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Space Launch System

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Space Launch System
Lanceur spatial super lourd
Le Space Launch System de la mission Artemis I sur le pas de tir 39B
LeSpace Launch Systemde la missionArtemisIsur le pas detir 39B
Données générales
Pays d’origine Drapeau des États-UnisÉtats-Unis
Constructeur Boeing,United Launch Alliance,Northrop Grumman,Aerojet Rocketdyne
Premier vol 16 novembre 2022
Lancements (échecs) 1 (0)
Hauteur 98-111m
Diamètre 8,4m
Masse au décollage Bloc 1: ~2 628 tonnes
Bloc 1B: ~2 948 tonnes
Étage(s) 2
Pousséeau décollage 42MN
Base(s) de lancement LC-39,Centre spatial Kennedy
Charge utile
Orbite basse Bloc 1: 95 tonnes
Bloc 1B: 105 t.
Bloc 2: 130 tonnes
Orbite lunaire Bloc 1: >27 tonnes
Bloc 1B: 42 tonnes
Bloc 2: >46 tonnes
Motorisation
Ergols LOX/LH2
Propulseurs d'appoint 2SSRB(5 segments)
1erétage 4RS-25D/E
2eétage Bloc 1: 1RL-10B2/C2
Bloc 1B: 4 RL-10C3
Bloc 2: 4 RL-10C3
Missions
Missions lunaires avec équipage.
Missions robotiques interplanétaires lourdes.
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LeSpace Launch System(litt.« système de lancement spatial »), abrégéSLS,est unlanceur spatialsuper-lourdaméricaindéveloppé par laNASAdepuis 2011 et dont le premier vol a lieu le.Le SLS joue un rôle central dans leprogrammeArtemisdont l'objectif est,50 ansaprès leprogrammeApollo,d'envoyer de nouveau des équipages à la surface de la Lune, puis de préparer les futuresmissions habitées vers Mars.Cette fusée sera chargée de placer le vaisseauOriontransportant l'équipage sur une trajectoire à destination de la Lune.

Pour placer en orbite lunaire un vaisseau avec équipage d'une masse de près de30 tonnes,il faut disposer d'un lanceur beaucoup plus puissant que ceux actuellement disponibles. Le lanceurSaturn Vdu programmeApollo,d'une capacité de47 tonnesenorbite lunaire,n'est plus produit depuis la fin de ce programme au début des années 1970. L'architecture du lanceur SLS, similaire à celle de l'Ares Vabandonné après l'arrêt duprogrammeConstellationen 2010, reprend en les adaptant des composants utilisés par lanavette spatiale américaine(propulseurs d'appoint,moteurs-fuséesSSME/RS-25) et dans sa versionBloc 1l'étage supérieur du lanceurDelta IV.Plusieurs versions sont envisagées (Bloc 1,1B et 2), d'une capacité de mise enorbite terrestre basses'échelonnant entre70 tonneset130 tonnes.La versionBloc 1,pouvant lancer28 tonnesvers la Lune, est caractérisée par son deuxième étageICPS,propulsé par un unique moteurRL-10B2. Courant 2020, seule cette version est développée. Actuellement, aucun budget n'est disponible pour finaliser lesversions 1Bet 2, principalement caractérisées parun deuxième étageet des propulseurs d'appoint plus puissants.

Le développement de la fusée SLS est lancé en 2011 à la demande duCongrès américainalors que la NASA n'a exprimé aucun besoin précis. Le coût initial du projet est alors évalué à10 milliards US$et un premier vol est prévu en 2017. Les glissements de ce calendrier, les importants dépassements budgétaires qui touchent également l'adaptation des installations de lancement ducomplexe de lancement 39enFloride,ainsi que le développement de lanceurs commerciaux de forte puissance remettent en question la nécessité d'un lanceur dont le coût unitaire de production atteint2,2 milliardsde US$. Malgré tout, sous la pression du Congrès, le projet se poursuit et le lanceur est appelé à jouer un rôle central dans le programmeArtemis.

Contexte[modifier|modifier le code]

Retour des projets lunaires et du lanceur lourd[modifier|modifier le code]

Les lanceursAres VetAres IduprogrammeConstellation.

En 2004, le présidentGeorge W. Bushannonce les objectifs à long terme qu'il souhaite assigner au programme spatial habité américain alors que l'accident de la navette spatiale Columbiavient de clouer au sol la flotte de cesenginsvieillissants et que le sort de laStation spatiale internationale,dont l'achèvement approche, est en suspens. Le projet présidentielVision for Space Explorationveut replacer l'Homme au cœur de l'exploration spatiale: le retour d'astronautes sur la Lune est programmé avant 2020 pour une série de missions destinées à préparer une éventuelle présence permanente de l'homme sur le sol lunaire et mettre au point le matériel nécessaire à de futuresmissions habitées vers Marsfixées à une échéance beaucoup plus lointaine[1],[2].Cette fois-ci, l'opinion comme le Congrès sont favorables au projet: leprogrammeConstellationest alors mis sur pied par la NASA pour répondre aux attentes présidentielles. Il prévoit la construction de manière similaire auprogrammeApollode deux vaisseaux habités — le vaisseau principalOrionet le vaisseau lunaireAltair— ainsi que de deux types delanceurs— le lanceur lourdAres I,chargé de placer en orbite le vaisseau Orion, et le lanceur super-lourdAres Vde la classe du lanceur géant Saturn V, chargé de placer en orbite le module lunaire[3].La NASA utilise, en les adaptant, desmoteurs-fuséesdéveloppés pour la fuséeSaturn V,les propulseurs à poudre de la navette spatiale, ainsi que de nombreuses installations au sol remontant à l'époque du programmeApollo.Mais le programme prend du retard et se heurte à un problème de financement qui, selon les plans initiaux, doit s'effectuer sans augmentation substantielle du budget global de la NASA[4].Début,le président Obama annonce l'annulation du programmeConstellationqui est confirmée par la suite[5],[6].

Abandon du programmeConstellationet du lanceur lourdAres V[modifier|modifier le code]

À la suite de son investiture, le président américainBarack Obamafait expertiser leprogrammeConstellationpar lacommission Augustine,créée à cet effet le.Celle-ci conclut qu'il manque trois milliards de dollars par an pour atteindre les objectifs fixés, mais confirme l'intérêt d'une seconde exploration humaine de la Lune comme étape intermédiaire avant unemission habitée vers Mars[7].Début,s'appuyant sur ce rapport, le présidentBarack Obamaannonce l'annulation du programmeConstellation.Trois motifs sont mis en avant: un budget en dépassement, le retard pris sur les échéances et l'absence d'innovations intégrées dans le projet[8],[9].Cette décision donne un coup d'arrêt au développement du lanceur lourdAres Vdont l'architecture devait reprendre plusieurs composants développés pour la navette spatiale et qui était conçu pour placer160 tonnesen orbite basse (le lanceurSaturn Vne pouvait placer que140 tonnes[10]). Les éléments repris sont lepropulseur d'appoint à poudre de la navette spatiale américaineallongé par ajout d'un cinquième segment, le premier étage qui utilise la structure duréservoir externe de la navette spatiale américaineavec un diamètre passant de 8,4 à10 mètresde diamètre et qui est propulsé par six moteursRS-68Butilisés pour la fuséeDelta IV.Le deuxième étage EDS utilise, comme le premier étage, de l'oxygène et de l'hydrogène liquides. Il est propulsé par un moteur unique J-2X, dérivé dumoteur J-2du deuxième étage des lanceursSaturn IBetSaturn V[11].

