CST-100 Starliner

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CST-100 Starliner
Véhicule spatial avec équipage
Description de cette image, également commentée ci-après
Vue d'artiste de l'amarrage du véhicule spatial CST-100 Starliner à la Station spatiale internationale.
Fiche d'identité
Organisation Drapeau des États-Unis NASA
Constructeur Drapeau des États-Unis Boeing
Type de vaisseau Orion
Lanceur Atlas V N22
Base de lancement Cape Canaveral, LC-41
Premier vol 19 décembre 2019 sans équipage
en 2020 avec équipage
Nombre de vols 0
Statut En construction
Caractéristiques
Hauteur 5,0 m
Masse à sec 6 350 kg
Masse totale ~ 13 tonnes
Ergols Hydrazine
Propulsion 4 x 178 kN (RS-88)
Source énergie Panneaux solaires
Atterrissage Parachutes et
coussins gonflables
Performances
Destination Orbite terrestre basse
(Station spatiale internationale)
Équipage Jusqu'à 7 astronautes
Volume pressurisé 11 m3
Autonomie 60 heures en vol libre
7 mois amarré
Type d'écoutille NASA Docking System
Une vue d'artiste du CST-100 Starliner en orbite.
Une maquette du CST-100 Starliner.

Le CST-100 Starliner (CST est l'acronyme de Crew Space Transportation c'est-à-dire en français « Transport spatial d'équipage ») est un véhicule spatial développé par la société Boeing pour le compte de l'agence spatiale américaine, la NASA, pour effectuer la relève des équipages de la Station spatiale internationale. Le véhicule est capable de transporter un équipage de sept astronautes en orbite terrestre basse. CST-100 Starliner est l'un des deux véhicules développés en réponse à l'appel d'offres du programme Commercial Crew Development(CCDeV) lancé en 2010 ; celui-ci a pour objectif de reprendre les missions assurées provisoirement par les vaisseaux russes Soyouz à la suite du retrait de la navette spatiale américaine en 2011.

CST-100 Starliner est un véhicule aux caractéristiques externes proches de celles du module de commande er de service Apollo mais qui peut transporter jusqu'à sept astronautes. Outre le CST-100 Starliner, la NASA sélectionne également le Crew Dragon de SpaceX pour jouer un rôle similaire. Comme ce dernier et contrairement aux générations précédentes des vaisseaux spatiaux (Soyouz, Apollo et Shenzhou), le dispositif de sauvetage utilisé en cas d'anomalie au lancement est constitué de moteurs-fusées intégrées qui écartent la capsule du lanceur en la poussant. Il se différencie du Crew Dragon principalement par la présence d'un module de service distinct du module d'équipage qui est largué avant la rentrée atmosphérique (sur le Crew Dragon ces équipements sont intégrés au module d'équipage) et par l'absence de module d'emport de charge utile externe qui permet au Crew Dragon de reprendre les fonctions du cargo spatial SpaceX Dragon vers 2020. Le CST-100 Starliner, contrairement au Crew Dragon, se pose sur la terre ferme et le choc est amorti par des coussins gonflables. Le véhicule est conçu pour être réutilisé.

Un premier vol de qualification sans équipage doit être effectué le 19 décembre 2019. Il doit être suivi d'un test avec équipage planifié pour 2020 avant la mise en service opérationnelle du vaisseau. Celle-ci met fin à la coûteuse situation de dépendance de la NASA vis-à-vis de l'agence spatiale russe Roscosmos pour la relève de ses équipages.

Contexte[modifier | modifier le code]

Le retrait de la navette spatiale américaine et les difficultés du développement du véhicule Orion[modifier | modifier le code]

Après le retrait de la navette spatiale américaine, effectif depuis juillet 2011, la NASA ne dispose plus de moyens de transport pour amener ses astronautes à la Station spatiale internationale. Elle doit recourir aux Soyouz russes. Lorsque la décision de retirer la navette spatiale est prise en 2004, la NASA prévoie que le véhicule spatial Orion, développé dans le cadre du programme Constellation, la remplace pour assurer le transport des astronautes. Le développement du véhicule Orion est complexe car celui-ci doit être utilisé à la fois pour desservir l'orbite terrestre basse et pour emporter son équipage jusqu'à la Lune et éventuellement au-delà. Chaque mission de ce véhicule est également très coûteuse, car il est conçu pour l'espace lointain[1].

