Construire l'avenir de la NASA

L'une des plus grandes structures au monde, le bâtiment d'assemblage de véhicules du Kennedy Space Center en Floride est le dernier arrêt de la navette spatiale avant son déploiement vers la rampe de lancement. Mais avec les navettes qui devraient prendre leur retraite en 2010, l'énorme bâtiment est déjà devenu le siège du prochain lanceur de la NASA.

Les pièces en acier qui composent la majeure partie d'Ares I-X sont regroupées dans High Bay 4 du bâtiment d'assemblage. Les cinq cylindres représentent l'étage intermédiaire et supérieur d'Ares I ; la dernière pièce est la maquette en forme de fléchette de la capsule de l'équipage. (Voir plus d'images.)

Les fusées Ares sont un élément crucial du programme Constellation, le plan de la NASA pour de nouveaux vols habités vers la Lune et éventuellement vers Mars et au-delà. Contrairement à ses prédécesseurs, l'Ares utilisera des lanceurs distincts pour transporter la cargaison et l'équipage. Ares I transportera des humains dans l'espace, tandis qu'Ares V transportera du matériel à grande échelle, comme des objets nécessaires à l'établissement d'une base lunaire.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2009

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Ares I-X, le premier lanceur à être testé depuis près de quatre décennies, se trouve en immenses pièces dans le bâtiment d'assemblage, en attendant un vol d'essai prévu fin août. Ce vol nous permettra de préciser la conception d'Ares I et d'éliminer les incertitudes, afin que tout le monde se sente plus à l'aise lorsque la première fusée volera avec des humains dessus, explique Jon Cowart, directeur adjoint du projet Ares I-X chez Kennedy. L'objectif principal est de collecter des données pendant les deux premières minutes d'ascension, lorsque la fusée est la plus vulnérable aux pannes. À cette fin, l'IX comprend un mélange de systèmes réels et simulés et est équipé d'environ 700 capteurs qui mesureront la charge, la pression, les vibrations, la température, l'acoustique, la contrainte et le mouvement à différents points de la fusée et à différentes étapes de vol. . Les capteurs recueilleront des informations sur les performances de la fusée dans les parties les plus agitées de l'atmosphère, sur la séparation de ses étages et sur la récupération de ses propulseurs.

En morceaux
Entrer dans High Bay 4, c'est comme entrer dans un stade couvert géant. Au milieu de la baie se trouvent cinq gros cylindres en acier, appelés piles, qui seront assemblés en Ares I-X. Autour d'eux se trouve un assortiment apparemment aléatoire de grues, de boîtes à outils, d'ordinateurs portables et de chaises roulantes.

Multimédia

• Regardez un vol animé d'une fusée Ares I.

• Voir un vol animé d'une fusée Ares V.

Le premier étage d'Ares I comprendra un propulseur à fusée solide à cinq segments. Sa conception est dérivée de la navette, qui utilise deux propulseurs de fusée à poudre à quatre segments, et elle brûlera le même propulseur spécialement formulé. Nous ne voulions pas tout recommencer, déclare Steve Cook, directeur du bureau du projet Ares au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, AL. Nous avons pris le meilleur du passé et l'avons combiné avec la technologie moderne. Ares I-X n'utilisera qu'un booster de fusée solide réutilisable à quatre segments, avec un cinquième segment factice empilé sur le dessus. Le segment fictif marque le début de la première pile et se compose de plusieurs pièces de taille similaire, toutes blanches. (Le cinquième moteur de fusée permettra à Ares I de soulever plus de poids et d'atteindre une altitude plus élevée, mais ce n'est pas nécessaire pour le vol d'essai.)

Près de la partie inférieure du simulateur du cinquième segment se trouve le module avionique du premier étage, qui contrôlera les composants du booster et communiquera avec l'étage supérieur. Par exemple, le module enverra le signal pour déclencher les moteurs, contrôlera la trajectoire de vol du véhicule en déplaçant la buse du moteur, lancera la séquence de séparation du booster et commandera le système de récupération du parachute. Le module rassemblera également des données de vol d'essai importantes, en particulier sur les performances du système de commandes de vol. Dans la conception finale, cependant, l'avionique sera logée dans l'étage supérieur de la fusée, puisque le propulseur remplira le cinquième segment.

La jupe avant et son extension, qui maintiennent le système de récupération du parachute, sont montées sur le simulateur du cinquième segment ; il permettra au premier étage, après s'être détaché de l'étage supérieur, d'éclabousser en toute sécurité dans l'océan, où il pourra être récupéré pour être réutilisé. Le système se compose d'un ordinateur qui déclenche la séparation, d'une petite charge explosive qui coupe le métal et de cinq parachutes.

