Space Launch System

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Space Launch System
Lanceur spatial
Vue d'artiste du lancement du SLS dans sa configuration annoncée en septembre 2011.
Vue d'artiste du lancement du SLS dans sa configuration annoncée en .
Données générales
Pays d’origine Drapeau des États-Unis États-Unis
Constructeur Boeing, United Launch Alliance, Northrop Grumman, Aerojet Rocketdyne
Premier vol 2021
Hauteur 121 m
Diamètre 8,4 m
Masse au décollage 3 000 tonnes
Étage(s) 2
Base(s) de lancement LC-39, Centre spatial Kennedy
Charge utile
Orbite basse Bloc 1 : 95 tonnes
Bloc 2 : 130 tonnes
Orbite lunaire Bloc 1 : 26 tonnes
Bloc 1B : 37 tonnes
Orbite héliocentrique Bloc 2 : 45 tonnes
Motorisation
Ergols LOX/LH2
Propulseurs d'appoint 2 SSRB (5 segments)
1er étage 4 RS-25 D/E
2e étage Block 1 : 1 RL-10B2
Autres versions : 4 x RL-10
Missions
Missions lunaires avec équipage.
Missions robotiques interplanétaires lourdes.

Le Space Launch System ou SLS est un lanceur spatial lourd américain développé par la NASA depuis 2011 et dont le premier vol est planifié pour 2021. Les caractéristiques techniques du lanceur sont très proches de celles de l'Ares V abandonné après l'arrêt du programme Constellation. Comme celui-ci, plusieurs de ses composants clés sont dérivés de ceux de la navette spatiale américaine : les propulseurs d'appoint, la structure du premier étage et les moteurs-fusées RS-25 qui l'équipent. Le SLS doit réaliser des vols habités vers des astéroïdes, la Lune, les points de Lagrange et à terme lancer des missions vers la planète Mars envisagées à l'horizon 2035. Trois versions devaient être développées avec une capacité de mise en orbite basse s'échelonnant entre 70 tonnes et 130 tonnes.

Historique[modifier | modifier le code]

Le Space Launch System est annoncé le par Charles F. Bolden, administrateur de la NASA. Ce lanceur lourd (70 tonnes en orbite basse pour la version la moins puissante) prend la suite du projet du lanceur Ares V dont le développement a été abandonné à la suite de l'arrêt du programme Constellation qui devait permettre le retour de l'homme sur la Lune vers l'horizon 2020. Depuis, il a été modifié : deux propulseurs d'appoint dérivant de ceux de la navette spatiale américaine ont été ajoutés pour accroître la poussée au décollage. Son premier vol d'essai est planifié pour 2021. Un autre lanceur SLS a été imaginé, un lanceur cargo dont la conception dérive d'Ares V. S'il est un jour bâti, ce serait le plus grand lanceur jamais construit.

Le 31 juillet 2013, une première évaluation a validé le concept du SLS, permettant au projet de passer de la phase de conception à la phase de réalisation[1].

Début novembre 2013, William Gerstenmaier, administrateur adjoint de la NASA chargé de l'exploration spatiale habitée, annonce que le SLS est fini à 70 %[2].

Le 9 janvier 2015, la NASA a effectué le premier test d'un moteur RS-25 sur banc d'essais durant 500 secondes.

En raison des retards et des dépassements de budgets importants ainsi que du coût d'exploitation attendu non compétitif avec les alternatives disponibles ou attendues sur le marché des lanceurs, le 13 mars 2019, Jim Bridenstine a annoncé devant le Comité sénatorial américain du commerce, des sciences et des transports, que la NASA considérait désormais le recours à des lanceurs privés pour l'envoi de la capsule Orion ainsi que pour la construction de la Lunar Orbital Platform-Gateway[3]. En plus, lundi 11 mars 2019, le président Donald Trump a rendu publique sa demande de budget pour 2020. Le document propose une réduction du budget global de la NASA de 2 %, soit 2,1 milliards de dollars. Le développement de la deuxième version plus puissante de SLS (Bloc 1B et 2) serait annulé ce qui enlèverait encore plus à l'intérêt de poursuivre le développement du SLS[3].

