ORION MPCV & SLS

CENTRE STENNIS, BANC DE MISE A FEU

Le centre Stennis, ex Mississippi Test Facility puis National Space Technology Laboratories en 1974 est une des installation les plus importantes de la NASA construites dès octobre 1961 pour tester les moteurs et les étages du lanceur Saturn 5. Le site situé sur le comté de Hancock le long de Mississippi couvre une superficie de 55 km² avec une zone tampon de 546 km² destinée à protéger le voisinage des nuisances acoustiques. Il a été choisi parce que peu peuplé et facilement accessible par voie maritime pour le transport des moteurs et des étages du lanceur venant de l'usine de fabrication toute proche, le MAF Michoud Assembly Facility à l'est de la Nouvelle-Orléans et allant en Floride au centre Kennedy. Environ 700 familles résidents dans 5 petits villages (Gainesville, Logtown, Napoleon, Santa Rosa and Westonia) situés sur l'emplacement du site furent relogés.

Vue aérienne du centre Stennis avec devant le banc E pour les petits moteurs, les 3 bancs A et le banc B au fond.

3 bancs de mises à feu occupent le centre principalement. Les bancs A1 et A2 ont servit alternativement pour les mises à feu des étages S2 du Saturn 5 (S2 T et S2 1 à 15) dans les années 1960, d'avril 1966 à octobre 1970 puis des moteurs SSME plus petit pour le Shuttle de juin 1975 à juillet 2009 (dernier test sur le banc A2). Le banc double B1/B2 a servit pour les étages S1C du Saturn 5 (banc B2) et le MPTA du Shuttle dès avril 1978 jusqu'à la qualification pour le vol en janvier 1981 (10 813 secondes de fonctionnement). Le banc B1 a été convertit pour tester les moteurs SSME en 1988. Le banc A3 a été construit à partir de 2007 pour Constellation et jamais fini.

BANC B1/B2

Avant le premier vol du SLS en 2017, les étages passeront l'épreuve du feu au centre Stennis dans le Mississipi. Le banc B2, construit à l'origine pour tester les premiers étages du Saturn 5 (du 3 mars 1967 au 30 septembre 1970 avec les étage S1C T S1C 4 à 15) et les tests du MPTA est en complète rénovation pour le SLS. L'étage sera positionné sur le banc pour un test de remplissage et de vidange puis mis à feu par 2 fois.

La première phase va permettre de restaurer le banc dans ses conditions de départ. Ensuite, il sera accommoder pour le SLS avec tous les équipements nécessaire pour les tests de mises à feu. L'aspect originel sera préservé. L'étage SLS est plus haut que le S1C et le MPTA du Shuttle avec ses 64 m de hauteur. La grue sera surélevée de 15 m. Le banc sera renforcé structurellement. 

Maquette en soufflerie du banc B2 en configuration SLS

Un étage S1C prêt à être positionné sur le banc B2 le 28 aout 1968

Test d'un étage S1C le 25 aout 1967 pour Apollo 10.

Banc B1/B2 à Stennis en 2003. Il est du type vertical à 2 positions. Tous les premiers étages du Saturn 5 ont été testé sur le banc B2 de 1967 à 1970 ainsi que le MPTA pour le Shuttle dans les années 1970. Le banc B1 a été convertit pour tester le SSME à partir de 1988 puis le moteur RS68 et le premier étage "core" du Delta 4. Le B2 assurera les tests de l'étage du SLS dès 2017. Le banc B1 a réalisé les plus longues mises à feu avec un moteur SSME de l'histoire.

Décembre 2018, après 6 ans de travaux, le banc B2 est opérationnel. Il accueillera le premier "core stage" de vol avec ses 4 moteurs pour un test "green run" avant le lancement proprement dit. Le banc est achevé à 98%, seul reste les tests de déluge par eau et la mise en place d'équipements de test de dernières heures avant les essais de l'étage "pathfinder", une réplique structurelle destiné à entrainer les équipes avant l'arrivée du modèle de vol.

Le stand B2 en octobre 2018 avec son énorme grue allongée pour positionner l'étage core dans le stand. Le travail le plus visible a consisté à repositionner la structure métallique soutenant le banc d'essais existante. La structure utilisée pour le Shuttle faisait 18 mètres de haut  pour un poids de 500 000 kg. Après avoir été repositionné de 6 mètres horizontalement, 400 000 kg d'acier ont été rajoutés pour la prolonger de 30 mètres afin d'y installer le "core stage". Avec les paratonneres, le banc mesure 91 mètres de hauteur, ce qui en fait l’une des plus hautes structures du Mississippi.

LE BANC A1

Le banc A1 du centre Stennis a été utilisé pour les mises à feu de l'étages S2 du Saturn 5. Dans les années 1970, il teste les moteurs SSME du Shuttle. Le banc A 2, juste à coté sert pour les mises à feu simulant l'altitude. Le 29 septembre 2006, le banc teste son dernier moteur SSME. En novembre, le banc est assigné pour tester le moteur J2X du programme Constellation. En septembre 2007, les composants principaux du moteur, appelés PowerPAck 1A sont mis au banc suivit en janvier 2008 du premier test "hot fire". En juillet 2011 a lieu le premier essais de mise à feu du moteur J2X. En novembre, le moteur fonctionne 500 secondes. En juillet 2012, l'essai dure 1350 secondes. Le Powerpack termine ses essais en décembre et le moteur 10002 le remplace sur le banc A2 puis sur le A1 à partir de juin 2013 jusqu'en septembre. La NASA utilisera le banc A1 pour le moteur RS25 à l'automne 2014. Un adaptateur de 3 tonnes a été construit et mis en place en novembre 2013. L'équipement installé pour le moteur J2X ne peut pas être réutilisé pour le RS25. Le banc A2 continue les essais sur le moteur J2X.

