En partie Apollo, en partie Boeing 787

Le programme Apollo, qui a envoyé une douzaine d'hommes sur la Lune, a pris fin en 1972. Il y a si longtemps que moins de la moitié des Américains sont en âge d'avoir regardé l'une de ses missions en direct à la télévision. Pourtant, une partie de la technologie derrière Apollo est sur le point de sortir de sa retraite pour le retour de la NASA sur la Lune, prévu pour 2020.

La capsule de l'équipage Orion se déplace en orbite terrestre au sommet de la fusée Ares I, également en développement (concept de l'artiste). Avec l'aimable autorisation de la NASA.

Le nouveau système de l'agence pour voyager vers l'orbite terrestre, puis vers la Lune et Mars, baptisé Le programme Constellation , duplique essentiellement les technologies de mission lunaire proposées par Wernher von Braun à la fin des années 1950 et utilisées dans le programme Apollo. Par exemple, il comprend une fusée à plusieurs étages similaire à la Saturn V d'Apollo, un véhicule d'équipage similaire au module de commande Apollo et un atterrisseur lunaire directement basé sur l'atterrisseur Apollo.

Le mois dernier, la NASA a choisi le géant de l'aérospatiale Lockheed Martin pour construire le véhicule d'équipage, appelé Orion. Le module d'équipage en forme de cône et le module de service cylindrique de l'engin viennent peut-être d'arriver du Smithsonian Air and Space Museum, sauf qu'ils sont un peu plus grands que les versions Apollo, transportant quatre à six membres d'équipage au lieu de trois.

Pourtant, selon les responsables de Lockheed Martin, Orion fera ressembler l'engin Apollo à un modèle T. Le système de rentrée d'Orion, par exemple, intégrera les connaissances glanées lors des récentes missions Genesis et Stardust de Lockheed, qui ont récupéré des matériaux des comètes. De plus, le logiciel et l'équipement avioniques seront basés sur les systèmes utilisés dans les plus récents jets de passagers ; et un nouveau système d'abandon éloignera les astronautes des fusées principales en cas de catastrophe au lancement de type Challenger.

Patrick McKenzie est directeur du développement commercial pour le projet Orion chez Lockheed Martin Space Systems à Denver, CO. Il s'est entretenu avec Examen de la technologie le 7 septembre sur les technologies – anciennes et nouvelles – entrant dans Orion.

Examen de la technologie : Qu'est-ce que les ingénieurs aérospatiaux ont appris d'Apollo qui peut être appliqué dans le projet Orion ? Et pourquoi votre conception ressemble-t-elle, au moins superficiellement, au module de commande et au module de service d'Apollo ?

Patrick McKenzie : L'une des choses les plus durables qu'Apollo a réussi à faire était la forme aérodynamique de la capsule, qui se trouve également être l'élément le plus visible. L'une des raisons pour lesquelles la NASA a choisi la forme de type Apollo est la base de données de sécurité éprouvée qui l'accompagne. Lorsque vous examinez des alternatives telles que les conceptions de corps de levage - les avions spatiaux comme la navette - ils offrent des choses comme une portée transversale supplémentaire [la capacité de se diriger vers différents sites d'atterrissage], mais vous n'êtes pas en mesure de les piloter en toute sécurité dans le cas où un système de contrôle se déconnecte. Un système de rentrée balistique comme une capsule peut ramener l'équipage en toute sécurité en cas de panne. Mais pratiquement tout le reste de cette capsule est une nouvelle technologie, pas nécessairement à la pointe de la technologie, mais développée après Apollo.

TR : Quelles sont, selon vous, les nouvelles technologies les plus importantes ?

P.M : L'une des principales applications technologiques qui va clairement être différente avec Orion est la capacité de rendez-vous et d'amarrage automatisés. Orion devra s'arrimer à la Station spatiale internationale et à l'étage de départ de la Terre [la fusée qui accélérera Orion hors de l'orbite terrestre vers la Lune]. La navette est amarrée manuellement et Apollo n'était évidemment pas automatisé. Orion aura une capacité de commande manuelle, mais la grande majorité du temps, il ne devrait pas être nécessaire qu'un membre d'équipage intervienne.

