ORION MPCV & SLS

LE LC39B POUR LE SLS

Le LC39B a été construit originellement dans les années 1960 pour le programme Apollo. Il a lancé les mission Apollo 10, les 3 vols Skylab et le vol Apollo-Soyouz. En 1978, il est modifié pour le Shuttle et mis en service par Challenger 51L en janvier 1986. Le pad permettra l'envol de 52 missions STS jusqu'en décembre 2006 (STS 116). Le pad sert pour la mission de secours STS 400 du télescope Hubble en mai 2009. Les travaux de modification pour le vol d'Ares 1X démarrent dans la foulée, 3 mats anti-foudre sont construits autour du périmètre et un bras de service rajouté sur la tour ombilicale. Après cet unique vol, le 28 octobre 2009, le programme Constellation est annulé par l'administration Obama et remplacer par le lanceur SLS et la cabine MPCV. L'administration ayant aussi décidé de stopper l'exploitation du STS, l'avenir du pad devient incertain. La NASA décide néanmoins de louer les installations aux compagnies privées et d'utiliser un des 2 pads pour le lanceur national. En 2014, le LC39A est loué à Space X pour lancer le Falcon 9 H.

Le premier élément du pad 39B a être enlevé le 9 mars 2009 est le mat paratonnerre long de 25 mètres fixé sur la tour FSS. Suite le 3 juin le bras de ventilation LOX avec le "beanie cap" et le 20 le bras d'accès des astronautes.

Septembre 2010, les travaux de modifications commencent avec le démantèlement des tours de service RSS et FSS de l'époque Shuttle laissant le pad en configuration "clean pad" comme du temps d'Apollo. La NASA envisage d'utiliser le pad pour lancer une multitude de véhicules montés sur un MLP. Seuls les réservoirs de carburant LH2 et LOX et le système de déluge par eau sont restés en état. Février 2011, la NASA offre le pad 39B et ses installations aux compagnies privées pour leur vol commerciaux.

Le démantèlement de la tour FSS débute en mars 2011.

Les travaux entre avril et juin 2011.

Août 2011, le pad 39B retrouve sa configuration d'origine. Seuls restent les pieds du ML, les tours de service ouest, le pont au dessus de la tranchée. Les travaux de déconstruction sont officiellement terminés le 15 septembre.

Octobre 2011, Yvey Construction commence la rénovation de la structure ouest qui permet l'accès aux escaliers et ascenseurs vers le ML avec la mise en place d'un nouvel ascenseur. 

Novembre 2011, Ivey Construction se charge de remettre en état et restaurer les installations de stockage de carburant comburant LH2 et LOX du pad (soudures refaites, changements des escaliers d'accès, réparation canalisations, ponçage et peinture des réservoirs). Les travaux se terminent en février 2013.

 En juin 2012, les modifications ainsi que les réparations du pad commencent. Il servira pour le lanceur lourd SLS.

Les efforts se focalisent sur l'installation d'une nouvelle tranchée d'évacuation des flammes, remplaçant les briques et le béton sur les murs datant d'Apollo. Le déflecteur fixé au fond de la tranché est enlevé durant l'été 2013, les conduites d'eau du système de déluge coupées et fermées. Les panneaux en béton qui recouvraient la piste de roulement du Crawler sont enlevés et remplacés. Le chemin de roulement du Crawler sur le pad est refait à neuf en renforçant les structures porteuses dans les catacombes, le poids du SLS avec la tour ombilicale dépassant les 11 600 tonnes. Les ingénieurs de Langley et du centre Marshall vont après études et simulations désigner un nouveau type de déflecteur dit "universel" pour le pad. Les briques réfractaires des murs de la tranchée sont enlevées et remplacées. A cela s'ajoutera la mise aux normes du Pad Terminal Connection Room, le remplacement des "sprinklers" du système anti feu, le démontage des installations hypergolique du Shuttle, la modification des interfaces pad-ML, restauration du château d'eau.

Les bulldozers enlèvent le déflecteur du STS dans la tranchée.

Mai 2013, la réfection des 176 panneaux sur le chemin de roulement d'accès au pad a permit l'inspection du béton sous adjacents et réparer les fuites d'eau dans les catacombes.