Appel à l'industrie privée : l'appel d'offres CCDeV[modifier | modifier le code]

Article principal : Commercial Crew Development.

Les retards accumulés par ce projet décident la NASA à lancer le développement par l'industrie privée de véhicules chargés exclusivement du transport en orbite terrestre basse des astronautes. Le programme Commercial Orbital Transportation Services (COTS), mis sur pied en 2006, vise à confier à des candidats choisis à la fois pour le transport de fret et celui des astronautes (option D). Les deux candidats sélectionnés pour le programme COTS se sont concentrés sur le développement du véhicule cargo qui constitue le besoin prioritaire. La NASA lance le programme Commercial Crew Development ou CCDev (en français : Développement commercial pour équipage) pour sélectionner de nouvelles entreprises susceptibles de travailler immédiatement sur le transport d'astronautes. CCDev inaugure comme le programme COTS une nouvelle façon de travailler de la NASA avec les industriels chargés de développer les véhicules spatiaux[2].

Le cahier des charges de l'appel d'offres CCDev[modifier | modifier le code]

Pour répondre au cahier des charges du programme, les sociétés participant à l'appel d'offres doivent fournir à la fois un lanceur et un véhicule spatial remplissant les conditions suivantes[3] :

  • Pouvoir transporter deux fois par an un équipage de quatre personnes et leurs équipements jusqu'à la Station spatiale internationale et ramener sur Terre un effectif équivalent.
  • Le véhicule développé doit permettre de sauvegarder l'équipage dans le cas d'un événement anormal se produisant sur l'aire de lancement ou durant la phase de vol propulsée.
  • Le véhicule doit pouvoir servir de refuge dans l'espace durant 24 heures, s'il se produit un événement grave (l'agence spatiale évoque le cas d'une fuite sur la Station spatiale internationale qui ne peut être réparée immédiatement).
  • Le véhicule doit pouvoir rester amarré à la Station spatiale internationale durant au moins 210 jours (correspond au temps de séjour normal d'un équipage avec une marge de quelques dizaines de jours).

La NASA encourage les participants à faire preuve de créativité. Aucun solution technique est écartée (navette spatiale, véhicule classique de type Apollo)[3]. Le partage des taches entre l'agence spatiale et les fournisseurs est très différent du mode de fonctionnement antérieur du programme spatial habité : contrairement à celui-ci les industriels restent propriétaires des vaisseaux et réalisent eux-mêmes les opérations de lancement et leur mise en œuvre. Les constructeurs peuvent également commercialiser leur offre auprès d'autres utilisateurs que l'agence spatiale américaine (NASA)[4].

Sélection[modifier | modifier le code]

Le CST-100 proposé par la société Boeing (CST est l'acronyme de Crew Space Transportation et le chiffre 100 représente l'altitude de 100 km qui constitue de manière conventionnelle le début de l'espace (ligne de Kármán)[5],[6]) est un des trois véhicules spatiaux retenus par la NASA dans le cadre de l'appel d'offres CCDev[7]. Le véhicule CST-100 est dès le départ conçu pour également desservir des stations spatiales privées comme les projets Sundancer et Bigelow Commercial Space Station de Bigelow Aerospace[8]. La conception s'appuie sur l'expérience de Boeing avec les programmes de la NASA, le programme Apollo, la navette spatiale et la Station spatiale internationale ainsi que le projet Orbital Express parrainé par le département de la défense (DoD)[9].

Jusqu'en 2014, le programme est ralenti par les réticences budgétaires du Congrès américain envers ce programme et son sous-financement chronique : la NASA se retrouve dans l'impossibilité d'allouer les sommes prévues au projet. En conséquence, la date du premier vol est repoussée de deux ans en 2013, passant de 2015 à 2017[10].

Le projet de Boeing franchit en 2014 les trois premières étapes du processus de sélection de l'agence spatiale américaine qui lui a octroyé successivement 18 millions de dollars américains pour les études préliminaires, 92,3 millions de dollars dans le cadre de la phase 2 en avril 2011 et 460 millions de dollars en août 2012 pour la phase CCiCap (Commercial Crew Integrated Capability).

