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08.08.05 Vision for space exploration (sommaire)
Véhicule d'exploration avec équipage (CEV)
 
Le CEV est un vaisseau spatial voulu par le Président Bush dans le cadre de son projet d'exploration spatial. Il s'agit d'un nouveau concept d'engin spatial capable de voyager bien au-delà de l'orbite terrestre qui s'inscrit dans le vaste projet Constellation qui ambitionne le développement d'une flotte multiple d'engins spatiaux. Il doit remplacer la navette spatiale d'ici quelques années.

Deux concepts sont en concurrence. Il s'agit de ceux de Lockheed Martin associé à EADS Space et de Northrop Grumman & Boeing. La NASA retiendra le concept qui lui apparaîtra le plus abouti et à même de répondre au mieux aux exigences de son projet d'exploration spatiale. Cette décision interviendra début 2006 après un 'flyoff' des deux concepts. Par rapport au calendrier initial, et comme nous vous l'annoncions précédemment, la NASA accélère son programme de façon à réduire, voire éliminer, le temps entre le retrait des navettes en 2010 et le premier vol du CEV. A l'origine, le choix de l'équipe industrielle en charge du projet était prévu en 2008. Avec deux années d'avance sur le programme, on peut penser que les premiers vols d'essai seront programmés d'ici 2009 et les premiers vols habités dès 2010-2011.

Les spécifications techniques du CEV sont encore floues, du moins celles rendues publiques. Il semble que l'on se dirige vers la conception d'un véhicule de 10 tonnes, bien moins lourd que l'orbiter des navettes spatiales. Ce choix s'explique par les missions dédiées aux CEV qui seront complètement différentes de celles de la navette. Si la navette spatiale est parfaite pour acheminer vers la Station spatiale internationale plusieurs personnes, des modules et autres charges lourdes, le CEV sera essentiellement utilisé pour le transport d'équipage, de 3 à 4 personnes, et de fret si les conditions le nécessitent. La navette spatiale devant être retirée du programme spatial dès la fin de la construction de la Station, les Etats-Unis n'ayant plus aucun intérêt à disposer d'un véhicule spatial de ce type. L'ATV européen (20 tonnes) et le Progress russe (8 tonnes) sont tout à fait capables de transporter l'équipement lourd nécessaire à l'ISS et si d'aventure, mais peu probable, il était décidé de construire un nouveau module, la Russie serait parfaitement à même de l'envoyer s'amarrer à l'ISS.

 
 
Lanceurs Lourds


Le CEV sera partiellement réutilisable. Il sera lancé par une fusée lourde dépensable dont le nom de code est HLV (Heavy Lift Vehicle, ou véhicule de lancement lourd). Déjà plusieurs concepts s'affrontent mais il semble acquis que la NASA développe des systèmes de lancement à partir de matériel existant et utilisé par la navette spatiale. Ce choix est d'autant plus important qu'il conditionne toute la suite du projet. En définitive, ce sont les capacités du lanceur qui détermineront la masse du CEV. Dans tous les cas, il y a un rapport direct entre les possibilités du HLV choisi pour le développement et la masse d'emport du CEV.

Bien que la NASA n'ait pas encore fait son choix officiellement, il est déjà acquis que la solution retenue sera américaine et non pas internationale comme discrètement espérée par Arianespace qui souhaitait proposer une version dérivée de l'Ariane 5. Le président américain l'a clairement affiché, sa politique d'exploration spatiale vise avant toute à renforcer le leadership américain dans l'espace et freiner autant que possible les ambitions chinoises dans ce domaine.

La NASA doit développer un cargo spatial et un lanceur lourd pour le Véhicule d'exploration avec équipage. Le lanceur lourd sera versatile et utilisé pendant au moins une dizaine d'années. Les performances attendues sont de l'ordre de 200 à 240 tonnes en orbite basse pour la version cargo et de 48 à 65 tonnes pour la version CEV et CEV-C.

Il existe deux concepts de lanceur lourd envisagés par la NASA. Une configuration classique c'est-à-dire une superposition d'étages ou une configuration de type navette ou l'orbiter est installé à côté du réservoir. Le premier concept prévoit d'utiliser le réservoir externe de la navette en dessous duquel on fixe des moteurs de fusées. Une première configuration prévoit d'utiliser de 3 à 6 moteurs de l'orbiter, les SSME Block II. Une autre configuration prévoit d'utiliser les moteurs RS-68 de Boeing utilisés par la famille Delta IV. Toutefois, pour des missions martiennes, un système de propulsion plus puissant sera nécessaire en raison d'une charge plus lourde à lancer.

