La NASA a choisi son futur lanceur lourd

Les Navettes spatiales bientôt pièces de musées, les États-Unis seront incapables d’envoyer des lourdes charges utiles, nécessaire pour mener à bien des missions ambitieuses. Si la NASA s’est déjà retrouvée sans lanceurs pendant une période de transition un nouveau programme succédant toujours à l’arrêt d’un autre, celle d’aujourd’hui diffère car tous les plans pour succéder à la Navette ont connu de sérieuses difficultés. Le 8 juillet 2011 alors que la dernière navette Atlantis STS-135 aura décollé, la NASA dévoilera son futur lanceur lourd et entend clore la mettre fin à la période de turbulences consécutive à l’annonce de mise à la retraite des navette en 2004. Il était temps.



MAJ: Le 7 juillet, l'administratrice adjointe de la  NASA Lori Garver a déclaré qu'une nouvelle étude interne des coûts du SLS avait été lancée et que l'annonce finale interviendrait "à la fin de l'été".

Vue d'artiste du Space Launch System (mise à jour du 14 septembre 2011) source NASA

Au delà des dénominations successives, un lanceur intrinsèquement nécessaire pour les futures ambitions de l’agence

Avec la navette, l’Amérique se cantonnait à l’orbite terrestre et pouvait embarquer 25 tonnes de charge utile en orbite basse et devint une clé de voûte de l’assemblage de l’ISS.

En 2004, la Vision for Space Exploration enjoignait la NASA d’envoyer des Hommes au delà de la banlieue terrestre et donc comme nécessité le développement d’une fusée capable de véhiculer les nouvelles ambitions de l’Amérique.

 Pour une charge utile classique, le ratio entre carburant nécessaire et charge utile disponible varie selon la distance à parcourir. À titre d’exemple Ariane 5 peut acheminer le cargo de ravitaillement européen ATV d’une masse de 20 tonnes sur l’orbite de la Station Spatiale Internationales (ISS), 350 km d’altitude mais elle ne peut envoyer que 3 tonnes de la sonde Rosetta à destination de la comète Tchourioumov-Guerassimenko distant de 191 millions de kilomètres de la Terre (1,28 Unité Astronomique). Or les missions habitées au-delà de l’orbite terrestre présentent l’inconvénient d’envoyer de lourdes charges utiles vers des destinations lointaines.

Envisageant la Lune et désormais un astéroïde et demain mars, le vol habité américain a besoin d’une fusée capable d’emporter une charge utile de 100 tonnes en orbite basse (jusqu’à 2000 km d’altitude). 

NDLR: D’après le Review of United States Human Space Flight Plans Committee (2009) dit «Comité Augustine» est lanceur lourd (Heavy Lift Launch Vehicle) toute fusée capable de placer plus de 20 tonnes sur orbite basse.

Le «Senate Launch System», un lanceur dans le débat politique

Avant d’être dénommée Space Launch System, le lanceur lourd de la NASA a changé de nom à maintes reprises. 

Lors de l’annonce du retour sur la Lune (Vision for Space Exploration, 2004) ladite fusée fut dénommée comme Cargo Launch Vehicle. En 2006, le nom d’Ares V lui donna corps et l’inscrivit dans la lignée du programme “Moon, mars and Beyond” (Ares, Dieu de la guerre grec, symbolisé par Mars). Lors du comité Augustine et de l’élaboration du budget 2011 (2011FY) il fut dénommé Heavy Launch System. Temporairement dénommé Space Launch System la NASA pourrait dévoiler le 8 juillet son nouveau nom de baptême même si le panel des références mythologiques commence à s’épuiser.

Au delà des configurations techniques assez proches, ces différentes appellations désignent un même vecteur. Ces changements de nom de baptême relèvent davantage du temps politique et de ses césures car chaque appellation renvoyant à son créateur, il peut être opportun pour un successeur de s’en défaire pour marquer sa différence. Pensant lier les administrations futures par ses engagements dans le retour sur la Lune, les Républicains déchantèrent lorsque, contraint à la maîtrise de la dépense publique, Barack Obama annula programme jugé dispendieux et en retard.

L’élaboration du budget 2011 fut l’occasion de vifs échanges entre le Congrès Républicain et la Maison Blanche démocrate met en exergue les clivages politiques autour du sujet et de l’intérêt des partis à encourager le spatial. 

La critique facile, les républicains accusèrent les démocrates de saborder le spatial américain au nom de la baisse des démocrates en baisse dans les Space States (cf. Carte ci-dessous).