La sélection finale a lieu le 16 septembre 2014. Le véhicule CST-100 de Boeing est retenu avec le Crew Dragon de SpaceX. La NASA alloue 4,2 milliards de dollars à Boeing pour le développement et la certification du véhicule spatial tandis que SpaceX, qui propose une version dérivée de son cargo spatial SpaceX Dragon, reçoit 2,6 milliards de dollars. Selon les termes de ce contrat, les deux constructeurs doivent réaliser au minimum deux vols de qualification, ce nombre pouvant être portés à 6[11]. Dans le cadre de l'accord passé avec la NASA, Boeing peut vendre des places à des touristes spatiaux à un prix permettant de concurrencer l'offre analogue de l'agence spatiale russe Roscosmos[12].

Le CST-100 doit être assemblé au centre spatial Kennedy en Floride dans un ancien bâtiment utilisé pour l'entretien de la navette spatiale américaine, l'Orbiter Processing Facility 3 (OPF 3). Cet établissement doit permettre la création de 550 emplois[13].

Comparaison des principales caractéristiques des trois candidats du programme CCDeV rapprochées de celles du vaisseau Soyouz [14]
Caractéristique CST-100 Crew Dragon Dream Chaser Soyouz TMA M/MS
Constructeur Boeing SpaceX Sierra Nevada RKK Energia
Type véhicule de rentrée capsule classique Corps portant Capsule classique
Masse 10 tonnes 7,510 t. 11,3 t. 7,15 t.
Diamètre externe 4,56 mètres 3,6 m. m. 2,72 m. (module descente 2,2 m.)
Longueur 5,03 m. 7,2 m. m 7,48 m.
Volume pressurisé 12,5 m3 11 m3 16 m3 4 + 6,5 m3
Source énergie Accumulateurs Panneaux solaires Accumulateurs Panneaux solaires
Système d'éjection Propulseurs intégrés ? Tour de sauvetage
Autonomie en vol libre 60 h ? ? 4 jours
Méthode d'atterrissage Parachutes + coussins gonflables (Terre) Parachutes Vol plané Parachutes + propulsion pour la vitesse résiduelle
Site d'atterrissage Terre ou Mer Terre (zone prévue) Piste d'atterrissage Terre
Lanceur Atlas V Falcon 9 Atlas V Soyouz
Réutilisable pour l'utilisation par la NASA Non Oui Oui Non
Autre caractéristique Parachutes de secours en cas de défaillance
du système d'atterrissage propulsif
À l'atterrissage, déport possible jusqu'à 1 500 km Partie pressurisée subdivisée en deux modules

Développement du CST-100[modifier | modifier le code]

Une maquette de CST-100 Starliner au cours d'un test en soufflerie.
La partie pressurisée d'un exemplaire du CST-100 Starliner sans son revêtement externe utilisé pour les tests structurels en 2016.

Avant même la sélection définitive de 2014, Boeing avec Bigelow Aerospace testent avec succès en 2011 dans le désert des Mojaves (Californie du Sud) les 6 coussins gonflables qui doivent amortir la vitesse d'arrivée du CST-100. Pour réaliser ces tests, une maquette du vaisseau est larguée depuis une grue et frappe le sol aux vitesses d'arrivée horizontale et verticale maximales prévues[15]. En avril 2012, le déploiement des parachutes est testé en larguant une maquette du vaisseau à une altitude de 3 400 mètres au-dessus du désert du Nevada[16]. En septembre 2015, Boeing annonce que le CST-100 est désormais désigné sous l'appellation CST-100 Starliner dans la lignée d'avions célèbres conçus par la société : les Boeing 307 Stratoliner et Boeing 787 Dreamliner[17].

