PROJET CONSTELLATION

 


2010

Cette année promet d'être une année de décision pour la NASA, à la fois sur l'avenir du programme Constellation et les lanceurs Ares 1 et 5 et l'arrêt du Shuttle prévu pour la fin de l'année. Le président Obama, devrait se prononcer en début d'année. Après la remise du rapport Augustine à l'automne 2009, les spéculations allaient bon train. Il est fort probable que l'arrêt du Shuttle sera repoussé a 2011, voire 2012. Le sort d'Ares 1 semble de plus en plus incertain. Ares 5 lui devrait voir le jour sous la forme d'un "dérivé du Shuttle , HLV, style Shuttle C avec la charge utile sur le coté ou d'un lanceur "direct" Jupiter. Une 3eme possibilité pointe son nez, un lanceur de classe 200 tonnes en orbite basse.

Janvier, le groupe indépendant Aerospace Safety Advisory Panel (ASAP), chargé de fournir à la NASA et au Congrès américain un rapport annuel sur la sécurité des vols spatiaux soutient la poursuite du développement d'Ares 1. Selon ces experts, aucun véhicule opéré par des entreprises privées (comme ULA, Orbital ou SpaceX) ne peut atteindre un niveau de sécurité tel que le véhicule développé par la NASA, même si dans un premier temps, ces nouveaux véhicules se contenteront qu'a des missions automatiques. Le rapport recommande en outre de ne pas étendre la durée de vie de la navette comme le préconise le Sénateur d'Alabama, le républicain Richard Shelby. La décision du Président Obama sur l'avenir de l'exploration spatiale se fait toujours attendre, les esprits s'échauffent et les rumeurs vont bon train. Aux dernières nouvelles, la Maison Blanche favoriserait l'offre privée au détriment d'Ares 1, et préférerait des destinations plus
accessibles - survol de la Lune ou de Mars sans se poser, atterrissage sur un astéroïde, orbite autour d'un point de Lagrange - à l'atterrissage d'hommes sur la Lune ou sur Mars.

28 janvier, KSC, la dernière section du ML Ares 1 est mis en place. Haute de 121 m, elle et plus petite que les LUT rouge Apollo et plus grande que la FSS des pads 39. 200 ouvriers de Hensel Phelp d'Orlando ont participé à sa construction. D'ici la fin juillet, la structure basique sera achevé. Par la suite en 2011, le ML sera équipé des systèmes sol; ombilicaux, lignes d'alimentation en gaz, fluides électricité et ergols. Le ML devrait être terminé début 2014, éventuellement en 2013 pour le vol Ares 1Y "prime". L'administration US devrait se prononcer sur l'avenir du programme Ares 1 en février. Un rapport préliminaire recommande en effet d'utiliser des lanceurs commerciaux pour Orion et de fabriquer un lanceur lourd pour la lune et Mars.
Le coût total pour la construction de 2 ML est évaluer à 500 millions $.

Le 1er février, alors que l'Amérique célèbre le 7eme anniversaire de la tragédie de Columbia, le président Obama présente le budget qu'elle soumettra au congres. Comme annoncé, le programme lunaire Constellation est abandonné, le développement de vaisseaux habités confié à l'industrie privée pour desservir ISS. La NASA a demandé 19 milliard s de dollars pour 2011, l'administration US propose 6 milliards de plus sur 5 ans pour développer un nouveau moyen de transport spatial habité. 7,8 autres milliards seront consacrés aux nouvelles technologies tel que les systèmes de rendez vous autonome, le transfert de carburant en orbite et les systèmes de support vie, 3 milliards iront pour développer de nouveaux moteurs pour les futurs lanceurs lourds et 3 autres milliards serviront pour les missions lunaires et les autres planètes avec des robots. Les lanceurs Ares 1 et 5 et le vaisseau Orion sont annulés, seul resterait dans les cartons un lanceur "lourd" de type "Jupiter" pour 2025-2030. Le nouveau plan d'Obama pour la NASA confirme l'arrêt des vols Shuttle après l'assemblage d'ISS. L'exploitation de la station sera confiée à l'industrie privée, comme SpaceX (Falcon 9/Dragon) et Orbital (Taurus 2/Cygnus) ou à des lanceurs "classiques" EELV jusqu'à au moins 2020. Avec l'arrêt confirmé du Shuttle en fin d'année, ce sont 5000 à 7000 personnes qui seront licenciés en Floride, l'industrie privée devrait en créer environ 1500. 9 milliards de dollars ont déjà été investis dans le programme Constellation.

9 février, un test d'une cabine Orion suspendue par parachute se termine avec la destruction partielle de la maquette du Boiler plate.

Mars, malgré l'annonce de l'arrêt du programme, Lockheed Martin poursuit le développement de la cabine Orion. La firme de Bethesda vient de terminer la fabrication du bouclier thermique et s’apprête à réaliser une série d’essais au sol montrant un programme bien plus avancé que le laissent entendre les opposants à Constellation. Lockheed continuera à travailler sur Orion avec ses 4000 employés tant que son budget alloué ne sera pas dépensé. Elle compte peser de tout son poids pour infléchir la décision du président US.

17 mars, Alliant Techsystems termine le second des deux essais au sol d'une maquette échelle 1 du moteur de séparation en vol d'Orion, le ACM (Attitude Control Motor) du Launch Abort System, LAS. L'essai a permit d'évaluer les environnements extrêmes et la robustesse du système d'allumage en plus des performances du moteur. Le test a été réalisé à Elkon sur le site d'ATK comme le premier essai en décembre 2009.
Ce test valide la revue d'aptitude du test PA 1 qui sera réalisé à White Sands WSMR.

