Le 21 juillet 2011, la sonde américaine Atlantis effectuait son dernier atterrissage, mettant ainsi fin au long et passionnant programme Space Transportation System. Pour un certain nombre de raisons techniques et économiques, il a été décidé d'arrêter l'exploitation du système de la navette spatiale. Néanmoins, l'idée d'un engin spatial réutilisable n'a pas été abandonnée. Actuellement, plusieurs projets similaires sont développés en même temps, et certains d'entre eux ont déjà réussi à montrer leur potentiel.
Le projet de vaisseau spatial réutilisable de la navette spatiale poursuivait plusieurs objectifs principaux. L'un des principaux était la réduction du coût du vol et de sa préparation. La possibilité d'une utilisation multiple du même navire offrait en théorie certains avantages. De plus, l'aspect technique caractéristique de l'ensemble du complexe a permis d'augmenter considérablement les dimensions et le poids admissibles de la charge utile. Une caractéristique unique de la STS était la capacité de ramener des engins spatiaux sur Terre à l'intérieur de sa soute.
Le dernier lancement de la sonde Altantis, le 8 juillet 2011 Photo de la NASA
Cependant, au cours de l'exploitation, il a été constaté que toutes les tâches n'étaient pas terminées. Ainsi, dans la pratique, la préparation du navire pour le vol s'est avérée trop longue et coûteuse - selon ces paramètres, le projet ne correspondait pas aux exigences initiales. Dans un certain nombre de cas, le vaisseau spatial réutilisable ne pourrait en principe pas remplacer les lanceurs "classiques". Enfin, l'obsolescence morale et physique progressive des équipements entraînait les risques les plus graves pour les équipages.
En conséquence, il a été décidé de mettre fin à l'exploitation du système de transport spatial. Le dernier 135e vol a eu lieu à l'été 2011. Quatre navires existants ont été radiés et transférés dans des musées comme inutiles. La conséquence la plus célèbre de telles décisions a été le fait que le programme spatial américain s'est retrouvé sans son propre vaisseau spatial habité pendant plusieurs années. Jusqu'à présent, les astronautes devaient entrer en orbite en utilisant la technologie russe.
De plus, la planète entière a été laissée sans systèmes réutilisables pour une durée indéterminée. Cependant, certaines mesures sont déjà prises. À ce jour, les entreprises américaines ont développé plusieurs projets d'engins spatiaux réutilisables d'un type ou d'un autre. Tous les nouveaux échantillons ont déjà, au moins, été retirés pour être testés. Dans un avenir prévisible, ils pourront également entrer en exploitation à part entière.
Boeing X-37
Le composant principal du complexe STS était un avion orbital. Ce concept est actuellement utilisé dans le projet X-37 de Boeing. À la fin des années 90, Boeing et la NASA ont commencé à étudier le sujet des engins spatiaux réutilisables capables d'être en orbite et de voler dans l'atmosphère. Au début de la dernière décennie, ces travaux ont conduit au démarrage du projet X-37. En 2006, un prototype d'un nouveau type a atteint les essais en vol avec un largage d'un avion porteur.
Boeing X-37B dans un carénage de lanceur. Photo de l'US Air Force
Le programme a intéressé l'US Air Force et, depuis 2006, a été mis en œuvre dans leur intérêt, bien qu'avec l'aide de la NASA. Selon les données officielles, l'Air Force souhaite se doter d'un avion orbital prometteur capable de lancer diverses cargaisons dans l'espace ou d'effectuer diverses expériences. Selon diverses estimations, le projet X-37B actuel peut également être utilisé dans d'autres missions, notamment celles liées à la reconnaissance ou au travail de combat à part entière.
Le premier vol spatial du vaisseau spatial X-37B a eu lieu en 2010. Fin avril, le lanceur Atlas V a lancé le véhicule sur une orbite prédéterminée, où il est resté pendant 224 jours. L'atterrissage "comme un avion" a eu lieu début décembre de la même année. En mars de l'année suivante, le deuxième vol a commencé, qui a duré jusqu'en juin 2012. En décembre, le lancement suivant a eu lieu et le troisième atterrissage n'a été effectué qu'en octobre 2014. De mai 2015 à mai 2017, l'expérimenté X-37B a effectué son quatrième vol. Le 7 septembre de l'année dernière, un autre vol d'essai a commencé. Quand il sera terminé, il n'est pas précisé.
Selon les quelques données officielles, le but des vols est d'étudier le travail des nouvelles technologies en orbite, ainsi que de mener diverses expériences. Même si les X-37B expérimentés résolvent des tâches militaires, le client et l'entrepreneur ne divulguent pas ces informations.