En mai 2016, Boeing annonce qu'il doit repousser le premier vol avec équipage, qui était jusque là prévu pour octobre 2017 (test sans équipage pour juin 2017), au début 2018 pour régler plusieurs problèmes rencontrés durant le développement du véhicule spatial. La masse de celui-ci s'est accrue dans des proportions trop importantes. Le problème le plus grave est détecté durant des tests en soufflerie. Ceux-ci démontrent que le véhicule exerce une charge trop importante sur le deuxième étage Centaur du lanceur Atlas V durant sa première phase de vol du fait de l'absence de coiffe. La solution mise au point par le constructeur consiste à ajouter une jupe sur la partie arrière du véhicule qui accroît le diamètre du module de service et améliore les caractéristiques aérodynamiques de l'ensemble formé par le véhicule et son lanceur. Cette jupe métallique est larguée à haute altitude pour améliorer les performances. Elle est perforée pour réduire les surpressions lorsque le système de sauvetage est déclenché. Par ailleurs, Boeing doit prendre en compte de nouvelles exigences de la NASA qui touchent au logiciel embarqué[18],[19]. En novembre 2016, Boeing annonce un deuxième report des lancements. Désormais, le premier lancement est programmé au plus tôt pour décembre 2018. Ce nouveau retard est lié à des problèmes rencontrés dans la chaîne d'approvisionnement ainsi qu'à d'autres facteurs[20].

En 2015, la NASA désigne quatre astronautes qui sont délégués auprès des constructeurs Boeing et SpaceX pour contribuer à la mise au point du matériel et des systèmes en utilisant leur expérience. Ce sont Bob Behnken, Eric Boe, Douglas Hurley et Sunita Williams. La même année, le premier des deux adaptateurs International Docking Adapter (IDA) est installé lors d'une sortie extravéhiculaire sur un des modules de la Station spatiale internationale pour permettre l'amarrage des nouveaux véhicules car ceux-ci inaugurent un nouveau système d'amarrage, le NASA Docking System (NDS)[21].

Un report des vols coûteux pour la NASA[modifier | modifier le code]

La conjugaison des restrictions budgétaires touchant le programme commercial de la NASA et des difficultés rencontrées par les deux constructeurs (SpaceX et Boeing) dans la mise au point du CST-100 Starliner comme du Crew Dragon entraînent un report de l'entrée en phase opérationnelle. Les premiers vols opérationnels prévus initialement en 2017 sont finalement repoussés au deuxième semestre 2019. En août 2015, la NASA est contrainte d'acheter pour la relève de ses astronautes, six places à bord de vaisseaux Soyouz utilisables en 2018. Celles-ci lui sont facturées 490 millions de dollars américains par l'agence spatiale russe Roscosmos (81,7 millions de dollars par place mais comprend l'entrainement)[22]. En février 2017, la NASA achète de nouveau cinq places supplémentaires pour un coût unitaire de 74,7 millions de dollars[23]. Enfin, elle envisage en février 2019 d'acquérir deux autres places pour garantir la continuité entre la dernière mission Soyouz véhiculant des astronautes non russes (mission Soyouz MS-13 programmée en juillet 2019) et les premiers vols opérationnels des deux nouveaux véhicules américains[24].

Le schéma du CST-100 Starliner : A - Module pressurisé de l'équipage - 1 Cône largable protégeant le système d'amarrage à la Station spatiale internationale - 2 Capot éjectable du compartiment des parachutes - 3 Écoutille - 4 Propulseurs de contrôle d'attitude (x 25) - 5 Coussins gonflables (x 6) - 6 Bouclier thermique - 7 Système d'amarrage - 8 Parachutes (x 3) - 9 Hublot (x 3) - B - Module de service - 10 Cache des câbles et tuyaux reliant le module d'équipage avec le module de service - 11 Radiateurs (x 4) - 12 Cache protégeant les moteurs-fusées d'éjection secondaire utilisés également pour les manœuvres orbitales (4 x 5) - 13 Réservoirs d'ergols - 14 Moteur-fusée contrôlant le roulis (4 x 1) - 15 Moteurs-fusées principaux du système d'éjection (x 4) - 16 Panneaux solaires.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

L'intérieur du module pressurisé.

Architecture[modifier | modifier le code]

Le CST-100 Starliner présente une certaine ressemblance avec le vaisseau Orion, développé par Lockheed Martin dans le cadre du programme Constellation de la NASA[25] dont il reprend les dimensions extérieures[9]. Mais comme il n'a pas besoin d'assurer les missions interplanétaires de celui-ci, il dispose d'un espace accru qui lui permet de transporter un équipage qui peut atteindre sept passagers.