TR : Je comprends qu'Orion aura un nouveau type de bouclier thermique pour la rentrée dans l'atmosphère terrestre.

P.M : L'idée est à peu près la même qu'avec Apollo, mais il y aura un nouveau design et de nouveaux matériaux qui offrent une protection plus robuste. C'est important car avec des véhicules revenant de la Lune, ou en particulier de Mars, les vitesses de rentrée vont être beaucoup plus élevées [qu'avec des engins spatiaux en orbite terrestre basse]. Nous examinons des matériaux de protection thermique comme le PICA [ablateur de carbone imprégné de phénol] et le SLA [un matériau ablatif à base de liège] que Lockheed a prouvés lors des missions de retour d'échantillons dans l'espace lointain Genesis et Stardust.

Une autre chose qui va être nouvelle est de sauter la rentrée, ce que nous allons faire régulièrement. C'est là que vous rebondissez sur l'atmosphère et revenez à nouveau, ce qui vous donne la possibilité d'atterrir sur terre, contrairement aux atterrissages d'Apollo dans l'océan. Cela fournit une mesure supplémentaire de sécurité et améliore la réutilisation du système. Bien sûr, nous examinons également des systèmes d'impact à l'atterrissage améliorés. Vous descendez toujours sur des parachutes, comme l'a fait Apollo, puis vous déployez des airbags ou tirez des rétrofusées, comme le fait le véhicule russe Soyouz, pour ralentir le véhicule pour un atterrissage en toute sécurité.

TR : Quelles seront les conditions à l'intérieur du module d'équipage ?

P.M : Apollo ne pouvait transporter que trois personnes et leurs conditions de vie étaient très difficiles. Le module d'équipage Orion aura deux fois le volume : 361 pieds cubes par membre d'équipage. Quatre membres d'équipage peuvent aller et venir vers la Lune, et sur les vols vers la Station spatiale internationale, nous pourrions accueillir jusqu'à six membres d'équipage. De plus, le module d'équipage pourra rester en orbite autour de la Lune en mode entièrement autonome, de sorte que les quatre membres d'équipage pourront descendre à la surface, pour des séjours potentiellement de longue durée.

TR : Pour Apollo, la NASA a conçu un système d'abandon pour éloigner le module de commande de la fusée Saturn V en cas d'urgence au lancement. Un tel système d'abandon aurait pu sauver les astronautes Challenger, mais malheureusement la navette spatiale n'en a pas. Qu'est-ce qui est prévu pour Orion ?

P.M : C'est le même genre d'idée qu'avec Apollo. L'un des avantages particuliers de la configuration de la capsule par rapport à la navette spatiale est le fait que nous ne sommes pas montés sur le côté. Sur la navette, les propulseurs à poudre et le réservoir de carburant externe sont directement contre le ventre du véhicule, et il n'y a aucun moyen de séparer l'équipage de ceux en cas d'urgence. Orion sera assis sur le lanceur Ares I de la même manière qu'Apollo, de sorte que s'il y a un problème avec la fusée ci-dessous, les fusées avancées d'abandon de lancement sur la tour au-dessus du module d'équipage sont entièrement capables d'accélérer loin de l'Ares et mettre l'équipage en sécurité, avec des parachutes pour l'atterrissage.

TR : Les anciens systèmes de cockpit mécaniques de la navette spatiale ont été récemment remplacés par un cockpit en verre moderne, avec des affichages et des commandes entièrement électroniques. Je suppose que la technologie ira aussi dans Orion ?

P.M : Les systèmes avioniques à bord auront des années-lumière d'avance sur Apollo. Non seulement nous aurons ce que vous avez appelé le cockpit vitré, mais l'autre élément clé est la double tolérance aux pannes. Cela signifie qu'avec les systèmes critiques intégrés à Orion, vous pourriez avoir deux pannes dans le même système et toujours voler en toute sécurité. Le système sur lequel travaille notre coéquipier Honeywell est basé sur l'architecture avionique du Boeing 787, qui est également tolérant à la double panne. Les systèmes se surveillent en permanence et si un système a un problème, un autre prend automatiquement le relais. Cela ajoute du poids et de la complexité au véhicule, mais il offre une marge de sécurité beaucoup plus grande sur ces missions spatiales très dangereuses.

