Véhicule de lancement

Un lanceur ou une fusée porteuse est un véhicule propulsé par fusée utilisé pour transporter une charge utile de la surface de la Terre vers l’ espace , généralement vers l’Orbite terrestre ou au- delà . Un système de lancement comprend le véhicule de lancement , la rampe de lancement , les systèmes d’assemblage et de ravitaillement du véhicule, la sécurité du champ de tir et d’autres infrastructures connexes. ^{[1] [ non vérifié dans le corps ]}

Comparaison des lanceurs. Afficher les masses de charge utile à LEO , GTO , TLI et MTO Le Soyouz TMA-5 russe décolle du cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan en direction de la Station spatiale internationale

Les lanceurs orbitaux peuvent être regroupés en fonction de nombreux facteurs différents, notamment la masse de la charge utile , bien que les prix soient une préoccupation majeure pour certains utilisateurs. La plupart des lanceurs ont été développés par ou pour des programmes spatiaux nationaux , avec un prestige national considérable attaché aux réalisations des vols spatiaux. Les charges utiles comprennent des engins spatiaux avec équipage , des satellites , des engins spatiaux robotiques , des sondes scientifiques, des atterrisseurs, des rovers et bien d’autres.

Les vols spatiaux orbitaux sont difficiles et coûteux, les progrès étant limités par la technologie sous-jacente autant que par des facteurs humains et sociétaux.

Masse en orbite

Les lanceurs sont classés par la NASA selon leur capacité de charge utile en Orbite terrestre basse : ^[2]

• Lanceur à petite portance : < 2 000 kilogrammes (4 400 lb) – par exemple Vega ^[3]
• Lanceur moyen : 2 000 à 20 000 kilogrammes (4 400 à 44 100 lb) – par exemple Soyouz ST ^[4]
• Lanceur lourd : > 20 000 à 50 000 kilogrammes (44 000 à 110 000 lb) – ex. Ariane 5 ^[4]
• Véhicule de transport super-lourd : > 50 000 kilogrammes (110 000 lb) – par exemple Saturn V ^[5]

Les fusées-sondes sont similaires aux lanceurs à petite portance, mais elles sont généralement encore plus petites et ne placent pas de charges utiles en orbite. Une fusée-sonde SS-520 modifiée a été utilisée pour placer une charge utile de 4 kilogrammes ( TRICOM-1R ) en orbite en 2018. ^[6]

informations générales

Le vol spatial orbital nécessite qu’une charge utile de satellite ou d’ engin spatial soit accélérée à une vitesse très élevée. Dans le vide de l’espace, les forces de réaction doivent être fournies par l’éjection de masse, ce qui donne l’ équation de la fusée . La physique des vols spatiaux est telle que des étages de fusée sont généralement nécessaires pour atteindre l’orbite souhaitée.

Les lanceurs consommables sont conçus pour un usage unique, avec des propulseurs qui se séparent généralement de leur charge utile et se désintègrent lors de la Rentrée atmosphérique ou au contact du sol. En revanche, les boosters de lanceurs réutilisables sont conçus pour être récupérés intacts et relancés. Le Falcon 9 est un exemple de Lanceur réutilisable. ^[7]

Par exemple, l’ Agence spatiale européenne est responsable d’ Ariane V et la United Launch Alliance fabrique et lance les fusées Delta IV et Atlas V.

Emplacements des plateformes de lancement

Les rampes de lancement peuvent être situées sur terre ( port spatial ), sur une plate-forme océanique fixe ( San Marco ), sur une plate-forme océanique mobile ( Sea Launch ) et sur un sous- marin . Les lanceurs peuvent également être lancés depuis les airs .

Régimes de vol

Un lanceur commencera avec sa charge utile à un endroit sur la surface de la Terre. Pour atteindre l’orbite, le véhicule doit se déplacer verticalement pour quitter l’ atmosphère et horizontalement pour éviter de recontacter le sol. La vitesse requise varie en fonction de l’orbite mais sera toujours extrême par rapport aux vitesses rencontrées dans la vie normale.

Les lanceurs offrent divers degrés de performance. Par exemple, un satellite à destination de l’ orbite géostationnaire (GEO) peut être soit directement inséré par l’ étage supérieur du lanceur, soit lancé sur une orbite de transfert géostationnaire (GTO). Une insertion directe impose de plus grandes exigences au lanceur, tandis que GTO est plus exigeant vis-à-vis du vaisseau spatial. Une fois en orbite, les étages supérieurs des lanceurs et les satellites peuvent avoir des capacités qui se chevauchent, bien que les étages supérieurs aient tendance à avoir des durées de vie orbitales mesurées en heures ou en jours, tandis que les engins spatiaux peuvent durer des décennies.