Objectifs[modifier | modifier le code]

L'objectif initial du SLS est de placer en orbite le nouveau vaisseau spatial Orion, que la NASA a développé pour transporter des équipages au-delà de l'orbite terrestre basse. Ce devrait être l'objectif de son premier vol en 2021. Ce vaisseau devrait permettre des missions vers la Lune, des astéroïdes et à terme doit lancer les différents modules permettant une mission habitée sur le sol martien[4]. Il pourrait aussi servir au lancement de potentielles missions de retour d'échantillons d'Europe ou d'Encelade, Deep Space Habitat, Skylab II, missions pour le département de la Défense des États-Unis (DoD), charges utiles commerciales, télescope monolithique ATLAST (en), voire des missions vers le Soleil et Uranus.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Les trois versions du lanceur SLS.

Quatre versions du lanceur ont été envisagées, dont trois ont été retenues : le Bloc 0 (annulé) puis les Blocs I, IB et II. Les trois versions utilisent un premier étage identique : celui-ci est propulsé par quatre RS-25D/E. Un cinquième moteur avait été initialement envisagé pour le Block II mais cette solution n'a pas été retenue.

Le lanceur SLS, avec une masse de 3 000 tonnes et une hauteur de 121 mètres est comparable au lanceur Saturn V (respectivement 3 038 tonnes et 110 mètres). Sa capacité de mise en orbite basse est de 130 tonnes, proche du record de 140 tonnes de Saturn V. Le diamètre du corps central est de 8,4 mètres. Il comporte deux étages cryotechniques et deux propulseurs d'appoint à propergol solide.

Le Bloc I du lanceur comporte un premier étage cryotechnique (c'est-à-dire dont les moteurs brûlent un mélange hydrogène/oxygène) propulsé par quatre moteurs RS-25D/E dérivés des moteurs SSME de la navette (RS-24). Il a une masse à vide de 85 270 kg et une masse maximale de 979 452 kg. D'une poussée au décollage de 7 440 kN (environ 744 tonnes), son impulsion spécifique est de 363 secondes au niveau de la mer et de 452 secondes dans le vide. Le deuxième étage (ICPS), également cryotechnique, est propulsé par un moteur RL-10B2. Long de 13,7 m et d'un diamètre de 5 m, sa masse à vide est de 3 490 kg et peut atteindre les 30 710 kg (masse maximale). Développant une poussée de 110,1 kN, l'étage fonctionne durant 1 225 secondes et l'impulsion spécifique de son moteur est de 462 secondes. Le corps central devrait être construit par Boeing[5].

L'étage supérieur sera constitué par l'Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS, pour « Étage de Propulsion Cryogénique Provisoire ») pour le Bloc I et l'Exploration Upper Stage (EUS) pour les Blocs IB et II.

Le lanceur peut placer en orbite basse une charge utile de 95 tonnes ; les évolutions envisagées permettraient de porter la charge utile à 130 tonnes[6].

Le coût du projet est estimé à 35 milliards de dollars américains[7].

La NASA prévoit, en juillet 2017, deux plateformes de lancement pour le transport des SLS du bâtiment d'assemblage de véhicules au complexe de lancement 39B et soutenir le lancement de ces lanceurs[8].

Caractéristiques et performances des lanceurs lourds développés durant la décennie 2010[9],[10],[11],[12] ,[13] ,[14] ,[15],[16],[17].
Charge utile
Lanceur Premier vol Masse Hauteur Poussée Orbite basse Orbite GTO Autre caractéristique
Drapeau des États-Unis Space Launch System (Bloc I) 2021 2 660 t 98 m 39 840 kN 70 t
Drapeau des États-Unis Falcon Heavy (sans récupération) 2018 1 421 t 70 m 22 819 kN 64 t 27 t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-Unis New Glenn 2021 82,3 m 17 500 kN 45 t 13 t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-Unis Vulcan (441) 2021 566 t 57,2 m 10 500 kN 27,5 t 13,3 t
Drapeau de l’Union européenne Ariane 6 (64) 2020 860 t 63 m 10 775 kN 21,6 t 11,5 t
Drapeau du Japon H3 (24L) 2020 609 t 63 m 9 683 kN 6,5 t
Drapeau des États-Unis OmegA (Heavy) 2021 60 m 10,1 t
Drapeau des États-Unis Falcon 9 (bloc 5 sans récupération) 2018 549 t 70 m 7 607 kN 22,8 t 8,3 t Premier étage réutilisable
Drapeau de la République populaire de Chine Longue Marche 5 2016 867 t 57 m 10 460 kN 23 t 13 t
Drapeau des États-Unis Starship (SpaceX) 2020 1 320 t 50 m 12 000 kN 150 t Entièrement réutilisable


Configurations[modifier | modifier le code]

En , la NASA a annoncé avoir terminé la conception du lanceur, lui permettant ainsi de commencer la fabrication des premiers éléments le constituant[18].

