« Le Space Launch System »

Le Space Launch System ou SLS est un lanceur spatial lourd américain développé par la NASA depuis 2011 et dont le premier vol est planifié en 2018. A termes, il sera utilisé pour aller sur Mars.

Les caractéristiques techniques du lanceur sont très proches de celles de l’Ares V abandonné après l’arrêt du programme Constellation. Comme celui-ci, plusieurs de ses composants clés sont dérivés de ceux de la navette spatiale américaine : les propulseurs d’appoint, la structure du premier étage et les moteurs-fusées RS-25 qui l’équipent. Le SLS doit réaliser des vols habités vers des astéroïdes, la Lune, les points de Lagrange et à terme lancer des missions vers la planète Mars envisagées à l’horizon 2035. Trois versions doivent être développées avec une capacité de mise en orbite basse s’échelonnant entre 70 tonnes et 130 tonnes.

Historique

Le Space Launch System est annoncé le  par Charles F. Bolden, administrateur de la NASA. Ce lanceur lourd (70 tonnes en orbite basse pour la version la moins puissante) prend la suite du projet du lanceur Ares V dont le développement a été abandonné à la suite de l’arrêt du programme Constellation qui devait permettre le retour de l’homme sur la Lune vers l’horizon 2020. Depuis, il a été modifié : deux boosters d’appoint dérivant de ceux de la navette spatiale américaine ont été ajoutés pour accroitre la poussée au décollage. Son premier vol d’essai est planifié pour novembre 2018. Un autre lanceur SLS a été imaginé, un lanceur cargo dont la conception dérive d’Ares V. Ce serait le plus grand lanceur jamais construit.

Le 31 juillet 2013, une première évaluation a validé le concept du SLS, permettant au projet de passer de la phase de conception à la phase de réalisation.

Début novembre 2013, William Gerstenmaier, administrateur adjoint de la NASA chargé de l’exploration spatiale habitée, annonce que le SLS est fini à 70 %.

Le 9 janvier 2015, la NASA a effectué le premier test d’un moteur RS-25 sur banc d’essais durant 500 secondes.

Objectifs

L’objectif initial du SLS est de placer en orbite le nouveau vaisseau spatial Orion que la NASA a développé pour transporter des équipages au-delà de l’orbite terrestre basse. Ce devrait être l’objectif de son premier vol en 2018. Ce vaisseau habité devrait permettre des missions vers la Lune, des astéroïdes et à terme doit lancer les différents modules permettant une mission habitée sur le sol martien. Il pourrait aussi servir au lancement de potentiels missions de retour d’échantillons d’Europe ou d’Encelade, Deep Space Habitat, Skylab II, missions pour le DoD, charges utiles commerciales, télescope monolithique ATLAST voire des missions vers le Soleil et Uranus.

Caractéristiques techniques

Quatre versions du lanceur sont ou ont été envisagées: Block 0(annulé), I, IB et II. Les trois versions utilisent un premier étage identique : celui-ci est propulsé par 4 RS-25D/E. Un cinquième moteur avait été initialement retenu pour le Block II mais cette solution n’a pas été retenue.

Le lanceur, d’une masse de 3 000 tonnes, est haut de 121 mètres, soit plus que Saturn V. Le diamètre du corps central est de 8,4 mètres. Il comporte deux étages cryotechniques et deux propulseurs d’appoint à propergol solide.

Le Block I du lanceur comporte un premier étage cryotechnique (c’est-à-dire dont les moteurs brûlent un mélange hydrogène/oxygène) propulsé par quatre moteurs RS-25D/E dérivés des moteurs SSME de la navette (RS-24). Il a une masse à vide de 85 270 kg et une masse maximale de 979 452 kg. D’une poussée au décollage de 7440 kN, son impulsion spécifique est de 363 secondes au niveau de la mer et de 452 secondes dans le vide. Le deuxième étage (ICPS), également cryotechnique, est propulsé par un moteur RL-10B2. Long de 13,7 m et d’un diamètre de m, sa masse à vide est de 3 490 kg et peut atteindre les 30 710 kg (masse maximale). Développant une poussée de 110,1 kN, l’étage fonctionne durant 1225 secondes et l’impulsion spécifique est de 462 secondes. Le corps central devrait être construit par Boeing5.

L’étage supérieur sera constitué par l’Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) pour le Block I et l’Exploration Upper Stage (EUS) pour les Block IB et II.

Le lanceur peut placer en orbite basse une charge utile de 70 tonnes ; les évolutions envisagées permettraient de porter la charge utile à 130 tonnes.

Le coût du projet est estimé à 35 milliards de dollars américains.

Missions envisagées

Le lanceur SLS joue un rôle clé dans la réalisation du programme d’exploration habité de Mars et la plupart des missions qui doivent le préparer dans le cadre de la stratégie flexible définie en 2010 par la NASA. Le rapport produit fin juillet 2015 (Evolvable Mars Campaign: Status Update to SLS Evolvability TIM) présente un calendrier prévisionnel des missions successives du lanceur qui donnent un aperçu de la manière dont l’agence spatiale prévoit de procéder pour parvenir à poser un équipage sur le sol martien. Les trois versions du lanceur, de puissance croissante – bloc I (capacité : 70 tonnes en orbite terrestre basse), bloc IB (105 t) et bloc II (130 t) – sont utilisées

Projets de missions du lanceur SLS liées au programme spatial habité

Date Mission Lanceur Charge utile Description mission (s)
2019 EM-1 SLS bloc I Orion Mission dans l’espace cislunaire sans équipage, premier vol de SLS.
2020 ARRM SLS bloc I Orion , module SEP et système de capture astéroïde Capture d’astéroïde sans équipage. Premier test du SEP (module de propulsion électrique)
2021 EM-2 SLS bloc IB Orion Mission cislunaire avec équipage
2022 EM-3 SLS bloc IB Orion et module habitat interplanétaire Mission cislunaire avec équipage
2023 EM-4 SLS bloc IB Orion et module habitat interplanétaire Mission cislunaire avec équipage
2024 EM-5 SLS bloc IB Orion et module habitat interplanétaire Mission cislunaire avec équipage
2025 EM-6/ARM SLS bloc IB Orion, SEP et système de capture astéroïde Capture d’astéroïde avec équipage
2027-2028 EM-7 et 8 SLS bloc II Orion et module habitat interplanétaire Mission cislunaire avec équipage. Premier test du module habitat interplanétaire.
2028 x SLS bloc II Prototype de module de descente martien Atterrissage sur Mars d’un module lourd sans équipage pour valider les techniques d’arrivée sur le sol martien utilisées
2028-2033 x SLS bloc II Divers 10 vols SLS (dont 2 avec équipages) pour effectuer une mission habitée sur le sol de la lune martienne Phobos. Doit permettre la mise au point de 7 des 16 composants majeurs nécessaires pour la mission sur Mars.
2034-2039 x SLS bloc II Divers 12 vols SLS pour une mission avec équipage sur le sol de Mars
2038-2043 x SLS bloc II Divers 10 vols SLS pour une mission avec équipage sur le sol de Mars
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