Juin 2014, mise en place des canalisations du SSWS sous les catacombes du pad.

Le pad 39B début février 2015. JP Donovan construira le nouveau déflecteur de flammes dans la tranchée pour 25 millions $.

Le pad 39B en juillet 2015 (photos Scott Murray).

Le SLS produit 10 à 20% de poussée en plus que le Saturn 5. Les ingénieurs ont du recréer un nouveau pad de tir à partir d'un ancien. Des modèles mathématiques sur la dynamique des fluides ont permit de simuler les conditions du lancement du SLS. Les modèles développés pour le Shuttle n'ont pas pu être repris à cause de la configuration nouvelle du lanceur. Un des challengers a été l'onde de surpression à l'allumage IOP qui, si elle est mal maîtrisée peu endommager le lanceur et sa charge utile. Les ordinateurs du centre Ames en Californie ont planché plusieurs semaines pour visualiser et analyser les différentes données afin de modéliser la géométrie du pad, de la tranchée d'évacuation des gaz, le déflecteur ainsi que le système de suppression du bruit par eau, le "water deluge".   Les simulations informatiques du décollage du SLS ont montré les interactions entre les gaz des moteurs du corps central et des boosters. Comme pour le Shuttle, ce sont les moteurs RS 25 de l'étage central qui sont allumés en premier et atteignent leur poussée maximale au moment de l'allumage des boosters, Au moment de l'allumage des boosters, l'onde de surpression IOP est partiellement entraînée ou dissipée par le flux des gaz des moteurs principaux qui crée des ondes, petites, moins cohérentes avec de faibles amplitudes. Le résultat fait que l'interaction de l'onde IOP avec le lanceur est moins localisable qu'avec le Shuttle et les pics de pression sont alors réduits. La grande majeure partie des gaz devraient partir vers le Nord. Le Mobil Launcher du SLS est semblable à celui des Saturn 5 avec d'un coté le lanceur et de l'autre la tour ombilicale. Cette dernière occupe le tiers Nord de la plateforme, le lanceur les 2 autres avec le centre de poussée localisé au milieu. La fosse d'évacuation des moteurs du SLS est au même endroit que celle du Saturn 5. Le centre de poussé est décalé vers le Sud de quelques mètres par rapport au STS et au centre de poussée des SRB. Un nouveau déflecteur sera positionné sous la plateforme dans la tranchée. Semblable à celui utilisé pour le Saturn 5, il sera recouvert de 15 cm de briques réfractaire pour protéger sa structure en acier. Les travaux d'aménagement de la tranchée du pad 39B ont permit dans un premier temps d'enlever le déflecteur du STS ainsi que les canalisations du déluge par eau associé. Dans le même temps, les ingénieurs en ont profité pour parfaire la solidité du toit supportant les catacombes sous le pad. Les catacombes sont d'immenses couloir situé derrière les murs chaque coté de la tranchée d'évacuation des flammes dans lesquelles circulent toutes sortes de canalisations amenant l'eau pour le système de déluge et les "sprinkler" destiné à la lutte anti incendie. Avec le SLS, l'ensemble des canalisations d'eau du STS ont été enlevé et remplacé. Ainsi dans la tranché, la canalisation principale qui amenait l'eau dans le déflecteur principal et de l'autre coté de la tranché vers les déflecteurs latéraux des SRB a été déplacé de quelques mètres vers le Sud puisque le nouveau déflecteur a lui aussi été déplacé vers le Sud. Par contre, de l'autre coté, sur le mur Ouest, les canalisations ont été enlevé. Dessin en coupe de la tranchée vue de dessus et sur le coté (mur Est). 176 panneaux recouvrant le toit des catacombes ont été enlevé afin de permettre l'inspection et la réparation du béton recouvrant le toit des catacombes. Pendant 40 ans, il a été exposé aux jets des flammes des moteurs du Saturn 5 et du Shuttle. L'acide hydroclorique formé à cause du mélange du propergols des boosters avec l'eau du déluge l'a fortement corrodé. L'humidité a transporté le calcium dans le béton du toit sur 120 cm créant des stalactites dans les catacombes. Les canalisations du système de déluge par eau vont être déplacés et positionné pour le nouvel ML SLS.     La tranchée en cours de modification. On aperçoit la nouvelle canalisation d'eau qui sort du mur des catacombes Est et l'ancienne bouchée juste à coté. Vue du mur ouest avec l'écoutille d'accès vers les catacombes ouest. Sur le pad, au dessus la nouvelle plateforme de lancement a nécessité de déplacer certaines canalisations du déluge par eau, d'en rajouter de nouvelles et d'en enlever d'autres. Désormais sortent des catacombes Est 3 nouvelles canalisations du déluge par eau pour alimenter les "rain bird" et la fosse principale du ML.