TR : La navette spatiale doit être retirée en 2010, et les premiers vols d'essai en équipage pour le programme Constellation - ou du moins la fusée Ares avec Orion au sommet - sont prévus pour 2014. Quels seront les défis technologiques les plus difficiles que vous essayez de relever à ce calendrier ?

P.M : Typiquement, le développement du logiciel avionique finit par être un élément du chemin critique. Les moteurs RCS, dérivés des moteurs RCS de la navette, sont un autre [système de contrôle de réaction - les petites fusées latérales utilisées pour le contrôle d'attitude et la direction. Les moteurs RCS de la navette étaient eux-mêmes dérivés d'Apollo. -éd. ] Il s'agit donc de logiciel et de propulsion. Nous sommes conscients de ces problèmes de chemin critique et travaillons avec la NASA pour les résoudre rapidement. Nous aimerions combler l'écart après le retrait de la navette et réduire le calendrier des lancements de test en 2012 ou même plus tôt. Mais le processus de développement du lanceur Ares I doit s'accompagner d'Orion.

TR : Du discours du président Kennedy en mai 1961 annonçant l'objectif d'atterrir sur la Lune à l'atterrissage réel d'Apollo 11 en juillet 1969, un peu plus de huit ans se sont écoulés. Aujourd'hui, la NASA dit qu'il faudra au moins 14 ans pour faire la même chose. Pourquoi?

P.M : La partie Orion du projet serait probablement capable de missions lunaires avant 2020. Cela étant dit, vous devrez également développer un atterrisseur lunaire, un étage de départ de la Terre et un véhicule de levage [l'Ares I et Ares V]. Parce que le budget de la NASA de nos jours représente un pourcentage beaucoup plus faible du budget de la nation qu'il ne l'était à l'époque d'Apollo, nous devons y aller comme vous pouvez payer, comme le dit l'administrateur de la NASA [Michael] Griffin. La priorité budgétaire initiale est de développer Ares I et Orion. Nous ne pourrons pas faire de développement sur l'atterrisseur lunaire, l'EDS, et tous les éléments d'Ares V en parallèle.

TR : Pourquoi pensez-vous que la proposition de Lockheed Martin pour le contrat Orion l'a emporté sur celle de Northrop Grumman ? Lockheed offrait-il une technologie supérieure ?

P.M : Je suis extrêmement fier de l'équipe et de ce qu'elle a accompli avec le concept technique que nous avons livré à la NASA. Mais les exigences sont toujours en train de changer, et tous les soumissionnaires ont en fait dû faire face à un changement de diamètre [dans la capsule Orion] à mi-chemin du processus, de 5,5 mètres à 5 mètres. Avec la NASA qui nous a fourni tant de choses que d'exigences, les règles du jeu ont été quelque peu nivelées.

En fin de compte, la NASA s'engage dans une relation avec un partenaire industriel qui va durer quelques décennies. Ils voulaient savoir que ce serait un mariage heureux, où l'esprit de partenariat était bien présent. Au cours de la phase I [lorsque la NASA a payé plusieurs soumissionnaires pour développer des conceptions pour Orion], nous avons pris l'initiative de nous assurer que notre bureau de projet était colocalisé à Houston, ce qui leur a permis de participer facilement à toutes nos réunions du conseil de contrôle et à d'autres événements importants au-delà des revues bimensuelles typiques. Nous avons une main-d'œuvre importante à l'usine d'assemblage Michoud à la Nouvelle-Orléans [où les réservoirs externes de la navette sont assemblés] ; nous avons pris la décision très tôt de procéder à l'assemblage final et au contrôle au Centre spatial Kennedy ; nous allons faire des essais de moteurs au Stennis Space Center dans le Mississippi [le principal site d'essai de propulsion de fusée de la NASA]. Je pense que la NASA a apprécié cela.

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