Caractéristiques générales[modifier | modifier le code]

Le CST-100 est un véhicule spatial destiné au transport d'équipage aux caractéristiques classiques. Il comprend un module de descente pressurisé dans lequel se tient l'équipage et un module de service dans lequel sont rassemblés tous les équipements qui ne sont pas nécessaires pour le retour sur Terre. Seul le module de descente revient sur Terre. Le module de descente reprend la forme conique du module Apollo avec un angle de cône identique mais avec un diamètre supérieur (4,56 mètres). Le CST-100 Starliner est optimisé pour le transport de 4 astronautes mais peut transporter jusqu'à sept passagers. Une fois lancé le véhicule spatial dispose d'une autonomie de 48 heures mais est conçu pour rejoindre la Station spatiale internationale en 8 heures. Une fois amarré à la Station spatiale, il peut séjourner 210 jours dans l'espace. Le CST-100 Starliner est conçu pour être réutilisé 10 fois après remise en condition opérationnelle.

Structure de la coque pressurisée[modifier | modifier le code]

Les panneaux de commande du véhicule spatial utilisent les dernières technologies mises en oeuvre dans l'aviation avec un mélange d'écrans d'affichage et de boutons (il s'agit ici d'une maquette utilisée pour l'entraînement).

La coque pressurisée du module d'équipage est constituée de deux demi-coques réalisées à partir de pièces d'aluminium assemblées en utilisant le procédé de soudage par friction malaxage dont on a ensuite enlevé la matière excédentaire pour aboutir à la forme finale. Ce procédé employé de manière relativement courante dans le secteur spatial présente l'avantage par rapport à la soudure par fusion de réduire à la fois la masse et le temps de fabrication. Les aménagements intérieurs sont fixés avant de joindre les deux demi-coques[26].

Aménagements intérieurs[modifier | modifier le code]

Le volume intérieur de la cabine est de 11 m³. La cabine peut accueillir un équipage de 7 passagers mais il est utilisé en temps normal pour transporter 4 astronautes. La cabine pressurisée permet de transporter du fret avec l'équipage. Boeing utilise pour le tableau de bord et l'instrumentation des équipements déjà commercialisés. Le constructeur a essayé de développer un système très proche de celui mis en oeuvre à bord du véhicule Orion pour réduire les coûts d'entraînement des astronautes lorsqu'ils passeront d'un véhicule à l'autre. Contrairement à Crew Dragon, le tableau de bord comprend de nombreux boutons pour réaliser des opérations critiques comme les ouvertures/fermetures de vannes mais ceux-ci constituent un système de secours, toutes les commandes pouvant être passées à l'aide d'écrans tactiles. Par ailleurs, le CST-100 Starliner est conçu pour fonctionner de manière complètement autonome[27].

Propulsion[modifier | modifier le code]

Cette vue d'artiste permet de bien distinguer les sorties des différents moteurs de contrôle d'attitude.

Le véhicule spatial CST-100 Starliner utilise trois types de moteurs-fusées qui brûlent tous des ergols hypergoliques[26] :

  • 4 moteurs-fusées de type RS-88 d'une poussée unitaire de 178 kilonewtons fixés à l'arrière du module de service, leur tuyère faisant largement saillie. Leur seul rôle est de pallier une défaillance du lanceur en écartant le véhicule spatial de celui-ci et en lui faisant suivre une trajectoire parabolique ascendante. Durant cette phase d'accélération, chaque moteur brûle 317 kilogrammes d'ergols par seconde.
  • 20 moteurs d'une poussée unitaire de 6,22 kN, également situés dans le module de service regroupés par 5, sous des capots faisant saillie sur le pourtour du module de service. Quatre d'entre eux agissent en roulis tandis les 16 autres impriment des mouvements de lacet et de tangage. Ces moteurs sont utilisés pour permettre au véhicule d'atteindre l'orbite visée après la séparation avec le lanceur. Ils sont également sollicités en cas de défaillance du lanceur conjointement avec les RS-88.
  • 28 moteurs de contrôle d'attitude d'une poussée de 38 N de poussée répartis sur le module d'équipage et le module de service et qui sont utilisés pour de petites corrections d'orientation en particulier lors de l'amarrage avec la Station spatiale internationale.