Le LC39B en juillet 2015 (photos Jason Davis Planetary Society.org)

Mai 2016, dans la tranchée du pad 39B, de nouvelles briques réfractaires sont mises en place sur les murs et autour du pad commencent les essais de remplissage du réservoir de stockage LH2 avec les camions Praxair.

Le chantier du LC39B en octobre 2016

Arrivée d'un nouveau réservoir séparateur d'hydrogène liquide pour le pad 39BLaunch Pad 39B. Le nouveau séparateur/réservoir de stockage sera ajouté au système de ventilation d'hydrogène existant du pad pour garantir que l'hydrogène gazeux est acheminé en aval vers la torchère 'flare stack". Le réservoir de 60 000 gallons a été construit par INOXCVA, à Baytown, Texas, un sous-traitant de Precision Mechanical Inc. à Cocoa Florida.

Mai 2017, les travaux de mise en place des briques résistantes, aux haute température du jet des moteurs du SLS se termine dans la tranchée du pad 39B. Il aura fallu un an de travail pour coller les 96 000 briques, de 3 tailles différentes.  

Juillet 2017, l'installation du nouveau déflecteur dans la tranchée commence. Il est posé 1,8 m au Sud de l'ancien déflecteur du Shuttle. Au décollage du SLS, il assurera l'envoi des flammes des moteurs et des 2 boosters vers le Nord de la tranchée. Le coté nord incurvé sera protégé un revêtement standard tandis que le coté sud, droit ne sera pas doublé.

Installation de la canalisation principale d'eau du IOP/SS (Ignition Over-Pressure/Sound Suppression) au fond de la tranché. Le déflecteur est posé par dessus. Les 2 ouvertures sur le dessus assureront le passage de l'eau sous pression dans 2 canalisations desservant des "sprinkler" au sommet du déflecteur. La forme du déflecteur évoque une rampe de skateborder avec son coté Nord (photo au dessus) directement exposé au jet des moteurs du SLS et des 2 boosters. Le développement du déflecteur a été réalisé par le cantre Ames de la NASA et sa construction est faite par JP Donovan pour un montant de 25 millions $. C'est un déflecteur "universel" utilisable par le SLS et tout autre types de lanceur. Contrairement au déflecteur du Shuttle qui répartissait le jet des moteurs au Nord et Sud de la tranchée, le déflecteur du SLS enverra les gaz des moteurs uniquement vers le Nord. Cela est du à la configuration des moteurs du SLS, en ligne alors que le Shuttle avait les moteurs SSME et les SRB à distance avec le déflecteur au centre répartissant le jet des SSME au Sud et celui des SRB au Nord.

Coté Sud de déflecteur.

Un nouveau réservoir de stockage pour l'hydrogène liquide sera construit sur le pad 39B pour le second vol du SLS avec le Block 1B. De plus, la NASA ajoutera un second "Flare Stack" pour brûler le retour d'hydrogène gazeux en provenance du pad après la vidange des réservoirs. Avec le Shuttle, le dégazage de l'hydrogène se faisait le temps d'arriver au "Flare Stack" pour être brûler en toute sécurité. Avec le SLS, il y aura de plus grandes quantité d'hydrogène. Les ingénieurs ont calculé que tout ce carburant n'aura pas le temps d'être à l'état gazeux lorsqu'il arrivera au "Flare Stack". Cette seconde unité de séparation agira comme une fosse septique à l'air libre qui permettra au liquide de se gazéifier.
A partir de septembre, les réservoirs LH2 et LOX du pad (3 407 000 litres) commenceront à être remplis en liquide et ce durant 6 mois avec des camions citernes.