Renaissance du programme lunaire habité: le programmeArtemis[modifier|modifier le code]

Un lanceur lourd développé sous la pression des élus politiques[modifier|modifier le code]

La décision du président Obama s'accompagne d'unmoratoirede cinq ans sur les développements du lanceur lourd entrepris par la NASA. Un budget de 3 milliards de dollars est toutefois alloué à la NASA pour mettre au point des technologies permettant d'abaisser le coût des systèmes de propulsion. En conséquence, le projet de budget 2011 soumis par laMaison-Blancheau vote duCongrès américainne prévoit plus aucune ligne budgétaire pour le développement d'un lanceur lourd[12].Mais l'annulation du programmeConstellation,conjuguée avec le retrait programmé de lanavette spatiale,annonce une forte baisse de la charge de travail pour les industriels et les établissements de la NASA particulièrement impliqués dans le programme spatial habité et concentrés dans lesÉtatsdu Sud des États-Unis: lecentre de vol spatial Marshalldans l'Alabama,lecentre spatial JohnsonauTexas,leStennis Space Centerdans leMississippiet leCentre d'assemblage de MichoudenLouisiane.Mettant en avant ce motif, la Chambre des représentants et le Sénat votent avec une large majorité début 2010 un budget de la NASA 2011 amendé imposant le développement d'un lanceur lourd HLV (Heavy Lift Launch Vehicle). Selon les souhaits de ces élus, une première version capable de placer 70 tonnes en orbite basse doit voler dèset prendre le relais de la navette spatiale américaine. La fusée doit constituer une solution de secours pour le programme spatial habité américain au cas où la réalisation des lanceurs commerciaux financés par la NASA pour desservir la Station spatiale internationale dans le cadre du même budget n'aboutissait pas. La réalisation du lanceur lourd est associée à la poursuite du développement du vaisseauOrion(ouMulti-Purpose Crew Vehiclesoit MPCV). Les élus demandent également qu'une deuxième version capable de placer 130 tonnes en orbite basse soit développée[13],[14].L’origine principalement politique du Space Launch System lui vaut le surnom de«Senate Launch System»,qui souligne que le lanceur doit son existence davantage à la création d’emplois dans certains districts politiquement clés du Congrès qu'à la volonté de faire avancer l’exploration de l’espace[15].

Sélection d'une architecture réutilisant les composants de la navette spatiale[modifier|modifier le code]

Pour répondre aux attentes des représentants et des sénateurs américains, la NASA lance une étude destinée à définir les caractéristiques du lanceur lourd demandé. Plusieurs architectures sont évaluées[16],[17]:

  • deux des versions étudiées comportent un premier étage propulsé par des moteurs brûlant un mélange kérosène/oxygène;
  • la version retenue est celle qui a recours de la manière la plus systématique à des composants de la navette spatiale (architectureshuttle derivedou SD): réservoir central, propulseurs d'appoint (toutefois prolongés par un nouveau segment), cinq moteurs de la navette SSME/RS-25, plus performants que leRS-68utilisé par l'Ares V.Cette architecture était préconisée bien avant l'annulation du programmeConstellationet du lanceur lourdAres Vpar un groupe d'ingénieurs de la NASA et de passionnés sous l'appellation Direct (Jupiter). Cette configuration sans deuxième étage, baptiséeBloc 1,doit permettre de placer100 tonnesen orbite basse et doit effectuer son premier vol en 2019. La versionBloc 2se différencie de la précédente par l'ajout d'un deuxième étage, qui doit être propulsé par un unique moteur RS-25 pouvant être rallumé. Elle doit pouvoir placer130 tonnesen orbite basse et être disponible en 2022. Une versionBloc 3est prévue pour utiliser des propulseurs d'appoint dont l'enveloppe est en matériau composite (à la place de l'acier), ce qui permettrait de porter la capacité en orbite basse à150 tonneset d'effectuer un premier vol en 2026.

Lancement officiel du développement du SLS[modifier|modifier le code]

Le développement du lanceur, baptiséSpace Launch System,est rendu officiel par l'administrateur de la NASACharles F. Boldenle.L'architecture de la versionBloc 1a été modifiée par ajout d'un étage ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) directement dérivé de l'étage supérieur de la fuséeDelta IV.Le premier vol est programmé en.Le Sénat a, entre-temps, imposé que la versionBloc 1ne soit utilisée que pour les deux premiers vols et que des propulseurs d'appoint améliorés (propulsion liquide ou solide) soient mis en œuvre sur les vols suivants. L'étage supérieur pourrait être l'ICPS (105 tonnesen orbite basse) ou un étage plus puissant (CPS) qui permettrait de placer jusqu'à130 tonnesen orbite basse. Cette version, baptiséeBloc 1A,doit voler à compter de 2023. Le développement du lanceur, du vaisseau Orion et des équipements au sol se monte à18 milliards US$,dont10 milliards US$pour le lanceur[16],[12].

Développement du lanceur[modifier|modifier le code]

Cet exemplaire du réservoir d'hydrogène du premier étage assemblé avec la section inférieure (contenant le système de fixation des moteurs-fusées) et l'inter-réservoirs doit servir à des tests de structure.
Schéma du SLS Block 1.Vaisseau Orion:1Module de l'équipage -2Module de service -3Adaptateur du vaisseau -4Tour de sauvetage -5Panneaux encapsulant le module de service -6Adaptateur vaisseau Orion.Étage ICPS7:Étage ICPS -8Adaptateur LVA.Propulseurs d'appoint (x 2):11Segment avant -12Segment centre supérieur -13Segment centre -15Segment centre inférieur -16Segment arrière -17Section de propulsion -18Jupe arrière -20Avionique avant -22Anneau de fixation au premier étage -24Tuyère.Premier étage:9Jupe avant -10Réservoir d'oxygène -19Jupe inter-réservoirs -21Réservoir d'hydrogène -23Moteur-fusée RS-25 (x4).

Début de la construction[modifier|modifier le code]

Le,une première évaluation valide le concept du SLS, permettant au projet de passer de la phase de conception à la phase de réalisation[18].Le,la NASA a effectué le premier test d'unmoteur RS-25sur banc d'essais durant 500 secondes. En,la NASA signe un accord avec l'Agence spatiale européennepour la fourniture par cette dernière du module de service du vaisseauOrion.Le développement de ce module rencontre rapidement des problèmes techniques et de masse, mais l'ESA confirme à chaque fois que celui-ci sera prêt pour fin 2017. Un premier glissement de calendrier intervient fin 2014: dans l'établissement de Michoud,la construction du VAC (Vertical Assembly Center), un gigantesque équipement qui doit permettre d'assembler les différents composants du premier étage, doit être complètement reprise, car les fondations ont bougé sous le poids de cet ensemble. La nouvelle date du premier vol est fixée en.Le premier vaisseau Orion, sans son module de service, est lancé par unefusée Delta IV Heavyet effectue leun vol sans équipage de quatre heures et demi couronné de succès. L'ESA annonce qu'elle ne pourra livrer le module de service comme prévu fin 2017. En,les spécifications du lanceur sont figées et validées dans le cadre d'une revue des spécifications (Critical Design Reviewou CDS). La revue a permis de valider la capacité respective des versionsBloc 1(70 tonnes),Bloc 1B(105 tonnes) etBloc 2(130 tonnes). Le premier étage des trois versions doit être identique. La versionBloc 1Bse différencie duBloc 1par son deuxième étage: l'EUS,propulsé par quatre RL10-C2 et aux caractéristiques proches duLarge Upper Stageproposé parBoeing,remplace l'ICPS.La versionBloc 2est une version améliorée duBloc 1Bqui utilise des propulseurs d'appoint plus performants (ergols liquidesoupropergol solideavec enveloppe en composite carbone). La fabrication des premiers éléments du lanceur peut être lancée. Le prochain jalon est la certification des spécifications du lanceur avant son vol inaugural qui est programmé en 2017 avant le premier vol programmé en 2018[19],[20].

Le propulseur d'appoint est testé à plusieurs reprises avec un dernier test le.Les installations de laplateforme de lancement mobileML-1 et du pas de tir 39B, qui ont été modifiées pour permettre le lancement du SLS, sont testées pour la première fois en[21].