Lancement distribué

Le lancement distribué implique la réalisation d’un objectif avec plusieurs lancements d’engins spatiaux. Un grand vaisseau spatial tel que la Station spatiale internationale peut être construit en assemblant des modules en orbite, ou en effectuant un Transfert de propulseur dans l’espace pour augmenter considérablement les capacités Delta-V d’un véhicule cislunaire ou spatial lointain . Le lancement distribué permet des missions spatiales qui ne sont pas possibles avec des architectures de lancement unique. ^[8]

Les architectures de mission pour le lancement distribué ont été explorées dans les années 2000 ^[9] et les lanceurs avec une capacité de lancement distribué intégrée intégrée ont commencé le développement en 2017 avec la conception du Starship . L’architecture de lancement standard de Starship consiste à ravitailler le vaisseau spatial en Orbite terrestre basse pour permettre à l’engin d’envoyer des charges utiles de masse élevée sur des missions beaucoup plus énergiques . ^[dix]

Retour au site de lancement

Après 1980, mais avant les années 2010, deux lanceurs orbitaux ont développé la capacité de revenir au site de lancement (RTLS). La navette spatiale américaine – avec l’un de ses modes d’abandon ^{[11] [12]} – et le Bourane soviétique ^[13] avaient une capacité conçue pour renvoyer une partie du lanceur sur le site de lancement via le mécanisme de atterrissage de la partie spatiale du lanceur. Dans les deux cas, la structure de poussée principale du véhicule et le grand réservoir de propulseur étaient consommables, comme cela avait été la procédure standard pour tous les lanceurs orbitaux pilotés avant cette date. Les deux ont ensuite été démontrés lors de vols nominaux orbitaux réels, bien que les deux aient également eu un mode d’abandon lors du lancement qui pourrait éventuellement permettre à l’équipage d’atterrir l’avion spatial après un lancement non nominal.

Dans les années 2000, SpaceX et Blue Origin ont développé en privé un ensemble de technologies pour prendre en charge l’atterrissage vertical de l’étage d’appoint d’un lanceur. Après 2010, SpaceX a entrepris un programme de développement pour acquérir la capacité de ramener et d’atterrir verticalement une partie du lanceur orbital Falcon 9 : le premier étage . Le premier atterrissage réussi a eu lieu en décembre 2015, ^[14] depuis lors, plusieurs étages de fusées supplémentaires ont atterri soit sur une aire d’ atterrissage adjacente au site de lancement, soit sur une plate-forme d’atterrissage.en mer, à une certaine distance du site de lancement. ^[15] Le Falcon Heavy est également conçu pour réutiliser les trois cœurs composant son premier étage. Lors de son premier vol en février 2018, les deux noyaux extérieurs sont revenus avec succès sur les plateformes d’atterrissage du site de lancement tandis que le noyau central ciblait la plate-forme d’atterrissage en mer mais n’a pas réussi à atterrir dessus. ^[16]

Blue Origin a développé des technologies similaires pour ramener et atterrir son New Shepard suborbital , et a démontré avec succès son retour en 2015, et a réutilisé avec succès le même booster lors d’un deuxième vol suborbital en janvier 2016. ^[17] En octobre 2016, Blue avait revolé et atterri avec succès, ce même lanceur cinq fois au total. ^[18] Il faut cependant noter que les trajectoires de lancement des deux véhicules sont très différentes, le New Shepard montant et descendant tout droit, tandis que le Falcon 9 doit annuler une vitesse horizontale substantielle et revenir d’une distance significative vers l’aval.

Blue Origin et SpaceX ont également des lanceurs réutilisables supplémentaires en cours de développement. Blue développe le premier étage du New Glenn LV orbital pour qu’il soit réutilisable, avec un premier vol prévu au plus tôt en 2020. ^[19] SpaceX a un nouveau lanceur super lourd en cours de développement pour des missions dans l’espace interplanétaire . La fusée Big Falcon (BFR) est conçue pour prendre en charge le RTLS, l’atterrissage vertical et la réutilisation complète de l’ étage d’appoint et du deuxième étage/grand vaisseau spatial intégré qui sont conçus pour être utilisés avec le BFR. ^[20] Le premier lancement est prévu au début des années 2020.

