Il semble que la NASA ait décidé de fabriquer une super fusée "martienne" avec le monde entier: pour cela, trois divisions de l'agence ont été impliquées à la fois. Il s'agit du George Marshall Space Flight Center, du Lyndon Johnson Space Center et encore du John F. Kennedy Space Center, qui offre toute l'histoire avec ses sites de lancement.
Maquette SLS dans la soufflerie de recherche de la NASA
Mais ce n'est pas toute l'entreprise des développeurs. Le centre de recherche Ames est responsable des problèmes physiques fondamentaux du projet, le Goddard Space Flight Center est responsable de la nature des charges utiles et le Glenn Center, qui s'occupe des nouveaux matériaux et du développement de carénages de charge utile. Les programmes de recherche en soufflerie sont confiés au Lange Center, et les essais des moteurs RS-25 et J-2X sont confiés au Stennis Space Center. Enfin, l'assemblage du propulseur principal a lieu à l'usine de Michuda.
L'ensemble du programme SLS est divisé en trois étapes, unies par plusieurs points: l'oxygène et l'hydrogène liquides dans les moteurs de propulsion, ainsi qu'un surpresseur à propergol solide multisection. Le premier étage de l'unité centrale (Core Stage) d'une longueur de 64,7 m et d'un diamètre de 8,4 m sera également le même pour toutes les modifications. Ainsi, le premier SLS Block I a une masse de charge utile équivalente de 70 tonnes - la poussée nécessaire pour ce poids est fournie par quatre moteurs RS-25D. En effet, cette première version du SLS est destinée à la certification de l'unité centrale et à la mise en œuvre de missions expérimentales et expérimentales. L'étage supérieur est représenté par l'« étage supérieur cryogénique temporaire » ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage), construit sur la base du deuxième étage du lanceur Delta IV Heavy. ICPS a un moteur - RL-10B-2 avec une poussée à vide de 11, 21 tf. Même dans cette variante "la plus faible" du bloc I, la fusée développera une poussée de lancement de 10% de plus que la légendaire Saturn V. Le porteur du deuxième type a été nommé SLS Block IA, et la capacité de charge équivalente de ce géant devrait déjà être inférieur à 105 tonnes. Deux versions sont envisagées, cargo et habitée, qui devraient renvoyer les Américains il y a plus de quarante ans et renvoyer enfin une personne hors de l'orbite terrestre basse. Les plans de la NASA pour ces véhicules sont les plus modestes: dans le cadre de la mission EM-2, quelque part au milieu de 2022, voler autour de la lune avec un équipage. Un peu plus tôt (mi-2020), il est prévu d'envoyer des astronautes en orbite circumlunaire à bord de la sonde Orion. Mais cette information remonte à l'été 2018 et a été corrigée à plusieurs reprises avant cela - donc, selon l'un des projets, SLS était censé s'envoler dans le ciel cet automne.
SLS Block II - un transporteur d'une charge utile équivalente de 130 tonnes, déjà équipé de cinq moteurs RS-25D sur le bloc central, ainsi que d'un "étage supérieur d'exploration" EUS (Exploration Upper Stage), qui, à son tour, en possède un ou deux poussées J-2X de 133,4 tf chacune. "Truck" basé sur le Block II se distingue par un carénage de tête sur-calibré d'un diamètre de 10 mètres à la fois. Ce seront de vrais géants, si tout se passe bien pour les États-Unis: dans la version finale de la fusée, la poussée de lancement des fusées sera 1/5 supérieure à celle de la Saturn V. Et les plans de la série Block II sont également extrêmement ambitieux - en 2033, envoyer une mission habitée EM-11, qui errera dans l'espace pendant au moins 2 ans. Mais avant cette date importante, les Américains prévoient de voler 7 à 8 fois sur l'orbite lunaire. Si la NASA envisage sérieusement de faire atterrir des astronautes sur Mars, personne ne le sait.
Essais du moteur de fusée cryogénique expérimental à poussée contrôlée CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), utilisé dans le cadre du programme d'amélioration RL-10, exploité depuis 1962 sur les fusées Atlas, Delta iV, Titan et Saturn I. -3.