Un premier moteur RS25 est installé en avril 2014 sur le banc A1 et une série de tests de mise en froid des lignes LOX ont suivie ainsi que 8 tests "à chaud". Durant 4 ans, le centre teste les 16 moteurs RS25 issue du programme STS et récupérés après la fin des vols en 2011. L'ère des tests de moteur-fusée RS-25 a commencé le 9 janvier 2015, avec une mise à feu de 500 secondes - plus de 8 minutes - du moteur de développement RS-25 n° 0525. La NASA a testé le premier moteur de vol SLS le 10 mars 2016. Au total, l'agence a effectué 32 tests de moteur de développement et de vol pour un total de 14 754 secondes - plus de quatre heures - de fonctionnement. Les moteurs originaux du STS fonctionait à 100% puis à 104,5%. Pour le SLS, la NASA doit monter à 11%; Un contrôleur a été mis au point pour surveiller le moteur en fonctionnement. il est testé en mars 2017, avec une série de mises à feu avec le contrôleur en surveillance. 17 tests ont été réalisé jusqu'au 4 avril 2019 pour une utilisation sur les premiers vols SLS. En février 2018, la puissance a dépassé les 113% durant 50 s puis durant 430 s et 500 s.

4 avril 2019, la NASA termine les essais des moteurs RS-25 pour les quatre premières missions SLS, avec le moteur 2062. Les équipes de Stennis commencent à travailler pour mener à bien d'importants projets de maintenance et de mise à niveau du banc d'essai A-1 et de ses systèmes afin de garantir les futures capacités de test. Entre autres projets, les travaux comprenent l'installation d'un nouveau système de contrôle du vecteur de poussée conçu et fabriqué par la NASA sur le banc d'essai qui permet aux opérateurs de tester les moteurs RS-25 sur cardan, en les déplaçant sur un axe circulaire étroit comme il se doit. en vol pour assurer une bonne trajectoire. C'est Aerojet qui est chargé de développer ses moteurs pour les vols supplémentaires du SLS.

Janvier 2017, les essais du premier moteur livré par Aerojet 0528 commence sur le banc A1. Au cours d'une campagne de 7 tests, soit 3650 secondes, 6 mises à feu de 500 s (8mn30s) et 650 s, soit 11 mn, temps de fonctionnement maximal, au limite du moteur afin de fournir d'importantes données à Aerojet pour le mise au point de ces moteurs.

La maintenance du déflecteur du banc A1 est réalisé en mai 2021. La température en sortie de moteur est de 3300°C. Les flammes d'échappement frappe le déflecteur de flamme en forme de J du banc d'essai à des températures d'environ 2750°C et envoie une cascade d'ondes de choc dans toute la structure.

Le déflecteur est refroidi par de l'eau à haute pression pulvérisée à l'intérieur de sa structure à travers des milliers de trous de 5/32 pouces. Sans les 650 000 litres d'eau pompés chaque minute à partir de l' installation d'eau industrielle à haute pression , le déflecteur de flamme en acier au carbone fondrait sous le panache d'échappement super chaud. Cependant, tout comme avec un barbecue de jardin, les flammes du moteur frappent certaines parties du déflecteur plus directement - et avec plus de chaleur - que d'autres. Pour compenser l'effet, le motif des trous doit être précis et adapté de manière unique à un projet de test particulier. Des travaux sont réalisés consistant à  percer un nouveau schéma de trous hautement spécialisé pour améliorer le refroidissement par eau et protéger l'infrastructure. Le motif de trous sera spécialement conçu pour le programme de test du moteur RS-25 d'Aerojet. Le banc a testé les moteurs J2 du Saturn 5 Apollo et SSME du Shuttle. Pour le SLS, le moteur a été placé plus près du déflecteur que les autres et développe une puissance très supérieure. De plus, les prochains essais se feront en se référant au programme de vol avec le mouvement de la tuyère autour de son axe central. Le schéma de trou ressemblera à une ellipse avec en son centre, dans la zone d'impact des nouveaux trous de à un angle de 60°, légèrement décalés verticalement, selon un motif en grille, avec une densite de 72 trous par pouces carré. Certains trous existants dans cette zone peuvent être bouchés s'ils ne sont pas conformes au modèle prévu. Dans le reste de la zone d'impact en forme d'oeuf, plus de trous seront percés au même angle d'environ 60 degrés avec une densité de 20 trous par pied carré, puisque le panache d'échappement d'un moteur à cardan ne sera que brièvement dirigé à ce domaine. L'inclinaison du trou est destinée à aider l'eau à s'écouler plus facilement dans le déflecteur de flamme et à isoler autant que possible la surface du panache du moteur.