Quelle que soit la configuration retenue il est prévu d'utiliser les boosters SRB (Solid Rocket Booster) actuels de la navette, ceux-là même installés sur les flancs du réservoir externe. Le second étage sera équipé d'un moteur capable de réallumages multiples, autorisant le changement d'orbite et surmonté d'une coiffe d'emport en conséquence.

Quant au second lanceur étudié par les américains, il repose sur l'utilisation de Solid Rocket Booster (SRB) à 5 segments, contre 3 segments pour la navette actuelle, donc emportant beaucoup plus de propergol. Un étage supérieur, supportant le CEV, sera installé sur les boosters. Notez que ce lanceur peut être utilisé pour lancer une version cargo du CEV, plus importante que l'actuel vaisseau Progress et aussi plus en conformité avec les caractéristiques de l'ATV européen et le HTV japonais.

Noter que la construction de SRB à 4 segments avait déjà été programmée par la Nasa et commandée à Thiokol en 1993, avant que le projet soit abandonné en décembre de la même année pour des raisons budgétaires.
  Concepts de lanceurs dérivés d'éléments propulsifs de la navette spatiale
Concepts de lanceurs dérivés d'éléments propulsifs de la navette spatiale

Crédit NASA

 
 
Shuttle-C

L'idée d'un lanceur basé sur le principe de l'actuelle navette n'est pas nouvelle. Déjà en 1988, après la catastrophe de Challenger, la Nasa avait élaboré le Shuttle-C (C pour cargo) un concept utilisant un corps central dérivé de l'actuelle navette dont les ailes et la partie habitable avaient été enlevées, et munie d'une vaste soute allongée par rapport à l'originale. Les moteurs, identiques à celui du shuttle, puisaient leur propergol dans le réservoir ventral de l'ensemble, qui ne devait pas subir de modification majeure.

Deux versions avaient été prévues. La première devait être équipée d'une soute de 24,7 m de long et de deux moteurs cryogéniques, avec une capacité d'emport de 45 tonnes à 350 km d'altitude. La deuxième, grâce à une soute de 29,3 m et trois moteurs cryogéniques, devait délivrer 77 tonnes en orbite.

L'objectif de l'agence américaine était de doubler (au moins) la capacité de la navette actuelle, tout en divisant par deux le coût de la satellisation. Le projet a été abandonné en 1990 pour des raisons budgétaires.

  Maquette du Shuttle-C

Maquette du Shuttle-C construite grandeur nature dans les ateliers de Rockwell en 1989.

Crédit NASA

 
  Ariane 5 / Hermes
L'hypothèse Ariane 5

Arianespace a profité du Salon du Bourget qui s'est tenu au mois de juin 2005 pour rappeler qu'Ariane V est un outil formidable dans sa version la plus lourde et capable d'offrir des opportunités pour la Station spatiale internationale.

Cette annonce était motivée d'une part par la redéfinition de la stratégie américaine et d'autre part par les politiques ambitieuses d'exploration spatiale qu'émergent des autres puissances spatiales.

Ariane 5 peut jouer un rôle de premier plan, pour la raison évidente que ce lanceur est puissant, versatile et surtout qualifié dans sa version de base.

Le choix d'Ariane 5 pour des missions habitées n'est pas une idée lancHermesée à la légère.

Souvenez-vous, en 1987 l'Agence spatiale européenne décidait d'ouvrir la voie à l'autonomie européenne en matière de vols habités et lançait le développement d'Ariane V, européanisait le projet français d'avion spatial Hermes et du laboratoire Colombus. Si l'on sait ce qu'il advenu des ambitions européennes dans ce domaine, le lanceur et le laboratoire scientifique existent toujours, Columbus devant être lancé par une navette en 2006.

Projet européen d'avion spatial (Hermes) abandonné en 1992. Crédits ESA / CNES

D'une masse totale de 22 tonnes pour une envergure de 9,4 m et une longueur totale de 14,5 m, Hermes devait être lancé par une version pas si éloignée de la version générique d'aujourd'hui. Il devait être monté sur l'étage cryotechnique central équipé de deux propulseurs à poudre. L'avion spatial aurait alors assumé toutes les fonctions de la case à équipements en assurant la commande et le contrôle du composite.

Bien que la NASA n'ait pas encore fait son choix officiellement, il est déjà acquis que la solution retenue sera américaine et non pas internationale.
 
 
Les projets abandonnés


Parmi les projets abandonnées par la NASA, on citera l'utilisation de versions modifiées d'un des deux lanceurs EELV américains disponibles, l'Atlas 5 de Lockheed Martin et de la Delta IV de Boeing aux performances similaires. Toutefois, cette solution présentait quelques contraintes. D'une part ces deux lanceurs ne sont pas encore qualifiés et il sera très difficile de concevoir et qualifier en si peu de temps un lanceur aux performances s'approchant de celles d'une Saturne V.

   
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