Énergie[modifier | modifier le code]

L'énergie est produite par des panneaux solaires d'une puissance électrique de 2 900 watts qui recouvrent la face arrière du module de service.

Système de sauvetage[modifier | modifier le code]

La tour de sauvetage qui surmonte habituellement les vaisseaux transportant des équipages (Soyouz, Apollo, Orion) dans le but de préserver la vie de l'équipage en cas de défaillance du lanceur est remplacée sur le CST-100 Starliner par quatre moteurs-fusées RS-88 par Aerojet Rocketdyne intégrés dans le module de service. Cette composante du véhicule fait partie du module de service et n'est donc pas éjectée à haute altitude contrairement à une tour de sauvetage. Les ergols brûlés par ces moteurs sont stockés dans des réservoirs également situés dans le module de service alimentant également les propulseurs de contrôle d'attitude. Les RS-88 sont conçus pour fournir rapidement une poussée maximale. En cas de défaillance du lanceur au décollage ou durant son vol, ces moteurs fonctionnent durant 3,5 à 5 secondes en fournissant une poussée suffisante pour écarter le véhicule spatial du lanceur et permettre le déploiement des parachutes et un amerrissage en douceur dans l'océan. Ce dispositif fonctionne même si la défaillance a lieu au sol[28].

Amarrage à la Station spatiale internationale[modifier | modifier le code]

Les deux ports d'amarrage de la Station spatiale internationale (IDA-2 et IDA-3) au format NDS peuvent être utilisés par les véhicules spatiaux Crew Dragon et CST-100 Starliner.

Le CST-100 Starliner peut s'amarrer de manière autonome à la Station spatiale internationale. Le système d'amarrage est de type NASA Docking System (NDS) au lieu du système Common Berthing Mechanism (CBM) utilisé par les cargo spatiaux. Les deux véhicules Crew Dragon et CST-100 Starliner sont les premiers à utiliser ce système d'amarrage androgyne international mis au point par la NASA. Le diamètre interne de l'écoutille de forme circulaire est de 80 cm (contre un carré de 127 cm de côté pour le CBM) et il permet le transfert d'énergie, de données, de commandes, d'air, de communications et potentiellement d'ergols, d'eau, d'oxygène et de gaz pressurisant. Pour permettre aux véhicules spatiaux de s'amarrer, la Station spatiale internationale est équipée avec deux adaptateurs IDA (IDA-2 et IDA-3). Ceux-ci sont installés sur les ports d'amarrage des modules d'accouplement pressurisés (Pressurized Mating Adapter - PMA), eux-mêmes fixés sur les ports avant et zénithal du module Harmony. Les modules d'accouplement étaient utilisés auparavant par la navette spatiale américaine qui disposait d'un système d'amarrage périphérique androgyne de type APAS-95. L'adaptateur IDA-2 est installé le 19 août 2016 durant une sortie extravéhiculaire de l'équipage de la Station spatiale internationale[29] tandis que la mise en place de l'adaptateur IDA-3 est prévue pour mai 2019[30].

Retour sur Terre et atterrissage[modifier | modifier le code]

Une maquette du véhicule CST-100 après un test d'atterrissage en 2002. Des coussins gonflables sont utilisés pour réduire la décélération subie par l'équipage au moment du contact avec le sol.