Dans sa forme actuelle, le produit Boeing X-37B est un avion-fusée d'apparence caractéristique. Il se distingue par un large fuselage et des avions à mi-surface. Un moteur de fusée est utilisé; le contrôle est effectué automatiquement ou par des commandes depuis le sol. Selon des données connues, un compartiment cargo d'une longueur supérieure à 2 m et d'un diamètre supérieur à 1 m est prévu dans le fuselage, pouvant accueillir jusqu'à 900 kg de charge utile.
À l'heure actuelle, le X-37B expérimenté est en orbite et résout les tâches assignées. On ne sait pas quand il reviendra sur Terre. Les informations sur l'avancement du projet pilote n'ont pas non plus été précisées. Apparemment, de nouveaux messages sur le développement le plus intéressant n'apparaîtront pas avant le prochain atterrissage du prototype.
SpaceDev / Chasseur de rêves de la Sierra Nevada
Une autre version de l'avion orbital est le vaisseau spatial Dream Chaser de SpaceDev. Ce projet a été développé depuis 2004 pour participer au programme de la NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), mais n'a pas pu passer la première étape de sélection. Cependant, la société de développement a rapidement accepté de coopérer avec United Launch Alliance, qui était prête à proposer son lanceur Atlas V. En 2008, SpaceDev est devenu une partie de la Sierra Nevada Corporation et a reçu peu de temps après un financement supplémentaire pour créer son avion. Plus tard, il y a eu un accord avec Lockheed Martin sur la construction conjointe d'équipements expérimentaux.
Avion orbital expérimenté Dream Chaser. Photo de la NASA
En octobre 2013, le prototype volant du Dream Chaser a été largué d'un hélicoptère porteur, après quoi il est passé à un vol plané et a effectué un atterrissage horizontal. Malgré la panne lors de l'atterrissage, le prototype a confirmé les caractéristiques de conception. À l'avenir, d'autres tests ont été effectués sur les stands. Sur la base de leurs résultats, le projet a été finalisé et en 2016, la construction d'un prototype pour les vols spatiaux a commencé. Au milieu de l'année dernière, la NASA, la Sierra Nevada et l'ULA ont signé un accord pour effectuer deux vols orbitaux en 2020-21.
Il n'y a pas si longtemps, les développeurs de l'appareil Dream Chaser ont reçu l'autorisation de lancer fin 2020. Contrairement à un certain nombre d'autres développements modernes, la première mission spatiale de ce navire sera effectuée avec une charge réelle. Le vaisseau spatial devra livrer une certaine cargaison à la Station spatiale internationale.
Dans sa forme actuelle, le vaisseau spatial réutilisable Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser est un avion d'apparence caractéristique, rappelant extérieurement certains développements américains et étrangers. Le véhicule a une longueur totale de 9 m et est équipé d'une aile delta d'une envergure de 7 m. Pour la compatibilité avec les lanceurs existants, une aile repliable sera développée à l'avenir. La masse au décollage est déterminée à 11,34 tonnes. Dream Chaser sera capable de livrer 5, 5 tonnes de fret à l'ISS et de ramener jusqu'à 2 tonnes sur Terre. La descente de l'orbite "comme un avion" est associée à des surcharges plus faibles, qui devrait être utile pour la livraison de certains équipements et échantillons dans des expériences distinctes.
Dragon Spacex
Pour un certain nombre de raisons, l'idée d'un avion en orbite n'est actuellement pas très populaire parmi les développeurs de nouvelles technologies spatiales. Plus pratique et plus rentable est désormais considéré comme un vaisseau spatial réutilisable d'apparence "traditionnelle", qui est lancé en orbite à l'aide d'un lanceur et revient sur Terre sans utiliser d'ailes. Le développement le plus réussi de ce type est le Dragon de SpaceX.
Le cargo SpaceX Dragon (mission CRS-1) près de l'ISS. Photo de la NASA
Les travaux sur le projet Dragon ont commencé en 2006 et ont été réalisés dans le cadre du programme COTS. L'objectif du projet était de créer un vaisseau spatial avec la possibilité de plusieurs lancements et retours. La première version du projet impliquait la création d'un navire de transport et, à l'avenir, il était prévu de développer une modification habitée sur cette base. À ce jour, Dragon dans la version "camion" a montré des résultats certains, tandis que le succès attendu de la version habitée du navire est en constante évolution dans le temps.