L'histoire des moteurs de la série SLS en tant que composants principaux de la fusée a commencé en 2015 sur les stands du Stennis Center, lorsque les premiers essais de tir réussis d'une durée de 500 secondes ont eu lieu. Depuis lors, les Américains avancent comme sur des roulettes - une série de tests à part entière pour une ressource de vol complète inspire confiance dans les performances et la fiabilité des moteurs. William Hill, premier directeur adjoint de la Direction du développement des systèmes de recherche habités de la NASA, a déclaré:
«Nous avons approuvé le projet SLS, avons terminé avec succès la première série de tests des moteurs-fusées et des accélérateurs, et tous les principaux composants du système pour le premier vol ont déjà été mis en production. Malgré les difficultés qui ont surgi, l'analyse des résultats des travaux témoigne de la confiance que nous sommes sur la bonne voie pour le premier vol du SLS et son utilisation pour étendre la présence permanente de personnes dans l'espace lointain. »
Au cours des travaux sur le moteur, des modifications ont été apportées - les porteurs des premier et deuxième étages étaient équipés de surpresseurs à combustible solide (accélérateurs), c'est pourquoi le modèle a été nommé Block IB. L'étage supérieur de l'EUS a reçu un moteur oxygène-hydrogène J-2X, qui a dû être abandonné en avril 2016 en raison d'une grande proportion de nouveaux éléments qui n'avaient pas été élaborés auparavant. Nous sommes donc revenus au bon vieux RL-10, qui a été produit en série et qui a déjà réussi à "s'infiltrer" depuis plus de cinquante ans.
La fiabilité a toujours été primordiale dans les projets habités, et pas seulement à la NASA. Dans les documents officiels, la NASA mentionne: « Un ensemble de quatre moteurs de classe RL-10 répond au mieux aux exigences. Il a été constaté qu'il est optimal en termes de fiabilité. » Le propulseur à cinq sections a été testé fin juin 2016 et est devenu le plus gros moteur à propergol solide jamais construit pour un vrai lanceur à ce jour. Si nous le comparons à la navette, alors il a un poids au lancement de 725 tonnes contre 590 tonnes, et la poussée est augmentée par rapport à son prédécesseur de 1250 tf à 1633 tf. Mais SLS Block II devrait se doter de nouveaux accélérateurs surpuissants et ultra-efficaces. Il y a trois options. Il s'agit du projet Pyrios d'Aerojet Rocketdyne (anciennement Pratt & Whitney Rocketdyne), équipé de deux moteurs-fusées propulsés à l'oxygène et au kérosène d'une poussée de 800 tf chacun. Ce n'est pas non plus une innovation absolue - les "moteurs" sont basés sur le F-1 développé pour le premier étage de la même Saturn V. Pyrios remonte à 2012, et 12 mois plus tard, Aerojet, en collaboration avec Teledyne Brown, travaille dur sur un booster liquide avec huit oxygène-kérosène AJ-26-500. La poussée de chacun peut atteindre 225 tf, mais ils sont assemblés sur la base du NK-33 russe.
Test du moteur oxygène-hydrogène RS-25 sur le stand du Stennis Center, Bay St. Louis, Mississippi, août 2015
Et enfin, la troisième version du moteur du SLS est présentée par Orbital ATK et se présente sous la forme du plus puissant accélérateur à combustible solide à quatre sections Dark Knight avec une poussée de 2000 tf. Mais on ne peut pas dire que tout s'est parfaitement déroulé pour les ingénieurs américains dans cette histoire: beaucoup de compétences et de technologies ont été perdues avec la fermeture des projets Apollo et Space Shuttle. Je devais trouver de nouvelles façons de travailler. Par exemple, le soudage par friction malaxage a été introduit pour assembler les réservoirs de carburant des futures fusées. On dit que l'usine de Michuda possède la plus grande machine pour un soudage aussi unique. Toujours en 2016, il y a eu des problèmes de formation de fissures dans la fabrication du bloc central, plus précisément dans le réservoir d'oxygène liquide. Mais la plupart des difficultés ont été surmontées.
Les Américains ramènent progressivement leurs astronautes sur des orbites terrestres basses et au-delà. Une question logique se pose: pourquoi faire cela si les robots font un excellent travail ? Nous essaierons d'y répondre un peu plus tard.