Le véhicule spatial revient sur Terre après avoir largué le module de service qui n'est donc pas récupéré. Le bouclier thermique qui doit protéger la capsule de la chaleur générée durant la rentrée atmosphérique par la friction de l'atmosphère est réalisé avec un revêtement ablatif de type BLA (Boeing Lightweight Ablator) développé par Boeing. Le CST-100 Starliner est le premier véhicule spatial américain capable de se poser sur Terre. Cinq sites d'atterrissage sont prévus : le Polygone d'essais de missile de White Sands au Nouveau-Mexique (deux sites, sélectionné par défaut), Edwards Air Force Base en Californie, Willcox Playa en Arizona et Dugway Proving Ground en Utah[31]. Le véhicule, durant sa descente, déploie d'abord un parachute pilote puis un parachute de freinage et enfin, à une altitude 3 650 mètres trois parachutes principaux qui sont extraits d'un compartiment qui fait le tour du système d'amarrage à la Station spatiale internationale. À une altitude de 1 500 mètres, le bouclier arrière est largué et six coussins gonflables logés sous celui-ci sont gonflés avec un mélange d'air et d'azote deux minutes avant l'atterrissage. Ces coussins gonflables sont fournis par ILC Dover et utilisent la même technologie que celle utilisée par les missions Mars Pathfinder et Mars Exploration Rover[15]. Le véhicule atterrit en douceur grâce à des coussins gonflables qui autorisent une vitesse d'arrivée verticale de 30 km/h et horizontale de 50 km/h. Le véhicule est également capable de se poser en mer.

Combinaison spatiale[modifier | modifier le code]

À l'intérieur du véhicule, l'équipage est équipé d'une combinaison spatiale étanche qui permet aux astronautes de faire face à une dépressurisation de la cabine. Cette combinaison mise au point pour ces vols a une masse de 9 kg, inférieure de 50% à celle des versions utilisées jusque là. Le casque et la visière sont incorporées à la combinaison et non détachables comme de tradition. Les gants sont compatibles avec le recours à des écrans tactiles. La combinaison est étanche tout en étant poreuse à la vapeur d'eau générée par le corps. La combinaison arbore la couleur bleue traditionnelle de Boeing[32].

Aire de lancement[modifier | modifier le code]

Une tour a été construite sur l'aire de lancement du complexe de lancement 41 de le base de lancement de Cap Canaveral pour permettre à l'équipage d'accéder au véhicule spatial CST-100 Starliner : ici des astronautes s'entraînent à une évacuation d'urgence.

Les lancements du véhicule spatial CST-100 Starliner sont effectués depuis l'aire de lancement du complexe de lancement 41 de la base de lancement de Cap Canaveral en Floride, déjà utilisée pour les tirs des lanceurs Atlas V de United Launch Alliance (ULA). Pour que l'équipage puisse accéder au véhicule spatial, une tour d'accès de 60 mètres de haut est édifiée. Celle-ci comporte un ascenseur, une passerelle d'accès au véhicule spatial, l'infrastructure nécessaire pour les communications et l'énergie[33]. Un système d'évacuation d'urgence constitué de quatre câbles de tyrolienne permet chacun de transporter cinq personnes sur des sièges suspendus peut être utilisé en cas de défaillance au sol du lanceur. Le système amène l'équipage à environ 400 mètres de l'aire de lancement[34].

Lanceur[modifier | modifier le code]

Article principal : Atlas V.

Le véhicule spatial CST-100 Starliner doit être placé en orbite par un lanceur Atlas V N22. Il s'agit d'une version à fiabilité renforcée du lanceur Atlas V 522 compatible avec l'emport d'un équipage pour répondre au cahier des charges de la NASA qui vise à réduire la probabilité de perte de l'équipage en dessous de 1/270. À cette fin, le lanceur est équipée d'un système EDS (Emergency Detection System) qui doit détecter en temps réel durant le lancement les problèmes affectant les propulseurs ou le comportement du lanceur et déclencher l'éjection du véhicule spatial. Le lanceur se caractérise également par un étage supérieur Centaur à deux moteurs RL-10 alors que toutes les autres versions n'en comportent qu'un seul. Le deuxième moteur permet d'augmenter la charge utile de 1,8 tonne en raccourcissant la durée de la mise en orbite. Cette version dispose de deux propulseurs d'appoint. Les deux modèles, la 522 et la N22 n'ont jamais volé[35].

La compatibilité du vaisseau avec les lanceurs Delta IV, et Falcon 9 sont également envisagée au départ mais n'a pas été maintenue durant les phases de développement[36].

Historique des vols[modifier | modifier le code]

Vols de qualification[modifier | modifier le code]

La phase de qualification du véhicule comprend un vol sans équipage, un test du système d'éjection du véhicule et enfin un vol avec un équipage réduit. À la suite de la découverte d'une fuite dans le circuit d'alimentation du système de propulsion au cours de l'été 2018, Boeing a du repousser les premiers essais à 2019[37].