En dépit de l’aura de Kennedy avec le programme Apollo, le spatial n’est plus aussi éléctoralement porteur pour les démocrates qu’il l’est pour les républicains. Toutefois, l’argument relève davantage de  l’affrontement politique général car le Sénateur de Floride, Bill Nelson (démocrate) est un ardent défenseur du spatial américain et a usé de son influence pour contraindre le Président Obama à la reculade.

Si bien qu’en gage d’assurance, le Président a plusieurs fois rappelé son souhait de doter l’agence d’un lanceur lourd, d’abord en annonçant l’octroi de 6 milliards à cette fin en janvier 2010 puis lors d’un discours au Kennedy Space Center, Floride le 29 avril 2011.

Nonobstant les remaniements, le lanceur lourd demeure un besoin prioritaire pour l’agence, si bien qu’Ares V à peine enterré, son fossoyeur le Comité Augustine appelait de ses voeux le développement d’un lanceur lourd (p.65 Rapport dudit Comité).

Le choix du réemploi des composant techniques dictés par l’urgence 

Acté politiquement, il appartenait aux équipes de la NASA de définir l’architecture du lanceur. Dévoilée le 8 juillet 2011, elle fera la part belle à la continuité mais envisage dès à présent les améliorations futures à lui apporter. Les équipes de la NASA ont accueilli favorablement le vote du NASA 2010 Authorization Act lui enjoignant de développer un lanceur lourd mais ont jugé irréalisable l’échéance du premier vol en 2016.

Design de référence du Space Launch System

Si le constructeur retenu ne sera pas forcément connu lors de l’annonce, Nasa Space Flight.com affirme de source sûres que Boeing en serait le maître d’œuvre et la NASA maître d’ouvrage. Le montage contractuel retenu s’inscrit la tradition des grands projets de la NASA où celle-ci, en tant que commanditaire défini le cahier des charges qu’une entreprise sélectionnée exécute pour son compte (à la différence des contrats de prestations de service de COTS ou CCDev). 

Précédemment évoqué ici, la NASA a tranché en faveur d’un lanceur lourd dérivé de la navette (Shuttle Derived Heavy Lift Launch Vehicle) afin d’en réutiliser de nombreux éléments. Toutefois, elle tourne définitivement le dos aux propositions dites «en faisceau» tendant à placer une charge utile motorisée en lieu et place de la navette sur le duo Réservoir Externe (ET) et ses boosters. Si Ares V prônait l’adaptation de composants existants, le SLS va plus loin respecte les recommandations du Nasa 2010 Authorization Act lui enjoignant d’utiliser au maximum des composants existants et immédiatement disponibles.

Comparaison des composants techniques des lanceurs  Ares V et Space Launch System

Autrefois plébiscitée par l’administrateur de la NASA, Charles Bolden, la version intermédiaire à 70 tonnes est écartée pour tabler directement sur un lanceur d’une capacité de 130 tonnes en orbite basse.

Éléments essentiels, le lanceur lourd volera avec les moteurs actuels de la Navette. Dans un premier temps, ceux actuellement montés sur les navettes seront récupérés et remplacés par des moteurs factices pour l’exposition dans les musées. Par ce biais la NASA fait un gain de temps et d’argent et dispose de quatre jeux de blocs SSME (Space Shuttle Main Engine, 3 moteurs par bloc). Non récupérables les RS-25D seront ensuite par une version à usage unique et moins coûteuse, les RS-25E.

Les propulseurs d’appoint à poudre (Solid Rocket Booster) de la Navette sont également retenus pour équiper à court terme le lanceur mais la NASA garde un oeil attentif sur une évolution vers des propulseurs à moteur liquide (ex: hydrogène et oxygène). Conscient du caractère précaire de son statut de fournisseur, leur fabriquant actuel la société ATK a formulé des propositions d’amélioration des composés chimiques pour en augmenter l’efficacité de ses boosters.

Le corps central du SLS sera composé du réservoir externe de la navette pour un diamètre identique mais dans une version plus allongée. 

Le moteur du deuxième étage est le même que celui envisagé pour Ares V, le J-2X, il est dérivé du moteur J-2 qui propulsait le second étage de Saturn V. 

Une modification sensible tient à la place de la capsule emportant l’équipage : le Space Launch System emportera le module d’atterrissage et le Multi Purpose Crew Vehicle (Orion ressuscité) alors qu’Ares V n’emportait pas directement Orion (lancé par Ares I) mais l’injectait vers la Lune après s’y être amarré. 

Bien que le site de décollage n'ai pas été annoncé, il y a fort à parier que le Kennedy Space Center l'accueillera et c'est sur cette forte présomption que les équipes qui y travaillent ont entamé les études de compatibilité des crawlers, les transporteurs des navettes jusqu'au pas de tir.