Remise en question de la versionBloc 1Bet de l'étageExploration Upper Stage[modifier|modifier le code]

Il était prévu en 2016 que la version Bloc 1 du lanceur ne soit utilisée que pour le premier vol et que la versionBloc 1B,beaucoup plus puissante et caractérisée par son nouvel étage EUS, soit utilisée pour les vols suivants[22].Mais le développement de l'étage EUS équipant la versionBloc 1Baccumule les retards, carBoeing,qui le construit mais est également chargé du premier étage, donne la priorité au développement de ce dernier qui rencontre de nombreuses difficultés. Leprésident Trumplance début 2019 leprogrammeArtemisqui doit ramener des astronautes américains sur laLune.La versionBloc 1B,qui répondait uniquement à des objectifs fixés par leCongrès américain,n'est pas nécessaire pour remplir cet objectif, car le lancement du module lunaire HLS doit être confié à des lanceurs commerciaux. Aussi, le budget alloué à l'étage EUS en 2019 est divisé par deux, passant de 300 à150 millions US$.Prenant en compte le retard pris dans le développement de l'Exploration Upper Stage(EUS), la NASA décide début 2018 d'utiliser la versionBloc 1également pour les deuxième et troisième vols avec équipage ainsi que pour la version cargo qui doit lancer la sonde spatialeEuropa Clipper.Pour cette dernière, les performances réduites duBloc 1par rapport auBloc 1Bravivent le débat concernant l'utilisation alternative du lanceurFalcon Heavydont le coût est annoncé de 100 millions €[23].Malgré le souhait de laMaison-Blanchede mettre un terme au développement de l'EUS, la NASA demande à Boeing de poursuivre ses travaux: la conception de l'étage EUS, qui avait été dimensionnée pour recevoir à terme un moteur J-2X, est optimisée en 2019 dans sa configuration à quatre moteurs RL-10, ce qui permet d'accroître ses performances. Le président Trump propose un budget 2020 interrompant le développement de l'étage EUS ainsi que tous les travaux associés (plateforme de lancement mobile ML-2) en confiant à des lanceurs commerciaux les vols du programmeArtemisqui étaient envisagés pour leBloc 1B.Mais leSénats'oppose à cette décision et rétablit dans le budget 2020 les fonds consacrés à l'EUS. La Maison-Blanche propose de nouveau un budget 2021 annulant l'EUS[24],[25].

Critiques du projet SLS[modifier|modifier le code]

Lorsque leCongrès américainavait pris la décision en 2010 de lancer le développement de la fusée géante SLS, l'offre des lanceurs commerciaux était encore balbutiante. La sociétéSpaceXvenait tout juste de réussir le premier vol de sa fuséeFalcon 9après les débuts calamiteux de son lanceur légerFalcon 1.La confiance qu'on pouvait accorder aux sociétés privées pour la desserte de laStation spatiale internationaleétait l'objet d'intenses débats parmi le personnel politique concerné. En 2018, la donne a changé. Les sociétés privées ont largement fait leurs preuves et SpaceX met à disposition un lanceur lourd, laFalcon Heavy(60 tonnes en orbite basse pour la version non réutilisable), pour un prix sans commune mesure avec celui du SLS (environ100 millions US$contre environ1 milliard US$). La NASA défend désormais le projet du SLS en mettant en avant sa capacité (nettement supérieure à celle des lanceurs existants), qui, selon l'agence spatiale, est nécessaire pour les projets lunaires et martiens. Le maintien du SLS est largement lié à celui de plusieurs milliers d'emplois, en particulier dans le Sud des États-Unis dans lesÉtatsd'Alabama,duMississippi,deLouisianeet deFloride[26].

En raison des retards et des dépassements de budget importants ainsi que du coût d'exploitation attendu non compétitif avec les alternatives disponibles ou attendues sur le marché des lanceurs, le,Jim Bridenstineannonce devant le Comité sénatorial américain du commerce, des sciences et des transports, que la NASA envisage désormais le recours à des lanceurs commerciaux pour le lancement de la capsuleOrionainsi que pour la construction de laLunar Orbital Platform-Gateway[27].En,le présidentDonald Trumppropose une réduction du budget global de la NASA pour 2020 de 2 %. Le plan prévoit l'annulation du développement des versions les plus puissantes du SLS (Bloc 1Bet 2) réduisant l'intérêt de poursuivre le développement du SLS[27].Mais le Congrès américain s'oppose à ce projet et décide au contraire de porter ce budget de la NASA à22,616 milliardsde dollars, soit une hausse de1,6 milliardpar rapport à 2019. La ligne budgétaire consacrée au projet SLS est quant à elle augmentée de651 millionsde dollars[28].

Adaptation des installations de lancement[modifier|modifier le code]

Pour lancer la fusée SLS, la NASA adapte les installations ducomplexe de lancement 39aucentre spatial Kennedy(Floride) qui avaient été utilisées auparavant par laNavette spatiale américaine.Le lanceur géant doit être assemblé dans l'immense bâtiment duVABsur uneplateforme de lancement mobilequi doit ensuite être transportée par lecrawlerjusqu'aupas de tir39B.Tous ces équipements doivent être modifiés pour tenir compte des caractéristiques propres au SLS.

Le premier étage en cours d'installation sur le banc d'essais du centre spatial Stennis pour un test de mise à feu.

À la suite du lancement du projet SLS, la NASA décide d'adapter laplateforme de lancement mobileML-1, qui a déjà été modifiée pour le lanceurAres I[Note 1].Cette décision est prise après avoir évalué deux autres options: la construction d'une plateforme de lancement entièrement nouvelle et l'adaptation d'une plateforme restée au standard de la navette spatiale américaine. Le chantier est lancé en 2011. Les caractéristiques très différentes de l'Ares Iet du SLSBloc 1imposent de nombreuses modifications, notamment des bras mobiles de la tour ombilicale et des ouvertures de la plateforme permettant aux gaz des moteurs de s'échapper. Le coût, évalué en 2014 à environ385 millions US$,dépasse finalement les693 millions US$et la livraison prend trois ans de retard à la suite d'erreurs de conception et d'une mauvaise gestion des sous-traitants. Ces modifications s'achèvent en 2020 et ne permettent de lancer que la versionBloc 1du SLS. La versionBloc 1Bdu lanceur, plus haute, nécessite de nouvelles adaptations. Il faut33 moispour faire passer la plateforme du standardBloc 1àBloc 1B.Pour ne pas introduire de nouvelles contraintes dans le calendrier de lancement, la NASA décide en 2018 de construire une deuxième plateforme de lancement mobile (ML-2), conçue pour le lanceur SLSBloc 1B.Le coût des travaux, qui débutent en,est évalué à540 millions US$[29],[30],[31],[23].

Fabrication du premier exemplaire du lanceur[modifier|modifier le code]

Lespropulseurs d'appointdu premier exemplaire du SLS arrivent par voie ferrée à la gare deTitusvilleet sont transférés aucentre spatial Kennedymi[32].Les segments arrière sont assemblés dans le bâtiment RPSF (Rotation, Processing and Surge Facility) avec leur jupe et leurtuyère.Ils doivent être transférés dans le VAB et assemblés avec le premier étage sur laplateforme de lancement mobileno1 modifiée pour le nouveau lanceur[33].Le premier étage, après avoir subi différents tests pour s'assurer de la résistance de la structure, est installé sur le banc d'essais B-2 ducentre spatial Stennispour un test de fonctionnement prévu le.Le programme initial consiste à vérifier le fonctionnement simultané des moteurs durant huit minutes, correspondant à leur temps d'activité pour amener la fusée dans l'espace, mais le test est arrêté de manière prématurée après un peu plus d'une minute de fonctionnement[34].Une deuxième campagne de test est réalisée sur le banc d'essais en mars 2021 avec une mise à feu d'une durée de 500 secondes dont les résultats sont jugés concluants par les ingénieurs[35].