Les boosters d'Ares sont plus lourds que les boosters de la navette spatiale et tomberont d'une altitude plus élevée, ils tomberont donc plus rapidement. Pour compenser, les parachutes du lanceur sont beaucoup plus grands et plus solides mais, grâce à de nouveaux matériaux, plus légers. Les parachutes se déploieront en trois étapes, en commençant lorsque les propulseurs de fusée atteindront une altitude d'environ 4 500 mètres. Le déploiement par étapes ralentira non seulement les boosters pour l'amerrissage, mais les manœuvrera également dans la position appropriée pour éviter tout dommage.

Tout en haut de la pile de 24 mètres de haut se trouve l'interétage, qui marque le début de l'étage supérieur et contient le système conçu pour contrôler les forces qui font tourner la fusée pendant le vol. L'interétage d'Ares I transportera également le moteur J-2X de la fusée, qui alimentera l'étage supérieur ; il ne sera pas simulé pour le vol d'essai, bien que son poids soit pris en compte.

Les trois piles suivantes simulent la forme et le poids du reste de l'étage supérieur. La pile deux, qui est la plus courte, représente le réservoir d'oxygène liquide. Les ingénieurs ont utilisé des plaques de ballast en acier pour tenir compte du poids du carburant. La pile trois, qui mesure près de 14 mètres de haut, arbore le logo de la NASA et trois emblèmes qui identifient la mission. Pour le vol d'essai, cette pile est purement structurelle et restera vide. Dans Ares I, cependant, il abritera la majeure partie du réservoir d'hydrogène liquide, ainsi que l'ordinateur de vol et l'avionique qui contrôlent tous les aspects du vol. La pile quatre, qui affiche le drapeau américain, représente le reste du réservoir d'hydrogène, qui s'étendra sur les deux piles ; il est également rempli de plaques de ballast en acier.

La pile finale d'Ares I-X est la maquette en forme de fléchette du module d'équipage Orion et du système d'abandon de lancement. L'étage supérieur et le module d'équipage représenteront un quart de la hauteur de la fusée assemblée ; pour le vol Ares I-X, il transportera bon nombre des capteurs les plus critiques. Cependant, après la séparation, les ingénieurs auront rassemblé les données dont ils ont le plus besoin, de sorte que ces portions tomberont de manière incontrôlée et éclabousseront l'océan Atlantique.

Assemblage requis
À l'intérieur du bâtiment d'assemblage, Ares I-X prendra vie. Au moment où ils auront terminé, les ingénieurs auront passé plusieurs semaines à empiler les composants de la fusée, à manœuvrer délicatement les unes sur les autres avec des grues massives. L'Ares I-X terminé sera presque identique à l'Ares I de l'extérieur : une fusée élégante à deux étages avec le module d'équipage sur le dessus, aussi loin que possible du système de propulsion. Pour rendre les données de vol d'essai aussi précises que possible, il sera également de masse et de taille similaires, mesurant environ 99 mètres de haut, variant de 3,7 à 5,5 mètres de diamètre et pesant environ 816 000 kilogrammes lorsqu'il est entièrement rempli.

Trois autres vols d'essai sans pilote sont prévus après le lancement en août. Ares IY sera identique à la fusée finale - rien de simulé - et son lancement est provisoirement prévu en 2013. Les lancements d'Orion 1 et 2, conçus pour tester le module d'équipage, sont prévus pour l'année suivante, et le premier lancement habité d'Ares I est fixé pour 2015.

La NASA mise son avenir sur l'exploration à long terme, dépassant l'orbite terrestre basse et utilisant les fusées Ares pour s'y rendre. La navette spatiale a été une excellente machine, mais nous avons besoin d'un véhicule [avec] une meilleure sécurité et fiabilité, et avec plus de capacités, dit Cook. Ares I aura une plus grande portée que la navette et coûtera moins cher à entretenir et à lancer, dit-il, il sera donc possible de s'aventurer plus loin dans l'espace, et plus souvent. Une fois Ares V achevé, la NASA espère construire un avant-poste sur la Lune, qui y maintiendra une présence humaine d'ici 2020. La base leur permettra de rechercher et de tester de nouvelles technologies utiles pour l'exploration habitée de Mars. Dit Cook, c'est ce que nous sommes venus faire à la NASA.

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