Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.
Gareth Dorrian, Chercheur postdoctoral en sciences spatiales, Université de Birmingham
Ian Whittaker, Maître de conférences en physique, Nottingham Trent University
Personne n’a visité la Lune depuis 1972. Mais avec l’avènement des vols spatiaux humains commerciaux, l’envie de revenir renaît et génère une nouvelle course spatiale. La Nasa a choisi la société privée SpaceX pour faire partie de ses opérations de vols spatiaux commerciaux, mais la société poursuit également son propre programme d’exploration spatiale.
Pour permettre des vols vers la lune et au-delà, la NASA et SpaceX développent de nouvelles fusées de transport lourd: le vaisseau spatial de SpaceX et le système de lancement spatial de la Nasa.
Mais en quoi diffèrent-ils et lequel est le plus puissant?
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Vaisseau spatial
Les roquettes passent par plusieurs étapes pour se mettre en orbite. En jetant les réservoirs de combustible usé en vol, la fusée devient plus légère et donc plus facile à accélérer. Une fois en fonctionnement, le système de lancement de SpaceX sera composé de deux étapes: le lanceur connu sous le nom de Super Heavy et le Starship.
Super Heavy est propulsé par le moteur de fusée Raptor, brûlant une combinaison de méthane liquide et d’oxygène liquide. Le principe de base d’un moteur-fusée à carburant liquide est que deux propulseurs – un carburant tel que le kérosène et un oxydant tel que l’oxygène liquide – sont réunis dans une chambre de combustion et mis à feu. La flamme produit un gaz chaud sous haute pression qui est expulsé à grande vitesse à travers la buse du moteur pour produire une poussée.
La fusée fournira 15 millions de livres de poussée au lancement, soit environ deux fois plus que les fusées de l’ère Apollo. Au sommet du lanceur se trouve le Starship, lui-même propulsé par six autres moteurs Raptor et équipé d’une grande baie de mission pour accueillir des satellites, de compartiments pouvant accueillir jusqu’à 100 membres d’équipage et même de réservoirs de carburant supplémentaires pour le ravitaillement dans l’espace, ce qui est essentiel aux vols spatiaux humains interplanétaires de longue durée .
Le Starship est conçu pour fonctionner à la fois dans le vide de l’espace et dans les atmosphères de la Terre et de Mars, en utilisant de petites ailes mobiles pour glisser vers une zone d’atterrissage souhaitée.
Une fois sur la zone d’atterrissage, le Starship bascule en position verticale et utilise ses moteurs Raptor embarqués pour effectuer une descente et un atterrissage motorisés. Il aura une poussée suffisante pour se soulever de la surface de Mars ou de la Lune, surmonter la gravité plus faible de ces mondes et revenir sur Terre – en effectuant à nouveau un atterrissage en douceur motorisé. Le Starship et le Super Heavy sont tous deux entièrement réutilisables et l’ensemble du système est conçu pour soulever plus de 100 tonnes de charge utile à la surface de la Lune ou de Mars.
Le vaisseau spatial mûrit rapidement. Un vol d’essai récent du prototype du Starship, le SN8, a démontré avec succès un certain nombre de manœuvres nécessaires pour faire ce travail. Malheureusement, il y a eu un dysfonctionnement dans l’un des moteurs Raptor et le SN8 s’est écrasé à l’atterrissage. Un autre vol d’essai est attendu dans les prochains jours.
Système de lancement spatial de la NASA
Le système de lancement spatial (SLS) de la Nasa prendra la couronne de la Saturn V abandonnée en tant que fusée la plus puissante que l’agence ait jamais utilisée. L’incarnation actuelle (SLS bloc 1) mesure près de 100 mètres de haut.
Lire la suite: Vers la lune et au-delà de 4: à quoi bon retourner sur la lune?
L’étage central SLS, contenant plus de 3,3 millions de litres d’hydrogène liquide et d’oxygène liquide (équivalent à une piscine olympique et demie), est alimenté par quatre moteurs RS-25, dont trois ont été utilisés sur le précédent Navette spatiale. Leur principale différence avec les Raptors est qu’ils brûlent de l’hydrogène liquide au lieu du méthane.
L’étage central de la fusée est augmenté de deux propulseurs de fusée solides, attachés à ses côtés, fournissant une poussée totale combinée de 8,2 millions de livres au lancement – environ 5% de plus que le Saturn V au lancement. Cela soulèvera le vaisseau spatial en orbite terrestre basse. L’étage supérieur est destiné à soulever la charge utile attachée – la capsule astronaute – hors de l’orbite terrestre et est un étage à carburant liquide plus petit alimenté par un seul moteur RL-10 (déjà utilisé par les fusées ATLAS et DELTA) qui est plus petit et plus léger que le RS-25.
Le système de lancement spatial enverra la capsule d’équipage Orion, qui peut supporter jusqu’à six membres d’équipage pendant 21 jours, sur la Lune dans le cadre de la mission Artemis-1 – une tâche que les fusées Nasa actuelles ne sont actuellement pas capables d’accomplir.
Il est prévu d’avoir de grandes fenêtres en acrylique pour que les astronautes puissent regarder le voyage. Il disposera également de son propre moteur et de son alimentation en carburant, ainsi que de systèmes de propulsion secondaires pour le retour sur Terre. Les futures stations spatiales, telles que la passerelle lunaire, serviront de centre logistique, pouvant inclure le ravitaillement en carburant.
Il est peu probable que l’étage central et les fusées d’appoint soient réutilisables (au lieu d’atterrir, ils tomberont dans l’océan), il y a donc un coût plus élevé avec le système SLS, à la fois en termes de matériaux et d’environnement. Il est conçu pour évoluer vers des scènes plus grandes capables de transporter un équipage ou une cargaison pesant jusqu’à 120 tonnes, ce qui est potentiellement plus que Starship.
Une grande partie de la technologie utilisée dans SLS est ce que l’on appelle un «équipement hérité» en ce sens qu’il est adapté des missions précédentes, ce qui réduit le temps de recherche et de développement. Cependant, plus tôt ce mois-ci, un test d’incendie de l’étage principal SLS a été arrêté une minute après le début du test de huit minutes en raison d’une défaillance présumée d’un composant. Aucun dommage significatif n’est survenu et le responsable du programme SLS, John Honeycutt, a déclaré: « Je ne pense pas que nous envisageons un changement de conception significatif. »
Et le gagnant est…
Alors, quel vaisseau spatial susceptible d’atteindre transporter un équipage sur la lune en premier? Artemis 2 est prévu comme la première mission avec équipage utilisant SLS pour effectuer un survol de la lune et devrait être lancé en août 2023. Alors que SpaceX n’a pas de date précise prévue pour le lancement en équipage, ils exécutent #dearMoon – un projet impliquant le tourisme spatial lunaire prévu pour 2023. Musk a également déclaré qu’une mission martienne avec équipage pourrait avoir lieu dès 2024, également en utilisant Starship.
En fin de compte, il s’agit d’une compétition entre une agence qui a eu des années de tests et d’expérience mais qui est limitée par un budget des contribuables fluctuant et des changements de politique administrative, et une entreprise relativement nouvelle dans le jeu mais qui a déjà lancé 109 fusées Falcon 9 avec un 98% taux de réussite et dispose d’un flux de trésorerie dédié à long terme.
Celui qui atteint la lune en premier inaugurera une nouvelle ère d’exploration d’un monde qui a encore beaucoup de valeur scientifique.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
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