Premier étage[modifier | modifier le code]

Le premier étage (Core stage) est fourni par Boeing et dérive du réservoir externe de la navette spatiale américaine. Il a une longueur de 60 mètres pour un diamètre de 8,4 mètres. Les deux réservoirs de l'étage peuvent contenir 2 763 m3 d'hydrogène et d'oxygène liquide. L'étage est propulsé par quatre moteurs RS-25E (« E » pour « Expendable », signifiant « jetable »). Ces moteurs sont fournis par la société Aerojet Rocketdyne. Il s'agit d'une version modernisée des SSME de la navette spatiale américaine. Cette modernisation comprend un nouveau contrôleur, une meilleure isolation de la tuyère et une augmentation de la poussée (poussée de 1 860 kN contre 1 760 kN pour la navette), soit environ 186 tonnes contre 176. Ils sont également « optimisés » pour un usage unique, et sont donc plus légers et moins chers à produire que les SSME d'origine.

L'étage est construit dans le centre d'assemblage de Michoud et reprend la couleur orange du réservoir externe de la navette spatiale américaine (il s'agit de la couleur de la mousse isolante, l'absence de peinture permet à la NASA de réduire le poids de l'étage et de réaliser des économies). Cet étage sera commun aux différentes versions du SLS.

Propulseurs d'appoint[modifier | modifier le code]

Le lanceur comporte par ailleurs deux propulseurs d'appoint à propergol solide à cinq segments, directement dérivés des Solid Rocket Boosters (SRB) de la navette spatiale, qui n'avaient eux que quatre segments. Des études prévoient leur remplacement dans le cadre d'une évolution du lanceur par des propulseurs d'appoint à ergols liquides, afin d'améliorer la poussée produite. La poussée au décollage est de deux fois 1 600 tonnes. Fabriqués par Northrop Grumman Innovation Systems, ces derniers ne disposeront plus de parachutes de récupération et ne seront donc pas réutilisables.

Second étage[modifier | modifier le code]

Le SLS utilise selon les versions deux étages supérieurs différents :

  • Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), dérivé du second étage du lanceur Delta IV, est installé sur la version bloc 1 du SLS. Il est propulsé par un unique moteur-fusée à ergols liquides RL-10B2, brûlant un mélange d'hydrogène liquide et d'oxygène liquide.
  • Exploration Upper Stage (EUS) est un nouvel étage développé pour le lanceur. Il équipe les version bloc 1B et bloc 2 du SLS. Il est propulsé par 4 RL-10B2.

Missions envisagées[modifier | modifier le code]

Le lanceur SLS joue un rôle clé dans la réalisation du programme d'exploration habité de Mars et la plupart des missions qui doivent le préparer dans le cadre de la stratégie flexible définie en 2010 par la NASA. Ces missions seront réalisées grâce au Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G), une station orbitale lunaire ainsi que du Deep Space Transport (DST), le transporter entre le Lunar Orbital Platform-Gateway et Mars. Les missions sont séparées en 3 phases. La phase 1 (de EM-1 à EM-5) permettra la construction du Lunar Orbital Platform-Gateway. La phase 2 (EM-6 à EM-9) sera pour la construction du DST ainsi que ses tests. La phase 3 (EM-10 et EM-11) représente les missions dans le système martien (incluant Phobos et Déimos).

