAF (consulté le 30 juin 2011)
  6. (en)Northrop Grumman."Northrop Grumman, NASA Complete Testing of Prototype Composite Cryogenic Fuel Tank", News Releases, 7 septembre 2004, consulté le 27 avril 2011.
  7. (en) « Lockheed loses prototype of Space reusable launch vehicle », Domain-B,‎ 18 août 2008
  8. (en) Leonard David, « Lockheed Test Flies Space Plane Prototype », Space.com,‎ 24 avril 2008
  9. (en) Leonard David, « Space Plane Prototype Suffers Anomaly in Launch Test », SPACE.com,‎ 15 août 2008

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Lockheed Martin X-33 » (voir la liste des auteurs)