Le pad 39B en septembre 2017. La structure du déflecteur de la tranchée est visible. Il reste à installer les canalisations d'eau à l'intérieur.

Octobre 2017, plusieurs camions Praxair transportant leurs chargements d'oxygène liquide, ou LO2 arrivent sur le LC39B.

Vue de la tranchée en travaux le 11 décembre 2017, avec le déflecteur vue coté Sud. Le jet des moteurs du SLS sera dirigé vers le Nord sur le flanc opposé du déflecteur. Ce coté ci restera une structure simple ouverte pour faciliter l'entretien et la maintenance.

20 décembre 2017, les techniciens procèdent à la vérification du système de déluge par eau du déflecteur dans la tranchée du pad avant de finaliser le déflecteur et le recouvrir de sa protection thermique. 

Le système de déluge vaporise quelques 1 500 000 litres d'eau à travers 3 canalisations sur le pad qui alimentent le LM et le déflecteur dans la tranchée.

24 mai 2018, le Crawler n°2 est amené sur le pad 39B dont le déflecteur vient d'être terminé. Un test du système de déluge à eau est réalisé.

15 octobre 2018, un nouveau test du système de déluge par eau est réalisé sur le pad 39B, après celui du mois de mai. 1 7000 000 litres d'eau est déversé sur le pad, le déflecteur et le lanceur au travers du ML. Le niveau de l'eau a atteint 30 m de hauteur. Le test dure 20 secondes. Dans un premier temps, c'est le système "prelift-off", à savoir la canalisation centrale qui sort du pad qui est alimenter et dessert la fosse principale (SSME et SRB) ainsi que le déluge sur le déflecteur central. 12 secondes après, c'est au tour du système "post lift-off" a entrer en service, à savoir les 2 autres canalisations qui alimentent les "rain bird" de la plateforme.

Un des écrans de contrôle du SSWS au LCC. On voit bien le système alimentant le déluge d'eau depuis le château d'eau au travers 6 vannes et les 2 canalisations principales. une alimente la tranchée et par l'intermédiaire du ML la fosse des moteurs (IOP (Ignition Over Presure), l'autre les 5 Rains Birds au travers de 2 canalisations dans le ML..

Décembre 2018, début des travaux de terrassement au LC39B pour la mise en place d'un nouveau réservoir de stockage d'hydrogène liquide (5 millions de litres). Ce nouveau réservoir sera le plus gros au monde, développé selon de nouvelles technologies et innovations. Du temps d'Apollo, les ingénieurs devaient pour alimenter les réservoirs du Saturn 5 stocker  3,2 millions de litres d'hydrogène et oxygène liquide dans 2 réservoirs de chaque coté du pad. Des réservoirs également utilisé pour le Shuttle pendant 30 ans. La technologie développée pour stocker de grandes quantités de LOX a été développé durant la seconde guerre mondiale, les matériaux et les techniques datent des années 1950. Le problème principal du temps d'Apollo et du Shuttle était l'évaporation et les limites opérationnelles. Le LOX est stocké à - 182,78 °C et le LH2 à - 252,78°C. A température ambiance, cela revient à stocker de la glace dans un four.
L'isolation des réservoirs avaient 90 cm d'épaisseur. Malgré cela la moitié du LH2 acheté pour le Shuttle était perdu en évaporation. Depuis 2001, des études sont réalises pour limiter cet échange avec la température ambiante. La technologie IRAS (Integrated Refrigeration & Storage) permet de contrôler le fluide dans les réservoirs. Elle élimine l'énergie calorifique en utilisant un échangeur thermique intégré et un système de réfrigération cryogénique. L'isolant est du verre "bulle" pour remplacer la poudre de perlite. Les tests au KSC et au centre Stennis en 2015 ont montré une réduction de 46% des pertes par évaporation. Le nouveau réservoir emmagasinera près de 5 millions de litres de LH2. Avec le système IRAS cela coutera 15 cts en électricité pour économiser 1 $ en hydrogène. Avec ce réservoir, les 2 étages du SLS pourront être rempli de ces 2,7 millions de litres d'hydrogène liquide et tenir 3 jours de suite. Avec le Shuttle, seul 2 jours d'attente était possible avant d'être obliger de remplir l'énorme réservoirs avec des camions.