Projets de missions du lanceur SLS liées au programme spatial habité (màj août 2019)[19],[20]
Mission Code mission Date Lanceur Charge utile Description mission (s)
Artemis-1 EM-1 2021 SLS bloc I Orion Mission dans l'espace cislunaire sans équipage, déploiement de 13 CubeSats. Vol de 25 jours environ.
Artemis-2 EM-2 2022-2023 SLS bloc I Orion et module électrique du LOP-G Mission cislunaire avec équipage (2). Entre 8 et 21 jours. Livraison du premier module du Lunar Orbital Platform-Gateway, le module électrique.
Artemis-3 EM-3 2024 SLS bloc I Orion et module d'habitation du LOP-G Mission avec équipage sur la Lune (2 - homme et femme). Entre 16 et 26 jours. Livraison du module d'habitation vers le Lunar Orbital Platform-Gateway.
Exploration Mission 4 EM-4 2025 SLS bloc IB Orion et module logistique du LOP-G Mission cislunaire avec équipage (4). Entre 26 et 42 jours. Livraison du module logistique vers le Lunar Orbital Platform-Gateway.
Exploration Mission 5 EM-5 2026 SLS bloc IB Orion et sas du LOP-G Mission cislunaire avec équipage (4). Entre 26 et 42 jours. Livraison du sas vers le Lunar Orbital Platform-Gateway.
Exploration Mission 6 EM-6 2027 SLS bloc IB Cargo DST Mission cislunaire sans équipage. Livraison du Deep Space Transport (DST) vers le Lunar Orbital Platform-Gateway.
Exploration Mission 7 EM-7 2027 SLS bloc IB Orion et module logistique du DST/LOP-G Mission cislunaire avec équipage (4). Entre 191 et 221 jours. Premier test du Deep Space Transport (DST).
Exploration Mission 8 EM-8 2028 SLS bloc IB Cargo Logistique et carburant pour DST Mission cislunaire sans équipage. Livraison de logistique et carburant pour le Deep Space Transport (DST).
Exploration Mission 9 EM-9 2029 SLS bloc II Orion Mission cislunaire avec équipage (4). Entre 300 et 400 jours. Tests avancés du Deep Space Transport (DST) en préparation pour une mission vers Mars.
Exploration Mission 10 EM-10 2030+ SLS bloc II Cargo Logistique et carburant pour DST/LOP-G Mission cislunaire sans équipage. Livraison de logistique et carburant pour le Deep Space Transport (DST) et le Lunar Orbital Platform-Gateway.
Exploration Mission 11 EM-11 2030+ SLS bloc II Orion Mission cislunaire puis interplanétaire avec équipage (4). Autour de 1 000 jours. Détachement et lancement du Deep Space Transport (DST) pour Mars.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Brooke Boen, « Space Launch System Program PDR: Answers to the Acronym »,
  2. http://sciencesetavenir.nouvelobs.com/sciences/20131112.AFP1834/le-premier-vol-du-vaisseau-spatial-orion-prevu-pour-septembre-2014.html
  3. a et b Amy Thompson, « NASA's Supersize Space Launch System Might Be Doomed », Wired,‎ (ISSN 1059-1028, lire en ligne, consulté le 15 mars 2019)
  4. « Orion réussit son premier vol », Le Point.fr,‎ .
  5. « Boeing obtient 2 milliards pour développer le corps central de la fusée la plus puissante du monde », L'Usine Nouvelle.com,‎ .
  6. « La Nasa dévoile le futur lanceur lourd SLS », Air et Cosmos, no 2279,‎ , p. 7 (ISSN 1240-3113).
  7. « La NASA dévoile une nouvelle fusée pour l'exploration habitée lointaine », Le Monde,‎ , p. 7 (lire en ligne).
  8. (en) Jeff Foust, « NASA seeking proposals for second mobile launch platform », sur /spacenews.com, (consulté le 9 juillet 201).
  9. (en) Patric Blau, « Long March 5 Launch Vehicle », sur Spaceflight101.com (consulté le 3 novembre 2016).
  10. (en) Norbert Brügge, « SLS », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  11. (en) Norbert Brügge, « NGLS Vulcan », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  12. (en) Norbert Brügge, « Falcon-9 Heavy », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  13. (en) Norbert Brügge, « H-3 NGLV », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  14. (en) Norbert Brügge, « Ariane NGL », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  15. (en) Norbert Brügge, « B.O. New Glenn », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  16. Stefan Barensky, « Bezos et Musk : Course au gigantisme », Aerospatium,
  17. (en) Ed Kyle, « Orbital ATK Next Generation Launch », sur Space Launch Report,
  18. (en) Lee Mohon, « Space Launch System (SLS) Overview », sur NASA (consulté le 30 janvier 2016).
  19. (en-US) « NASA finally sets goals, missions for SLS – eyes multi-step plan to Mars – NASASpaceFlight.com », sur www.nasaspaceflight.com (consulté le 4 janvier 2018)
  20. (en-US) « SLS EM-1 & -2 launch dates realign; EM-3 gains notional mission outline – NASASpaceFlight.com », sur www.nasaspaceflight.com (consulté le 4 janvier 2018)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]