Voir également

• Portail des vols spatiaux

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• NouvelEspace

Références

1. ^ Voir par exemple: “NASA Kills ‘Wounded’ Launch System Upgrade at KSC” . La Floride aujourd’hui. Archivé de l’original le 13/10/2002.
2. ^ Feuilles de route de la technologie spatiale de la NASA – Systèmes de propulsion de lancement, p.11 : “Petit : charges utiles 0-2 t, Moyen : charges utiles 2-20 t, Lourd : charges utiles 20-50 t, Super lourd : charges utiles > 50 t”
3. ^ “Services de lancement – jalons” . Arianespace . Récupéré le 19 août 2014 .
4. ^ ^{un b} “Bienvenue en Guyane française” (PDF) . arianespace.com . Arianespace. Archivé de l’original (PDF) le 23 septembre 2015 . Récupéré le 19 août 2014 .
5. ^ Rapport final de la HSF : à la recherche d’un programme de vols spatiaux habités digne d’une grande nation , octobre 2009, examen du comité américain des plans de vols spatiaux habités , p. 64-66 : “5.2.1 Le besoin de levage lourd … nécessite un lanceur “super lourd” … portée de 25 à 40 mt, fixant une limite inférieure théorique à la taille du super lourd véhicule de lancement si le ravitaillement est disponible … cela favorise fortement une capacité minimale de transport lourd d’environ 50 mt … ”
6. ^ “SS-520” . space.skyrocket.de . Récupéré le 02/06/2020 .
7. ^ Lindsey, Clark (28 mars 2013). “SpaceX se dirige rapidement vers la première étape du fly-back” . Montre NewSpace . Récupéré le 29 mars 2013 .
8. ^ Kutter, Bernard; Monda, Éric; Wenner, Chauncey; Rhys, Noé (2015). Lancement distribué – Activation des missions Beyond LEO (PDF) . AIAA 2015. Institut américain d’aéronautique et d’astronautique . Récupéré le 23 mars 2018 .
9. ^ Chung, Victoria I.; Crues, Edwin Z.; Blum, Mike G.; Alofs, Cathy (2007). Une simulation de lancement et d’ascension Orion / Ares I – Un segment de la simulation d’exploration spatiale distribuée (DSES) (PDF) . AIAA 2007. Institut américain d’aéronautique et d’astronautique . Récupéré le 23 mars 2018 .
10. ^ Foust, Jeff (29 septembre 2017). “Musk dévoile une version révisée du système de lancement interplanétaire géant” . Nouvelles de l’espace . Récupéré le 23 mars 2018 .
11. ^ “Retour au site de lancement” . NASA.gov . Récupéré le 4 octobre 2016 .
12. ^ “Abandon de l’évolution de la navette spatiale” (PDF) . ntrs.nasa.gov . Récupéré le 4 octobre 2016 .
13. ^ Handwerk, Brian (12 avril 2016). “La navette spatiale soviétique oubliée pourrait voler toute seule” . National géographique . Société géographique nationale . Récupéré le 4 octobre 2016 .
14. ^ Newcomb, Alyssa; Dooley, Erin (21 décembre 2015). “L’atterrissage historique de la fusée SpaceX est un succès” . Récupéré le 4 octobre 2016 .
15. ^ Étincelles, Daniel (17 août 2016). “SpaceX Lands 6th Rocket, se rapproche de la réutilisabilité” . Los Motley Fool . Récupéré le 27 février 2017 .
16. ^ Gebhardt, Chris (5 février 2018). “SpaceX lance avec succès Falcon Heavy lors d’un lancement de démonstration depuis KSC – NASASpaceFlight.com” . NASASpaceFlight.com . Consulté le 23 février 2018 .
17. ^ Foust, Jeff (22 janvier 2016). “Blue Origin renvoie le véhicule suborbital New Shepard” . Nouvelles de l’espace . Récupéré le 1er novembre 2017 .
18. ^ Foust, Jeff (5 octobre 2016). “lue Origin teste avec succès le système d’abandon de New Shepard” . Nouvelles de l’espace . Récupéré le 8 octobre 2016 .
19. ^ Bergin, Chris (12 septembre 2016). “Blue Origin présente le New Glenn orbital LV” . NASASpaceFlight.com . Récupéré le 8 octobre 2016 .
20. ^ Foust, Jeff (15 octobre 2017). “Musk offre plus de détails techniques sur le système BFR – SpaceNews.com” . SpaceNews.com . Consulté le 23 février 2018 .

Liens externes

• Timelapse capturé à partir d’un satellite d’une fusée transportant 35 satellites