La NASA décide en juillet 2021 de renoncer au lanceur SLS pour la mise en orbite de lasonde spatialeEuropa Clipper,pour des raisons sans aucun doute liées au coût et au retard pris dans le développement de la fusée. L'agence spatiale n'a jusque-là pas été autorisée par le Congrès américain à envisager un autre lanceur. Mais courant 2021, le Congrès lève son veto et la NASA sélectionne le lanceurFalcon Heavyde SpaceX dans le cadre d'un contrat de178 millions US$.Le choix d'un lanceur moins puissant impose de renoncer à une trajectoire directe versJupiter,destination de la sonde spatiale, et nécessite le recours à l'assistance gravitationnellede la Terre et de Mars[36],ce qui rallonge la durée du transit de deux ans[37].Pour le SLS, c'est un échec grave dans la mesure où cela remet en cause en partie son utilité, d'autant que le coût des lancements Artemis est de nouveau revu à la hausse. L'inspection générale de la NASA évalue désormais le coût d'une missionArtemisà4,1 milliards US$dont2,2 milliardspour le seul lanceur. Les autres postes de coût sont les équipements et infrastructures (568 millions US$) et le vaisseau Orion (1,3 milliard US$dont300 millions US$pour le module de service développé en Europe)[38],[39].

Assemblage, tests et répétition des opérations de lancement (juin 2021-)[modifier|modifier le code]

Le lanceur et le vaisseau Orion complètement assemblé dans le bâtiment VAB peu avant son transfert vers le pas de tir.

En juillet 2021, l'assemblage du premier exemplaire du lanceur SLS débute dans la baie 3 du bâtiment VAB ducentre spatial Kennedy.Le premier étage et les propulseurs d'appoint sont installés sur laplateforme de lancement mobile[40],puis un mois plus tard le deuxième étage ICPS[41].Débutent alors les tests d'intégration de la fusée qui s'achèvent en septembre. En octobre, le vaisseau Orion est installé au sommet du lanceur et une deuxième séquence de test d'intégration[42]s'achève en mars 2022[43].La plateforme de lancement mobile supportant la fusée est alors déplacée jusqu'au pas de tir 39B d'où la missionArtemis Idoit être lancée[44].Débute alors la répétition des opérations de lancement. Durant ces tests qui comprennent le remplissage des réservoirs de la fusée et la simulation d'un compte à rebours, plusieurs anomalies sont mises en évidence dont notamment une fuite dans une des conduites alimentant les réservoirs ainsi qu'une valve bloquée. La correction de ces problèmes nécessite que le lanceur soit rapatrié dans le VAB, ce qui remet en cause la date du lancement d'Artemis 1programmé en.Toutefois les réparations sont effectuées rapidement et la fusée est de retour sur le pas de tir début.Une répétition du lancement est menée presque jusqu'à son terme leavec quelques anomalies mineures. Le lanceur doit réintégrer le VAB pour la correction des dernières anomalies constatées et la préparation du lancement qui pourrait intervenir à compter de fin août[45].

Les deux premières tentatives de lancement du SLS les 29 août etsont infructueuses, en raison de problèmes techniques de valves et de fuites. La prochainefenêtre de lancementretenue par la NASA s’étend du 23 au[46].

Le lanceur décolle le 16 novembre 2022 dans le cadre de la missionArtemis I.

Configurations[modifier|modifier le code]

Les différentes versions du SLS.

Quatre versions du lanceur ont été étudiées, dont trois ont été retenues: leBloc 0(annulé) puis lesBlocsI, IB et II. Les trois versions retenues comportent deux étages cryotechniques (oxygène/hydrogène) et deux propulseurs d'appoint àpropergol solide.Courant 2020 seule la versionBloc Iest en développement[47]:

Bloc I[modifier|modifier le code]

Le bloc I est la version qui sera utilisée pour lancer les missionsArtemis I,IIetIII.Elle utilise un deuxième étageICPSrelativement peu puissant directement dérivé de l'étage supérieur dulanceur Delta IVet propulsé par un unique moteurRL-10B2 ou C2. Cette version permet d'injecter une masse supérieure à27 tonnessur une trajectoire de transfert vers la Lune.

Bloc IB[modifier|modifier le code]

Schéma de l'étageEUSqui sera utilisé par la versionBloc 1Bdu SLS.

La version bloc IB, caractérisée par un étage supérieur EUS plus puissant, devrait effectuer son premier vol vers 2025 si elle est financée, ce qui n'était pas le cas courant 2020. Cette version se caractérise par un deuxième étage, l'Exploration Upper Stage(EUS), entièrement nouveau qui équipe également lebloc 2du SLS. Cet étage est propulsé par quatreRL-10C3.Cette version du moteur se distingue de la précédente au niveau de la partie basse de latuyèrequi prolonge la partie haute solidaire de lachambre de combustion.Sur la version C3, cette partie basse comprend deux parties encomposite carboneet est fixe alors que, sur la version B2, elle est composée de trois parties et est déployée en orbite après séparation du premier étage du lanceur. La partie haute de la tuyère du C3 est refroidie par circulation d'ergolstandis que la partie basse utilise le refroidissement radiatif[25].Dans cette version, le lanceur peut injecter une masse de42 tonnessur une trajectoire de transfert vers la Lune. Son développement dépend du financement de l'étage EUS toujours en suspens en.D'une masse de 3 000 tonnes et d'une hauteur de 111 mètres, cette version est comparable au lanceurSaturn V(respectivement 3 038 tonnes et 110 mètres). Sa capacité de mise en orbite basse est de 130 tonnes, proche du record de 140 tonnes deSaturn V.Le diamètre du corps central est de 8,4 mètres.

Bloc 2[modifier|modifier le code]

La version Bloc 2, capable de placer 130 tonnes enorbite bassese différencie du bloc IB par ses propulseurs d'appoint. Ceux-ci seraient soit des propulseurs àpropergol solideutilisant une enveloppe enmatériau composite(carbone) beaucoup plus légère que l'acieremployé jusque là, soit des moteurs àergols liquidesbeaucoup plus performants qui permettent de faire passer lacharge utilede plus de46 tonnessur une trajectoire de transfert vers la Lune, proche des47 tonnesdeSaturn V[48].Cette version demandée par les sénateurs et les représentants au lancement du projet n'est pas financée et le premier vol ne devrait pas intervenir avant 2030.

Pour chacune de ces trois versions d'abord conçues pour lancer le vaisseauOrion,il est prévu une version cargo ayant une capacité légèrement supérieure.

Vol # Version Moteurs du premier étage Propulseurs d'appoint Étage supérieur Charge utile en...
Orbite basse Injection trans-lunaire
1 Bloc 1 RS-25D RSRMV ICPSavec RL10B-2 95t >27t
2,3 ICPSavec RL10C-2-1
4 Bloc 1B EUS 105t 42t
5,6,7,8 RS-25E
9... Bloc 2 BOLE 130t >46t

Utilisation[modifier|modifier le code]

Mission avec équipage[modifier|modifier le code]

Le SLS est d'abord conçu pour placer le nouveau vaisseau spatialOrion,sans équipage à bord, sur une trajectoire lui permettant d'atteindre la Lune. C'est l'objectif de son premier volArtemis Ien 2022. Ce vaisseau devrait permettre des missions habitées vers la Lune, des astéroïdes et à terme doit lancer les différents modules permettant une mission habitée sur le solmartien[49].