Test du système de sauvetage[modifier | modifier le code]

Le système de sauvetage doit être testé dans la configuration la plus difficile, c'est-à-dire alors que le lanceur n'a pas décollé. Dans ce type de test dit 0-0 (altitude nulle, vitesse nulle), le système de sauvetage doit faire monter le véhicule suffisamment haut pour que ses parachutes puissent se déployer et qu'il se pose à une distance suffisante de l'aire de lancement. Le test doit être effectué dans le Polygone d'essais de missile de White Sands[38]. Un essai est effectué le , au cours duquel seuls deux parachutes se déploient sur les trois installés[39].

Vol de qualification sans équipage[modifier | modifier le code]

Le vol sans équipage Boe-OFT (Boeing-Orbital Flight Test) constitue le premier vol du véhicule CST-100 Starliner qui doit également inaugurer les nouvelles installations du complexe de lancement 41 de la base de lancement de Cap Canaveral ainsi que l'utilisation du lanceur Atlas V dans sa version N22. La mission a pour objectif de valider le fonctionnement de l'avionique du système d'amarrage, des communications et des télémesures, des systèmes de contrôle de l'environnement, des panneaux solaires, et du système de propulsion. Il doit également permettre de vérifier les performances du système de guidage du lanceur Atlas V et du véhicule durant le lancement, le séjour en orbite et la rentrée atmosphérique. Le niveau acoustique et de vibrations ainsi que les accélérations subies sont déterminées dans toutes les phases de vol. Le vaisseau doit s'amarrer à la Station spatiale internationale avant de revenir sur Terre[40]. Ce vol est prévu pour le 19 décembre 2019.

Vol de qualification avec équipage[modifier | modifier le code]

Le dernier vol de qualification est effectué avec un équipage. Une fois en orbite, l'équipage doit vérifier entre autres le système de contrôle de l'environnement, le fonctionnement des systèmes d'affichage et les systèmes de contrôle manuel. Après une journée consacrée à ces essais, l'équipage doit effectuer des manœuvres de rendez-vous et s'amarrer à la Station spatiale internationale. Le véhicule effectue ces manœuvres de manière autonome, mais l'équipage contrôle son déroulement. Une fois amarré, l'équipage doit séjourner de deux semaines à six mois en fonction de la rotation des équipages. Il doit s'assurer que le véhicule peut fonctionner après un séjour de 210 jours dans l'espace. À la fin de la mission, le véhicule doit effectuer de manière autonome les manœuvres de largage puis de rentrée dans l'atmosphère avant de se poser sur le sol des États-Unis. Une équipe du constructeur Boeing doit récupérer le véhicule et l'équipage et les ramener à Houston.

Les astronautes désignés pour le vol avec équipage baptisé Boe-CFT (Boeing-Crew Flight Test) sont Michael Fincke, Christopher Ferguson et Nicole Mann. Fincke et Ferguson ont déjà volé à trois reprises tandis que Mann effectue sa première mission dans l'espace[41]. Michael Fincke remplace Eric Boe qui est déclaré inapte par les médecins[42].

Utilisation opérationnelle[modifier | modifier le code]

Une fois les vols de qualification achevés, les vols opérationnels, qui assurent la relève des équipages de la Station spatiale internationale, doivent démarrer. Un contrat pour 12 vols est passé par la NASA en 2017 dont 6 sont effectués par le véhicule CST-100 Starliner entre 2020 et 2024 (prévisions). Chaque vol transporte un équipage pouvant comprendre jusqu'à 4 personnes, les vaisseaux Soyouz continuant à assurer le transport des cosmonautes russes.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Killian Temporel et Marie-Ange Sanguy, « Starlinerː le taxi pour l'ISS de Boeing », Espace & Exploration n°38,‎ , p. 28 à 37
  2. Stefan Barensky, « Transport spatial habitéː l'offre privée », Espace & Exploration n°4,‎ , p. 54 à 61
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Bibliographie[modifier | modifier le code]

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Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]