Le premier lancement de démonstration du navire de transport Dragon a eu lieu fin 2010. Après toutes les modifications requises, la NASA a ordonné le lancement à part entière d'un tel appareil afin de livrer du fret à la Station spatiale internationale. Le 25 mai 2012, le Dragon s'est amarré avec succès à l'ISS. À l'avenir, plusieurs nouveaux lancements ont été effectués avec la livraison de marchandises en orbite. Le lancement le 3 juin 2017 est devenu l'étape la plus importante du programme. Pour la première fois dans l'histoire du programme, le navire réparé a été relancé. En décembre, un autre vaisseau spatial est allé dans l'espace, volant déjà vers l'ISS. Compte tenu de tous les tests, les produits Dragon ont effectué 15 vols à ce jour.
En 2014, SpaceX a annoncé le prometteur vaisseau spatial habité Dragon V2. Il a été avancé que cet appareil, qui est un développement du camion existant, sera capable de livrer en orbite ou de rentrer chez eux jusqu'à sept astronautes. Il a également été signalé qu'à l'avenir, le nouveau navire pourrait être utilisé pour voler autour de la lune, y compris avec des touristes à bord.
Comme cela arrive souvent avec les projets SpaceX, la chronologie du projet Dragon V2 a changé plusieurs fois. Ainsi, en raison de retards avec le prétendu porte-avions Falcon Heavy, la date des premiers tests a été reportée à 2018, et le premier vol habité a progressivement « s’est éloigné » jusqu’en 2019. Enfin, il y a quelques semaines, la société de développement a annoncé son intention d'abandonner la certification du nouveau "Dragon" pour les vols habités. À l'avenir, ces tâches devraient être résolues à l'aide du système BFR réutilisable, qui n'a pas encore été créé.
Le vaisseau spatial de transport Dragon a une longueur totale de 7,2 m pour un diamètre de 3,66 m. Le poids à sec est de 4,2 tonnes. Il est capable de livrer une charge utile de 3,3 tonnes à l'ISS et de ramener jusqu'à 2,5 tonnes de fret. Pour accueillir certaines marchandises, il est proposé d'utiliser un compartiment étanche d'un volume de 11 mètres cubes et d'un volume non pressurisé de 14 mètres cubes. Le compartiment descellé est largué pendant la descente et brûle dans l'atmosphère, tandis que le deuxième volume de cargaison revient sur Terre et effectue un atterrissage en parachute. Pour corriger l'orbite, le vaisseau spatial est équipé de 18 moteurs de type Draco. L'efficacité des systèmes est assurée par une paire de panneaux solaires.
Lors du développement de la version habitée du "Dragon", certaines unités du navire de transport de base ont été utilisées. Dans le même temps, le compartiment étanche a dû être considérablement retravaillé pour résoudre de nouveaux problèmes. Certains autres éléments du navire ont également changé.
Lockheed Martin Orion
En 2006, la NASA et Lockheed Martin ont convenu de construire un vaisseau spatial réutilisable prometteur. Le projet a été nommé d'après l'une des constellations les plus brillantes - Orion. Au tournant de la décennie, après l'achèvement d'une partie des travaux, les dirigeants des États-Unis ont proposé d'abandonner ce projet, mais après de longues disputes, il a été sauvé. Les travaux se sont poursuivis et ont abouti à ce jour à certains résultats.
Le vaisseau perspective Orion vu par l'artiste. dessin de la NASA
Conformément au concept original, le vaisseau Orion devait être utilisé dans différentes missions. Avec son aide, il était censé livrer des biens et des personnes à la Station spatiale internationale. Avec l'équipement approprié, il pourrait aller sur la lune. En outre, la possibilité d'un vol vers l'un des astéroïdes ou même vers Mars était en cours d'élaboration. Néanmoins, la solution de ces problèmes a été attribuée à un avenir lointain.
Selon les plans de la dernière décennie, le premier lancement d'essai de l'Orion devait avoir lieu en 2013. Pour 2014, ils prévoyaient de commencer avec des astronautes à bord. Le vol vers la Lune pourrait s'effectuer jusqu'à la fin de la décennie. Par la suite, le calendrier a été ajusté. Le premier vol sans pilote a été reporté à 2014, et le lancement en équipage à 2017. Les missions lunaires ont été reportées aux années vingt. À l'heure actuelle, les vols en équipage ont été reportés à la prochaine décennie.
Le 5 décembre 2014, le premier lancement test d'Orion a eu lieu. Le vaisseau spatial avec le simulateur de charge utile a été mis en orbite par le lanceur Delta IV. Quelques heures après le lancement, il est revenu sur Terre et a éclaboussé dans une zone donnée. Aucun nouveau lancement n'a encore été effectué. Cependant, les spécialistes de Lockheed Martin et de la NASA ne sont pas restés inactifs. Au cours des dernières années, plusieurs prototypes ont été construits pour effectuer certains tests en conditions terrestres.