Version cargo[modifier|modifier le code]

Le lanceur SLS pourrait également servir au lancement de missions lourdes d'exploration du Système solaire,en particulier les missions vers les planètes externes qui nécessitent avec les lanceurs existants de nombreuses manœuvres d'assistance gravitationnellequi rallongent d'autant la durée du transit. Son utilisation est fortement envisagée pour la missionEuropa Clipper,unesonde spatialede six tonnes à destination d'Europe,satellite deJupiter.Le recours au SLS permet d'adopter une trajectoire directe et de raccourcir ainsi de trois ans la durée du transit vers Europe. Toutefois ce choix s'accompagne d'un surcoût important. Alors que le lancement par une fusée commerciale (Delta IV HeavyouFalcon Heavy) coûterait au plus500 millions US$,le recours à la fusée SLS est évalué à876 millions US$par les officiels de la NASA ou à deux milliards US$ par les représentants de laMaison-Blanchequi incluent les coûts fixes induits par la nécessité pour Boeing de redimensionner ses installations pour produire la fusée pour un vol qui est prévu en 2023/2024. Toutefois, ce choix est poussé par leCongrès américainsans que les scientifiques et les ingénieurs de la NASA ne soient consultés[50].

Capacité du lanceur (tonnes) en fonction de la destination de lacharge utile[51]
Destination C3(en)(enMJ/kg) Bloc 1 Bloc 1B Bloc 2
Orbite terrestre basse 70 tonnes 97,5 tonnes 130 tonnes
Injection sur trajectoire lunaire ~2 25,3 tonnes 37,8 tonnes 50 tonnes
Injection sur trajectoire martienne 11 19,5 tonnes 33 tonnes 45 tonnes
Europe,lune deJupiter(avec assistance gravitationnelle) 28,9 12,9 tonnes 25,1 tonnes
Europe, lune de Jupiter (trajectoire directe) 85,4 4,38 tonnes 8,92 tonnes
Saturne/Encélade/Titan 106 2,72 tonnes 5,12 tonnes
Uranus 135,5 1,01 tonne 1,48 tonne
Performances de la version cargo desblocs 1et 1B par rapport aux lanceurs existants.

Caractéristiques techniques de la version Bloc 1 du SLS[modifier|modifier le code]

La versionBloc Idu lanceur SLS, qui est la seule développée courant 2020, comporte un premier étage cryotechnique propulsé par quatre moteursRS-25D/Edérivés desmoteurs SSMEde la navette (RS-24) et brûlant un mélange hydrogène/oxygène, deuxpropulseurs d'appointàpropergol solidequi fournissent 75 % de la poussée au décollage et un deuxième étageICPS,également cryotechnique, qui est propulsé par un moteurRL-10B2. Cette version du SLS a une masse au décollage de 2 628 tonnes et est haut de97,84 mètres.Lapousséeau décollage est de 39 098kN(environ 3 979 tonnes). Le lanceur peut placer sur uneorbite bassede110 km x 241 kmunecharge utilede81 tonneset, sur une orbite de200 km × 1 806 km,de 61,7 tonnes[52].

Schéma du lanceur SLS dans sa versionBloc 1.1Moteurs-fusées RS-25 (x4) -2Propulseurs d'appoint (×2) -3Premier étage -4Adaptateur d'étage -5Deuxième étage ICPS -6Adaptateur d'étage Orion -7Adaptateur du vaisseau -8Panneaux de protection du module de service -9Orion: module de service -10Orion: module de l'équipage -11Tour de sauvetage -12Charge utile.

Premier étage[modifier|modifier le code]

Le premier étage du lanceur SLS destiné au lancement de la missionArtemis Isort de l'usine de Michoud.
Les quatre moteurs RS-25 qui doivent propulser le premier exemplaire du SLS avant leur assemblage avec le premier étage.

Le premier étage (Core stage), s'il reprend le diamètre et le revêtement extérieur duréservoir externe de la navette spatiale américaine,est entièrement nouveau contrairement aux autres composants du lanceur. C'est le plus gros étage jamais construit depuis le début de l'ère spatiale[53].Il a une longueur de 61 mètres pour un diamètre de 8,4 mètres. Sa masse à vide est de85,4 tonneset, avec le plein d'ergols, de979,5 tonnes.Les deux réservoirs de l'étage peuvent contenir 2 763m3d'hydrogène et d'oxygène liquides. Cet étage comprend cinq sous-ensembles: de bas en haut, la section sur laquelle sont fixés les moteurs-fusées qui contient également une partie de l'avioniquede l'étage et sert de point d'attache inférieur aux propulseurs d'appoint, le réservoir d'hydrogène de40 mètresde long et d'un volume de 2 032m3,un anneau inter-réservoirs avec également de l'avionique et le point d'attache supérieur des propulseurs d'appoint, le réservoir d'oxygène de 742m3et enfin la jupe avant dans laquelle se trouve également une partie de l'avionique et lesordinateurs de vol.Le corps central est construit par Boeing[54],[55].

Propulsion[modifier|modifier le code]

L'étage est propulsé par quatre moteursRS-25E(« E » pour «Expendable», signifiant « jetable »). Ces moteurs sont fournis par la sociétéAerojet Rocketdyne.LeRS-25D/E est une version légèrement modernisée des moteursSSMEde lanavette spatiale américaine.Le moteur est particulièrement performant, car il brûle un mélange d'oxygène et d'hydrogène liquides et il utilise uncycle d'alimentation à combustion étagée.Par rapport à la version utilisée par la navette spatiale, il dispose d'un nouveau contrôleur, une meilleure isolation de la tuyère et une augmentation de lapousséequi atteint 109 % de la poussée nominale contre 104,5 % auparavant. La poussée est de 1 859kNau niveau de la mer 2 227kNdans le vide, soit respectivement de 190 tonnes et 232 tonnes. Contrairement à ceux de la navette spatiale, ils ne sont pas réutilisables, ce qui a permis de réduire leur poids et de diminuer leur coût. L'impulsion spécifique,moins performante que dans la version d'origine, est de366 secondesau niveau de la mer et de452 secondesdans le vide. Chaque moteur a une masse de 3 527kg,est haut de4,27 mètrespour un diamètre de2,44 mètres.Latuyèrea un rapport de section de 69 qui est typique des moteurs-fusées devant fonctionner à basse altitude[56],[57].Les lanceurs SLS doivent utiliser16 moteursdéjà utilisés par la navette spatiale et qui ont été stockés depuis l'arrêt de celle-ci. Ainsi le lanceur de la missionArtemis Iutilise quatre moteurs qui ont tous volé plusieurs fois, le plus ancien ayant effectué son premier vol en 1998 et ayant effectué en tout12 vols.Pour pouvoir mener à bien leprogrammeArtemis,compte tenu que les moteurs du SLS ne seront pas réutilisables, la chaîne de fabrication a été relancée, dans le cadre d'un contrat de1,79 milliard US$passé en,pour produire18 moteursdont le coût de fabrication devrait être 30 % plus faible et qui devraient être légèrement plus puissants[58].

Le premier étage est construit parBoeingdans lecentre d'assemblage de Michoudet reprend la couleur orange du réservoir externe de la navette spatiale américaine (il s'agit de la couleur de la mousse isolante, l'absence de peinture permettant à la NASA de réduire le poids de l'étage et de réaliser des économies). Cet étage est commun aux différentes versions du SLS.

  • Premier étage
  • Opération de soudure à l'intérieur du réservoir d'hydrogène du premier étage.
    Opération de soudure à l'intérieur du réservoir d'hydrogène du premier étage.
  • Intertank : partie centrale de l'étage assurant la jointure entre les deux réservoirs.
    Intertank: partie centrale de l'étage assurant la jointure entre les deux réservoirs.