Une fusée au secours de l’emploi post Navette 

Loin d’être uniquement motivée par des considération purement salariales, la rapidité avec laquelle le SLS fut développé et bientôt annoncé, démontre que cette question a pesé dans le débat entre réutilisation du matériel existant et développement de motorisations avant gardistes (comme le préconisait le Président dans son discours au KSC en avril 2010). 

Dire que le moral est assez bas dans l’industrie aérospatiale et à la NASA est assez bas est un euphémisme. Un vent de colère remonte depuis les centres de la NASA contre le manque de vision politique  à long terme. Après la dernière répétition en salle de lancement le 26 mai 2011 pour le vol STS 135 de ce 8 juillet, le directeur des lancements Mike Leinbach a exprimé à voix haute ces frustrations. 

Extraits : 

"La fin du programme des navettes est une chose difficile à avaler et nous sommes tous victimes d'une mauvaise politique de Washington DC, à la fois au niveau de la NASA et de la branche exécutive du gouvernement et elle affecte chacun d'entre nous - elle affecte la plupart d’entre vous - sévèrement. [...] Je suis gêné que nous n'ayons pas de meilleures directives venant de WashingtonDC. Tout au long de l'histoire du programme de vol spatial habité, nous avons toujours eu un autre programme de transition : de Mercury à Gemini, et d’Apollo à Apollo-Soyouz, puis à Skylab et ensuite à la navette - nous avons toujours eu quelque une transition vers autre chose."

"Et nous avons eu ça (Constellation, NDLR), et il a été annulé et maintenant nous n'avons rien, et j’en suis désolé. Franchement, en tant que manager senior à la NASA, je tiens à m'excuser auprès de vous tous. Je vous aime tous, je vous souhaite à tous le meilleur. Nous ferons face cette turbulence et lancer ce vol comme nous l’avons toujours fait, jouer le jeu jusqu’au dernier instant puis on aura terminé

Je voudrais juste vous souhaiter tout le meilleur, et encore une fois bonne chance à vous tous. Je vous remercie."

Les principaux écueils contre la politique spatiale actuelle ne sont pas tant dirigés contre les changements de relations entre la NASA et les nouvelles entreprises du spatial que contre le manque de directives politiques claires et du manque de visibilité à long terme. 

Grands perdants de l’annulation de Constellation, les salariés des industriels traditionnels et des centres de la NASA accueillent à bras ouverts un lanceur qui leur redonnera du travail. 

Le 26 mai dernier, attendant leurs préavis de licenciement de 60 jours, les salariés du Michoud Assembly Facility (lieu de construction du réservoir externe de la Navette par Lockeed Martin, Nouvelle Orléans) ont occupé leurs derniers jours à libérer les locaux. Mais Lockeed Martin leur a fait savoir que le licenciement n’était plus d’actualité et les rappelle au travail. Ils continueront à être payés jusqu’à ce que la NASA lui commande de nouveaux réservoirs externes. 

Un lanceur lourd pour aller où ?

Ayant convaincu les membres du Congrès de sa nécessité et bientôt réalité, le SLS ne dissimule pas l’absence d’objectifs tel qu’un astéroïde ou Mars. Le Président américain a beau “ espérer de voir cet objectif  (Mars) se réaliser de son vivant”, aucune feuille de route précise envisage un vol vers cette destination.

Cette approche contraste avec feu Constellation dont la feuille de route bien qu’irréaliste, était précise. Et parce que l’architecture du lanceur ne diffère que très peu d’Ares V il semble, qu’incapable de respecter les contraintes calendaire et budgétaire de Constellation, la NASA a réussi à en sauver une partie en se libérant de toute date butoir. Ne se fixant pas de feuille de route la NASA évite les critiques qui lui reprocheraient de pas s’y tenir.

Actuellement à la peine, il appartiendra au politique de se saisir de la question et d’en tirer profit. Bien qu’il en demeura libre on envisage les décideurs actuels ou futurs renoncer aux retombées politiques d’un vol vers un astéroïde ou Mars. Quant à la capsule MPCV (ex-Orion) l’agence a enfin trouvé le vecteur pour sauver son son protégé, véritable Range Rover futur de l’Amérique qui était orphelin depuis l’annulation de sa fusée initiale Ares I et éclipsé - bien que très différent - par la capsule low cost Dragon de SpaceX. 

Conclusion : 

En choisissant la 8 juillet (soit le jour du dernier décollage de la Navette Atlantis, vol STS-135) pour annoncer le futur lanceur lourd de l’Amérique, la NASA joue au dernier moment la carte de la transition et tente de montrer au dernier moment qu’elle ne tourne pas la page des Navettes sans en ouvrir une nouvelle. Maintenant que l’agence a donné des ailes à ses ambitions il lui incombe désormais de les préciser.

Maxime Puteaux