Aujourd'hui, l'hydrogène liquide est stocké comme de la glace dans un gobelet en mousse dans un congélateur. Bien que l'isolant en mousse ralentisse la fonte, elle ne l'arrête pas et il n'y a aucun contrôle. Avec cette technique qui contrôle la température, la glace peut être stocké indéfiniment.

Mai 2019

Emplacement du futur réservoir de stockage LH2 près du pad 39B

La tranchée d'évacuation des flammes du pad 39B. Alors que le ML 1 se met en place, on voit les 2 nouveaux déflecteurs mobiles en bordure.

Les 4 colonnes extensibles qui seront mis en en place sous le ML pour le lancement

Juin 2019, le ML 1 est amené sur le pad 39B pour 3 mois de tests. Le ML est pratiquement complet, les tests sur le pad doivent valider les équipements pour le premier vol Artemis 1, simulation de compte à rebours, remplissage en carburant, tests du déluge par eau et service du lanceur. A l'issue de son séjour, le ML retournera dans le VAB pour sa préparation finale durant quelques mois. Le 13 septembre, le dernier essai du système de déluge par eau sur le pad permet de valider la séquence de lancement avec pour la première fois l'utilisation du séquenceur de vol qui sera utiliser pour le jour J afin de chronométrer le test. L'essai dure une quarantaine de secondes. Au cours des essais précédents, la synchronisation des vannes chargées d'ouvrir les canalisations qui inondent la plateforme a été redéfinie pour répondre aux exigence du SLS, notamment sur la séquence IOP "Initial Over Pressure Sound Supression". Le débit a du être modifié afin d'être sur d'avoir la bonne quantité d'eau au bon moment, sans toutefois heurter le lanceur en cas d'arrêt des moteurs sur le pad. Des vannes supplémentaires ont été ajoutées en dérivation "post-décollage" qui alimentent les "rainbirds". Comme pour le STS, les moteurs RS25 sont allumés 6 secondes avant les SRB et le décollage, avant que débute la séquence IOP SS inondant le pad. Avant le décollage, l'eau envahit la fosse du ML et la tranchée. Un flux d'eau initial sort aussi par les "rainbirds" sur la plateforme. Les 3 vannes s'ouvrent alors pour la séquence finale du lancement libérant toute l'eau du chateau d'eau. Il y a 3 séquences d'ouvertures des vannes:
-Les vannes de pré lancement s'ouvrent à T-17 secondes, inondant la fosse et la tranchée (par le déflecteur). -T-13 s, les vannes de dérivation "post lancement" sont ouvertes, les "rainbirds" commencent à cracher leur eau alors que les RS25 sont allumés.
- T 0, le 3e groupe de vannes est ouvert, le débit des "rainbirds" est au maximum durant 20 secondes. La fosse et la tranchée restent inondé encore 10 secondes.

Les 2 mats TSMU du SLS en position basse pour les tests avec les propergols réalisés en novembre. Le TSMU LH2 est à gauche et celui LO2 est à droite, correspondant à l'implantation des réservoirs de stockage autour du pad. Une des armatures du système d'alimentation LOX du ML.

Les HBOI , Hydrogen Burn Off ingniter du SLS. les cones en violet montrent la couvertures des HBOI des moteurs RS 25 et du TVC CAPU Core Stage Auxiliary Power Units. Le système est composé de 2 sets de 6 HBOI pour couvrir 4 moteurs RS25 et 2 paires de CAPU. Les HBOI fonctionnent durant 22 secondes et sont allumés avant le corps central, à T-10 s.

Le réservoir de stockage supplémentaire LH2 du LC39B en construction en 2021 et en mars 2022, lors du rollout du SLS Artemis 1.

Le LC39B avec le VAB et le pad vue depuis l'orbite terrestre le 17 mars 2022 par le satellite PleiadesNeo