Propulseurs d'appoint[modifier|modifier le code]

Le lanceur utilise deuxpropulseurs d'appointàpropergol solideRSRMV qui fournissent 80 % de la poussée totale au décollage. Ces propulseurs dérivent despropulseurs d'appoint à poudre de la navette spatiale américaine(SRB). Ils sont toutefois plus longs (la poussée est supérieure de 20 %) grâce à l'ajout d'un segment. Les autres modifications portent sur la suppression du système de récupération (suppression du parachute situé dans la pointe avant), l'agrandissement de la tuyère, l'amélioration du système hydraulique d'inclinaison de la tuyère et la modification du point d'attache inférieur au corps du lanceur. La plupart de ces modifications ont été implémentées pour la mise au point du lanceurAres V.Chaque propulseur d'appoint a une longueur de53 mètrespour un diamètre de3,71 mètres.Sa masse au lancement est de733,1 tonnespour une masse à vide de85,4 tonnes.La poussée au décollage est de 16 013kNau sol, ce qui pour les deux propulseurs représente une poussée totale de 2 622 tonnes. La durée de combustion est de126 secondes[52].Chaque propulseur d'appoint est composé de cinq segments dont trois segments centraux, le segment supérieur de forme aérodynamique dans lequel est logé le système de mise à feu et les systèmes électroniques et un segment inférieur qui comprend la tuyère qui peut être inclinée de cinq degrés grâce à desvérinshydrauliques. Ces derniers s'appuient sur une jupe prolongeant le propulseur d'appoint. Le propulseur d'appoint est constitué d'une enveloppe en acier dans lequel a été coulé un bloc de poudre (un mélange constitué principalement d'aluminium et d'oxydant) dont l'axe central est évidé. La mise à feu est déclenchée par un petit bloc de propergol solide, lui-même allumé par une charge pyrotechnique, qui produit une longue flamme. Celle-ci déclenche la combustion du bloc de poudre tout au long de l'orifice central. Contrairement à un moteur à ergols liquides, la poussée d'un moteur à propergol solide ne peut pas être modulée en réduisant directement la quantité d'ergols brûlés. On y parvient toutefois en donnant une géométrie particulière à l'orifice central. La poussée maximale est nécessaire au décollage, mais elle doit être réduite par la suite pour que l'accélération ne devienne pas trop forte au fur et à mesure de l'allègement de la fusée. Pour y parvenir, l'orifice central du bloc de poudre des deux segments d'extrémité a une section en étoile: la surface brûlant au début est bien supérieure que dans les segments centraux à l'orifice cylindrique, mais diminue rapidement. Les propulseurs d'appoint du lanceur SLS sont produits parNorthrop Grummandans son usine située au nord deSalt Lake Citydans l'Utahpuis convoyés par voie ferrée jusqu'aucentre spatial KennedyenFloridepour y être assemblés entre eux puis avec le lanceur[59],[60].Il était envisagé de les remplacer par des propulseurs d'appoint à ergols liquides, afin d'améliorer la poussée produite[61].

  • Propulseurs d'appoint
  • Un des cinq segments des propulseurs d'appoint.
    Un des cinq segments des propulseurs d'appoint.
  • Tuyères de propulseur d'appoint.
    Tuyères de propulseur d'appoint.

Étage supérieur: l'ICPS[modifier|modifier le code]

La version Bloc 1 utilise l'étage ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stageen français « Étage de Propulsion Cryogénique Provisoire »), dérivé du second étage du lanceurDelta IV.Long de13,70 mètrespour un diamètre de5,10 mètres,l'ICPS a une masse à vide de4 tonneset de32 tonnesune fois les ergols chargés. Il est propulsé par unmoteur-fusée à ergols liquidesRL-10B2unique de 110kNdepousséedéveloppé par la sociétéAerojetet brûlant un mélange d'hydrogène liquide et d'oxygène liquide. L'étage est fabriqué parULA(le constructeur de la fuséeDelta IV) dans son usine deDecaturdans l'Alabama.L'IPSC est en fait une version légèrement modifiée de l'étage utilisée par laDelta IV.Le réservoir d'hydrogène est rallongé de 46,7 centimètres, un deuxième réservoir d'hydrazine (utilisé par les moteurs decontrôle d'attitude) a été ajouté et le système de navigation a été modifié. Un système de purge utilisant de l'hélium a été ajouté au moteur RL-10 pour le redémarrage du moteur en vol[62].

Une structure conique haute de 8,4 mètres et d'une masse de 4,5 tonnes, le LVSA (Launch Vehicle Stage Adapter), relie le premier étage à l'ICPS. La forme conique permet de rattraper la différence de diamètre entre le premier étage (8,4 mètres) et l'ICPS (5 mètres). Le LVSA entoure la longue tuyère du moteur-fusée RL-10 et le réservoir d'oxygène de l'étage (partie inférieure de l'étage ICPS). Une partie de l'avionique du premier étage y est fixée sur sa paroi interne. Le LVSA est constitué de panneaux d'aluminium soudés entre eux, encadrés par deux anneaux dans le même matériau. Comme le premier étage, la structure est recouverte à l'extérieur d'une couche d'isolant thermique orange qui la préserve de l'échauffement découlant du frottement de l'atmosphère que la fusée traverse à grande vitesse. Lors de la séparation du second et du premier étages, cette structure reste solidaire de ce dernier et est donc larguée. Le LVSA est fabriqué parTeledyne Brown Engineering[63],[64],[65].

Charge utile: le vaisseau Orion[modifier|modifier le code]

Composants du vaisseau Orion avec les panneaux protégeant le module de service et l'adaptateur le reliant à l'étage supérieur ICPS.
Le vaisseau Orion peu avant son installation au sommet du lanceur pour la mission Artemis 1.
Article principal:Orion.

Le lanceur SLS est d'abord conçu pour lancer le vaisseau spatial lourdOrion,qui doit transporter des équipages sur une trajectoire lunaire, voire interplanétaire. Le vaisseau est composé d'un module de commande où se tient l'équipage et d'un module de service qui regroupe les équipements servant de support: propulsion, production d'énergie, une partie dusystème de support de vie.Le vaisseau est complétement encapsulé, d'une part, par latour de sauvetagequi le coiffe, chargée d'arracher la capsule au lanceur pour préserver l'équipage en cas de défaillance de la fusée durant les premières minutes de vol, et, d'autre part (au niveau du module de service), par des panneaux qui sont largués après avoir franchi les couches épaisses de l'atmosphère. Un adaptateur légèrement conique, haut de 1,5 mètre et fabriqué par le centre de vol spatial Marshall, relie Orion à l'étage supérieur ICPS. L'ensemble a une masse de33,5 tonnesdont24 tonnespour le vaisseau,7,4 tonnespour la tour de sauvetage et1,8 tonnespour l'adaptateur et les panneaux[66],[65].Le module de commande qui contient l'équipage est fabriqué par Lockheed Martin dans l'établissement de la NASA de Michoud. Le module de service est quant à lui fourni par l'Agence spatiale européenneet dérive duvéhicule automatique de transfert européen,le véhicule de ravitaillement autonome de laStation spatiale internationale[67].

L'énergie est produite par des panneaux solaires rectangulaires déjà utilisés sur l'ATV qui remplacent les panneaux circulaires envisagés initialement par la NASA etLockheed Martin[68].

Tour de sauvetage[modifier|modifier le code]

Latour de sauvetageest un équipement aux caractéristiques bien maîtrisées puisqu'il a été utilisé par les vaisseauxMercuryetApollo,et qu'il est toujours employé sur les vaisseaux russes Soyouz. La tour de sauvetage du vaisseau Orion a été développée et mise au point comme le vaisseau Orion dans le cadre duprogrammeConstellation.Elle prend la forme d'un long cylindre fixé par une jupe au sommet de la capsule Orion. Ce cylindre abrite un système de propulsion à propergol solide chargé d'arracher la capsule au lanceur et de l'en éloigner en cas de défaillance de celui-ci. Une poussée de180 tonnesest exercée durant trois secondes et éloigne le vaisseau Orion de la fusée à une vitesse de800km/hen imposant une accélération maximale d’environ11g.L'ensemble formé par la capsule et la tour de sauvetage est instable et durant le fonctionnement du système propulsif, huit petits générateurs de gaz sont utilisés en permanence pour maintenir son orientation. Le dispositif est conçu pour pouvoir être utilisé alors que la fusée est encore au sol: la tour de sauvetage élève la capsule de plus de deux kilomètres avant que celle-ci ne retombe, ce qui laisse le temps aux parachutes de se déployer et de permettre un atterrissage en douceur. Lorsque le vol se déroule normalement, la tour de sauvetage est larguée dès que la fusée se trouve au-dessus de la couche atmosphérique épaisse, soit3 minuteset30 secondesaprès le décollage[69].