Il y a quelques semaines à peine, la construction du premier Orion pour vol habité a commencé. Son lancement est prévu pour l'année prochaine. La tâche de lancer le vaisseau spatial en orbite sera confiée au prometteur lanceur Space Launch System. L'achèvement des travaux en cours montrera les perspectives réelles pour l'ensemble du projet.
Le projet Orion prévoit la construction d'un navire d'une longueur d'environ 5 m et d'un diamètre d'environ 3,3 m. Une caractéristique de cet appareil est un grand volume interne. Malgré l'installation des équipements et instruments nécessaires, il reste un peu moins de 9 mètres cubes d'espace libre à l'intérieur du compartiment étanche, propice à l'installation de certains appareils, dont les sièges d'équipage. Le navire pourra embarquer jusqu'à six astronautes ou une cargaison spécifique. La masse totale du navire est déterminée à 25,85 tonnes.
Systèmes suborbitaux
Actuellement, plusieurs programmes intéressants sont mis en œuvre qui ne prévoient pas le lancement d'une charge utile sur l'orbite terrestre. Les futurs modèles d'équipements d'un certain nombre de sociétés américaines ne pourront effectuer que des vols suborbitaux. Cette technique est censée être utilisée pour certaines recherches ou dans le développement du tourisme spatial. De nouveaux projets de ce type ne sont pas envisagés dans le cadre du développement d'un programme spatial à part entière, mais ils présentent néanmoins un intérêt certain.
Véhicule suborbital SpaceShipTwo sous l'aile de l'avion porteur White Knight Two. Photo Virgin Galactic / virgingalactic.com
Les projets SpaceShipOne et SpaceShipTwo de Scale Composites et Virgin Galactic proposent la construction d'un complexe composé d'un avion porteur et d'un avion orbital. Depuis 2003, les deux types d'équipements ont effectué un nombre important de vols d'essai, au cours desquels diverses caractéristiques de conception et méthodes de travail ont été testées. Il est prévu qu'un vaisseau spatial de type SpaceShipTwo puisse embarquer jusqu'à six passagers touristiques et les élever à une altitude d'au moins 100-150 km, c'est-à-dire. au-dessus de la limite inférieure de l'espace extra-atmosphérique. Le décollage et l'atterrissage doivent être effectués à partir d'un aérodrome « traditionnel ».
Blue Origin travaille sur une autre version du système spatial suborbital depuis le milieu de la dernière décennie. Elle propose d'effectuer de tels vols à l'aide d'un ensemble composé d'un lanceur et d'un navire, similaire à ceux utilisés dans d'autres programmes. De plus, la fusée et le navire doivent être réutilisables. Le complexe a été nommé New Shepard. Depuis 2011, des missiles et des navires d'un nouveau type effectuent régulièrement des vols d'essai. Il a déjà réussi à envoyer le vaisseau spatial à une altitude de plus de 110 km, ainsi qu'à assurer le retour en toute sécurité du vaisseau spatial et du lanceur. À l'avenir, le système New Shepard devrait être l'une des innovations dans le domaine du tourisme spatial.
Avenir réutilisable
Pendant trois décennies, depuis le début des années quatre-vingt du siècle dernier, le complexe Space Transportation System / Space Shuttle a été le principal véhicule de livraison de personnes et de marchandises en orbite dans l'arsenal de la NASA. En raison de l'obsolescence morale et physique, ainsi qu'en lien avec l'impossibilité d'obtenir tous les résultats souhaités, l'exploitation des Navettes a été interrompue. Depuis 2011, les États-Unis n'ont plus de navires réutilisables opérationnels. De plus, alors qu'ils ne disposent pas de leur propre véhicule habité, les astronautes doivent donc voler avec une technologie étrangère.
Malgré la fin de l'exploitation du Space Transportation System, l'astronautique américain n'abandonne pas l'idée même de vaisseaux spatiaux réutilisables. Cette technique est toujours d'un grand intérêt et peut être utilisée dans une grande variété de missions. À l'heure actuelle, la NASA et un certain nombre d'organisations commerciales développent simultanément plusieurs engins spatiaux prometteurs, à la fois des avions orbitaux et des systèmes à capsules. À l'heure actuelle, ces projets sont à des stades différents et présentent des succès différents. Dans un avenir très proche, au plus tard au début des années vingt, la plupart des nouveaux développements atteindront le stade de vols d'essai ou à part entière, ce qui permettra de réexaminer la situation et de tirer de nouvelles conclusions.