Installations de lancement[modifier|modifier le code]

Le lanceur SLS doit décoller dupas de tir39B utilisé autrefois par lanavette spatiale américaine.Il s'agit d'un des deux pas de tir ducomplexe de lancement 39situé aucentre spatial KennedyenFloride.La fusée est assemblée dans le bâtimentVABsur saplateforme de lancement mobilede lancement, puis transportée jusqu'aupas de tirpar letransporteur à chenilles[70].

Une partie des installations fixes du complexe dont le VAB (le plus imposant)

Le bâtiment d'assemblage (VAB)[modifier|modifier le code]

Le lanceurSpace Launch Systemest assemblé dans le VAB (Vehicle Assembly Building) à partir des éléments qui sont transférés par rail ou voie maritime (premier étage). Il est bordé par un canal qui permet à des navires d'accéder à la mer. Le VAB est l'un des plus grands bâtiments existant au monde: haut de 160 mètres, il fait 218 mètres de long sur 158 mètres de large. Il comprend deux bâtiments de hauteurs inégales accolés l'un à l'autre. La partie la plus haute est compartimentée en quatre sous-ensembles (les baies d'assemblage) dotés chacun d'une porte extérieure haute de 139 mètres permettant de faire passer la fusée assemblée sur sa plateforme de lancement mobile. Chaque baie comprend plusieursponts roulants,dont certains ont une capacité de levage de 325 tonnes, et onze plateformes rétractables permettant d'accéder au lanceur à différentes hauteurs (la plateforme A située à 105 mètres de haut au-dessus du sol permet d'intervenir sur le vaisseau Orion tandis que la plateforme K située à 26 mètres de haut permet d'accéder à la partie basse des accélérateurs d'appoint. Le SLS est assemblé dans la baienuméro 3[71].

Le centre de contrôle[modifier|modifier le code]

Le centre de contrôle (Launch Control Center LCC) abrite les installations qui permettent d'effectuer les répétitions des lancements et de contrôler le lancement effectif. Il est abrité dans un grand bâtiment (115 mètres de long pour 55 mètres de large) de quatre étages situé à l'angle sud-est du bâtiment d'assemblage des lanceurs (le VAB). Il contient les installations électroniques et informatiques qui permettent de contrôler le fonctionnement du lanceur au sol et en vol. Au troisième étage se trouvent quatre salles de contrôles de tir qui permettent chacune de suivre les opérations de préparation et de lancement d'une fusée. Chaque salle contient un ensemble d'équipements permettant aux opérateurs de contrôler et suivre les opérations: le Checkout, Control and Monitor Subsystem (CCMS). Le bâtiment contient également des bureaux et des salles de conférences[72].

La plateforme de lancement mobile[modifier|modifier le code]

Lesplateformes de lancement mobilesde la fusée SLS ML-1 (bloc 1) et ML-2 (bloc 1B):1Pour ML-2 la passerelle utilisée par l'équipage pour accéder au module Orion et la liaison ombilicale du module de service sont situés plus haut -2:Sur ML-2 une nouvelle liaison ombilicale est nécessaire pour le deuxième étage EUS -3Les stabilisateurs de ML-2 sont situés plus haut -4Les connexions structurelles sont différentes pour prendre en compte la taille et le poids supérieur du SLS bloc 1B -5La base des deux versions est identique mais les connexions structurelles doivent être adaptées pour prendre en compte la masse plus importante.
La plateforme mobile de lancement (sans la tour ombilicale) est déplacée sur le Crawlerway partransporteur à chenilles.

Laplateforme de lancement mobile(Mobile Launcher Platform MLP) est une structure métallique à deux étages sur laquelle le lanceur est assemblé dans le bâtiment VAB, puis transporté jusqu'à la zone de lancement, et enfin lancé. La plateforme est évidée à trois endroits situés sous les moteurs du premier étage du lanceur et sous les deux propulseurs à poudre pour laisser passer les flammes et les gaz chauds expulsés par les moteurs au décollage. La plateforme est haute de 7,6 mètres et fait 49 mètres de long pour 41 mètres de large. Elle pèse 4 190 tonnes à vide. Lorsqu'elle est située sur l'aire de lancement ou dans le VAB, elle repose sur six pieds métalliques haut de sept mètres. La table de lancement comprend une tour ombilicale haute de 105 mètres. Celle-ci comporte tous les 6 mètres une plateforme qui permet aux techniciens d'intervenir sur la fusée. Une passerelle est conçue pour que les techniciens et l'équipage puisse pénétrer dans le vaisseau Orion. Des fourreaux contenant des câbles acheminant l'électricité et des données informatiques passent par la plateforme puis le mât ombilical pour aboutir à trois niveaux de la fusée (étage ICPS, partie supérieure du premier étage, jupe inter-réservoirs du premier étage). Par ailleurs, des bras, chargés de stabiliser le lanceur, se fixent au sommet du premier étage. Ces liaisons sont montées sur des mécanismes qui, en pivotant, les écartent du corps de la fusée immédiatement avant le décollage. Celle-ci est solidement arrimée à la plateforme par huit mâchoires métalliques qui saisissent la base des propulseurs d'appoint et sur lesquelles reposent tout le poids de la fusée[73].

Une fois le lanceur SLS assemblée et testé, la plateforme de lancement surmontée du lanceur est transférée à l'aide d'untransporteur à chenillesdepuis le VAB jusqu'au site de lancement via une route longue de6,7 kilomètres,leCrawlerway.Ce dernier ainsi que le transporteur ont été renforcés pour supporter la charge du SLS et du mât de service (Mobile Launcher) dont la masse est nettement supérieure à celle de la navette spatiale américaine (la masse supportée par le transporteur passe de 5 400 tonnes à 6 800 tonnes)[74].

Le pas de tir[modifier|modifier le code]

Lepas de tir39B, qui était autrefois utilisé pour les lancements de lanavette spatiale américaine,a été en partie modifié et en partie rénové pour accueillir les tirs de SLS. C'est le seul pas de tir pouvant prendre en charge le nouveau lanceur. La plateforme de services fixe a été supprimée, car celle-ci est remplacée par la tour ombilicale placée directement sur laplateforme de lancement mobile.Désormais les seules installations fixes émergeant au-dessus du pas de tir sont les trois paratonnerres hauts de183 mètresreliés par des câbles métalliques qui encadrent le lanceur durant son tir ainsi qu'unchâteau d'eau.Lescarneaux,énormes fosses longues de137 mètresplacées sous la plateforme dans lesquels les gaz des moteurs sont expulsés au décollage, ont été modernisés et renforcés. Au fond de ceux-ci, un nouveau déflecteur de flammes métallique capable de supporter une température de1 200°Ca été installé. La rénovation a également concerné lesystème de déluge,qui en noyant les orifices de la plateforme et les carneaux sous des tonnes d'eau, permet de réduire les vibrations engendrées par l'allumage des moteurs. Un réservoir pouvant contenir5,7 millionsde litres d'hydrogène liquideest construit à la périphérie du pas de tir, mais il n'était pas prêt pour la missionArtemis I[74],[75].

Le lanceur SLS doit décoller du pas de tir 39B. Sur cette photographie, laplateforme de lancement mobileest en place.

Déroulement d'un lancement[modifier|modifier le code]

Test du système dedélugequi doit permettre de réduire les vibrations produites par l'éjection des gaz à la mise à feu des moteurs.

Les réservoirs d'hydrogèneet d'oxygèneliquides du premier étage et de l'étageICPSsont remplis plusieurs heures avant le décollage. Les deuxergolssont transférés depuis des réservoirs sphériques situés en bordure du pas de tir (au nord-ouest pour l'oxygène, au nord-est pour l'hydrogène). Les canalisations qui alimentent le lanceur se connectent à la base de la fusée pour le remplissage du premier étage via les TSMU (Tail Service Mast Umbilicals) et passent par un des bras de latour ombilicalepour l'étage ICPS. Des capteurs à l'intérieur des réservoirs de la fusée permettent de déterminer le niveau de remplissage et d'adapter la vitesse d'alimentation[21].

Environ six secondes avant le lancement, un système dedélugeinonde d'eau lepas de tirpour limiter les vibrations et protéger de la chaleur certains équipements. Plusieurs HBOI (Hydrogen Burn-Off Igniters) placés à proximité de la sortie destuyèresdu premier étage génèrent des étincelles destinées à brûler l'hydrogène en excès qui sort des moteurs-fusées du premier étage. Ceux-ci sont allumés en premier. Une fois que les ordinateurs ont vérifié qu'ils ont atteint leur puissance nominale, les propulseurs d'appoint sont à leur tour mis à feu (une fois ceux-ci allumés, ils ne peuvent plus être arrêtés). Au décollage, ils fournissent 75 % de la poussée.

Le lanceur place le vaisseau Orion sur une orbite terrestre basse huit minutes et demi après le décollage. Les deux propulseurs d'appoint retombent dans l'Océan Atlantique tandis que le premier étage retombe dans l'Océan Pacifique. Aucun de ces composants n'est récupéré. Deux heures après le décollage, l'étage supérieur est rallumé à deux reprises pour placer le vaisseau Orion sur une orbite de transit vers la Lune, puis il est largué[76].

Schéma montrant les différentes phases du premier vol du lanceur SLS (missionArtemis I).

Missions programmées[modifier|modifier le code]

Le lanceur SLS joue un rôle clé dans la réalisation duprogrammeArtemisd'exploration habitée de la Lune,car il sera chargé de placer le vaisseauOrionemportant l'équipage sur l'orbite lunaire.Par contre, bien que permettant des gains importants sur le temps de transit, il n'a pas été retenu pour le lancement de missions spatiales lourdes à destination des planètes externes commeEuropa Clipper,du fait de son coût et des incertitudes concernant sa disponibilité.

Vol inauguralArtemis I[modifier|modifier le code]

Article principal:Artemis I.

Pour son premier vol, la missionArtemis Idu programmeArtemis,le lanceur SLS doit emporter le vaisseau spatial Orion. L'objectif de cette mission est de tester le fonctionnement en vol du lanceur et de valider toutes les configurations du vaisseau Orion, ce dernier n'embarquant toutefois pas d'équipage mais des mannequins. Elle doit en outre permettre de démontrer la capacité à envoyer des êtres humains jusqu'à la Lune et à les faire revenir sur Terre. La NASA entend se réapproprier les technologies et techniques développées à l'époque d'Apollo,mais restées inutilisées depuis cinquante ans. Au cours de cette mission d'une durée comprise entre 26 et45 jours,toutes les étapes d'une missionArtemisavec équipage sont exécutées: injection du vaisseau Orion sur une trajectoire de transit vers la Lune, insertion en orbite autour de celle-ci, modification de l'orbite, injection sur une orbite de retour vers la Terre, rentrée atmosphérique à grande vitesse du vaisseau Orion et amerrissage dans le Pacifique au large de San Diego. Le lanceur emporte également une dizaine de nano-satellites de typeCubeSat(charge utilesecondaire) qui sont placés sur une orbite lunaire.

La premièrefenêtre de lancementpermettant d'atteindre la Lune s'est ouverte leà12 h 33 UTet a duré deux heures. Deux autres fenêtres de lancement se sont ouvertes les jours suivants, les 2 et.Passé cette date, le SLS doit réintégrer le VAB, car les fenêtres de lancement suivantes se situent entre leet leainsi qu'entre les 17 et[76],[77].À la suite d'un problème rencontré sur un des moteurs du premier étage, le lancement est reporté une première fois ausuivant[78],puis au 23 et au.L'ouragan Ianentraîne un nouveau report[79],au 14 puis au[80].Le SLS s'envole finalement leà6 h 47(heure UTC), avec quelques minutes de retard sur l'heure prévue.

Vol n° Date Version Site de lancement Charge utile Orbite Statut
1 2022 Bloc 1 Crew Centre spatial Kennedy,LC-39B Artemis I Injection trans-lunaire Lancé
2 2025 Bloc 1 Crew Centre spatial Kennedy,LC-39B Artemis II Injection trans-lunaire Planifié
3 2026 Bloc 1 Crew Centre spatial Kennedy,LC-39B Artemis III Injection trans-lunaire Planifié
4 2028 Bloc 1B Crew Centre spatial Kennedy,LC-39B Artemis IV Injection trans-lunaire Planifié

Comparaison avec les autres lanceurs lourds/super lourds existants ou en cours de développement[modifier|modifier le code]

Schéma comparant la taille et les capacités (orbite basse) des lanceurs super lourds existants (Falcon Heavy,SLS Block 1), passés (Saturn V,Energia), en développement (Starship) et envisagés (Longue Marche 9,Ienissei).
Caractéristiques et performances des lanceurs lourds développés durant la décennie 2020[81],[82],[83],[84],[85],[86],[87],[88],[89]
Charge utile
Lanceur Premier vol Masse Hauteur Poussée Orbite basse Orbite GTO Autre caractéristique
Drapeau des États-UnisSLS Bloc I 2022 2 660t 98m 39 840kN 70t 36,6t
Drapeau des États-UnisSLS Bloc IB 2025 2 948t 119m 39 840kN 97,5t 48,5t
Drapeau des États-UnisFalcon Heavy(sans récupération) 2018 1 421t 70m 22 819kN 64t 27t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-UnisNew Glenn 2023 1 410t 82,3m 16 800kN 45t 13t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-UnisVulcan(441) 2022 566t 57,2m 10 500kN 27,5t 13,3t
Drapeau de l’Union européenneAriane 6(64) 2023 860t 63m 10 775kN 21,6t 11,5t
Drapeau du JaponH3(24L) 2022 609t 63m 9 683kN 6,5t
Drapeau des États-UnisFalcon 9(bloc 5 sans récupération) 2018 549t 70m 7 607kN 22,8t 8,3t Premier étage réutilisable
Drapeau de la République populaire de ChineLongue Marche 5 2016 867t 57m 10 460kN 23t 13t
Drapeau des États-UnisStarship 2023 4 500t 120m 72 000kN 150t 26,7t Entièrement réutilisable
Drapeau des États-UnisSaturn V 1967 3 038t 110,6m 34 000kN 118t 47t Programme arrêté

Notes et références[modifier|modifier le code]

Notes[modifier|modifier le code]

  1. ↑L'adaptation de la plateforme ML-1, interrompue par l'arrêt du programmeConstellation,a coûté234 millions US$,faisant monter le coût total des travaux d'adaptation de cet équipement, pour répondre successivement aux besoins d'Ares Iet du SLS, à près d'un milliard de dollars.

Références[modifier|modifier le code]

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  9. ↑«Synthèse du budget 2011 de la NASA proposé le»[PDF],NASA,.
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  13. ↑(en)Chris Bergin, «NASA’s Senate Bill passes after dramatic debate and vote in Congress», surnasaspaceflight.com,.
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Bibliographie[modifier|modifier le code]

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  • (en)NASA's SLS Reference Guide,NASA,,86p.(lire en ligne)— Document de référence du lanceur SLS publié par la NASA.
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    Les différents utilisations potentielles du lanceur SLS selon Boeing (2014).
    .

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