Ce LAS se compose d'une tour d'extraction équipée de trois moteurs, conçue pour se mettre en marche en seulement quelques millisecondes afin de séparer la cabine du lanceur et lui faire gagner de l'altitude. Développé par Orbital Sciences, ce système utilisera des technologies nouvelles et d'autres déjà éprouvées comme celles en service sur les petits lanceurs d'Orbital. Alliant Techsystems (ATK) fournira deux des trois moteurs du LAS, le moteur de contrôle d’altitude ACM et le moteur principal. Quant aux moteurs Jettison, utilisés pour le contrôle de la cabine au moment du déploiement des parachutes, ils sont développés par Aerojet et Lockheed Martin en coopération avec la NASA.

Avril, White Sands, en prévision de l'essai Pad Abort 1, le LAS est mis en place sur le Boiler Plate Orion.

27 avril, Yuma, Arizona, test du parachute principal d'Orion largué depuis un avion.

6 mai, White Sands, LC 32, Lockheed et la NASA procède à l'essai PA1.

   

L'essai PA 1 permet de démonter la capacité du LAS à éjecter la cabine Orion en cas de panne sur le lanceur principal pendant l'ascension, tester les conditions de vol du Boiler Plate, tester les 3 types de moteurs, prendre des mesures de données sur le comportement en vol et enfin tester le retour du Boiler Plate en parachute sur terre.

Le PA1 se compose d'un BP de masse identique à Orion, configurer intérieurement comme un modèle de vol avec avionique et équipements de mesure. Il est équipé de parachutes de première génération. Un adaptateur conique le recouvre partiellement et supporte le LAS. Le LAS se compose lui du moteur d'éjection Launch Motor Abort, du moteur Jetisson, d'un inter étage canard, du moteur de contrôle d'attitude ACM et d'un cone à l'avant.

Le Launch abort motor est le moteur principal. Il doit permettre d'éloigner aussi vite et loin que possible la cabine d'Orion de son lanceur. Ce moteur n'est pas un moteur-fusée à propulsion solide classique. Il s'agit d'un moteur à flux inversé possédant 4 tuyères montées à l'extrémité avant et générant une poussée de plus de 220 tonnes. Il fonctionne durant 7 secondes à partir de T-0 et mène le PA1 à 1500 m d'altitude avec une accélération de 15 g. La vitesse atteinte est de 1000 km-h, M0,74.

Le moteur du contrôle d'altitude ACM (Attitude Control Motor) utilisera des technologies éprouvées, issues des programmes d'ATK. Pourvu de 8 valves d'expulsion, il sera utilisé pour le contrôle de la trajectoire entre la 10eme et le 16 eme seconde de vol. Il doit fournir la poussée nécessaire pour orienter la capsule Orion sur une trajectoire sécurisée de dégagement du lanceur (3 tonnes de poussée).

Le moteur Jettison s'allumera en dernier, pour séparer le LAS de la cabine d'Orion en 2 secondes afin que les parachutes puissent se déployer, quelques secondes avant l'atterrissage de la capsule.

Deux petits parachutes se déploient à T+22 secondes puis du parachute extracteur à T+25 secondes. Les 3 parachutes principaux se déplient à T+31 secondes. 20 secondes sont nécessaire pour les déployer complètement. A T+1 mn 37s, le Boiler Plate touche le sol.

       

 

   

Trois mois après le discours du président Obama sur l'avenir du programme spatial US, la NASA, la  Maison Blanche et le Congrès pourrait parvenir à un compromis sur le lanceur Ares 1 et Orion. Des fonds supplémentaires devraient être mis en place pour réaliser d'autres vols d'essais en plus d'Ares 1X (Ares I-X Prime FLIGHT TEST 2 en mars 2013 avec SRB à 5 segment, Ares I-Y FLIGHT TEST 3 en mars 2014 avec un lanceur complet et une cabine Orion  et Ares I FLIGHT TEST 4 en novembre 2014 avec le lanceur définitif pour tester les systèmes de bord des astronautes) afin de mettre au point le lanceur d'ici 2015. Orion devrait aussi être prêt à cette date afin de desservir l'ISS à titre de vaisseau gouvernemental comme chaloupe de secours. Ares 1 sera son lanceur dédié. Bien entendu, tout ceci permettra de sauver des centaines d'emplois en Floride et ailleurs. D'autre part, SpaceX a toutes les chances d'être retenue pour desservir l'ISS dans le cadre de programme COTS (ou de CCdev): le lanceur Falcon 9 et la capsule Dragon devraient être le pendant privé à Ares 1/Orion. Les missions en dehors des orbites basses LEO commenceraient dès la mise au point du lanceur lourd qui serait facilitée par l'emploi des composants d'Ares 1: domaine lunaire, points de Lagrange, astéroïde, lunes de Mars. La mise au point de ce lanceur se ferait en parallèle à Ares 1 avec des prototypes, le HL-X0 MPTA pour des essais de moteurs au SSC en janvier 2013, le Pathfinder/HL-X1 (corps central) au SSC en avril 2014 et au KSC en novembre, le HL-X1 en septembre 2015, le HL-X2 en 2016, le HL-X3 en 2017 et le HL-X4 en 2018. La capacité de ce lanceur lourd sera de 41 tonnes en TLI soit 110 tonnes en LEO, un peu moins que le Saturn 5 Apollo. Des vols lunaires devront utiliser deus HLV, l'un pour Orion, l'autre pour le LEM Altaïr. Une audition clé est prévu le 12 mai au Sénat.

12 mai, après une longue série d'auditions où les positions des pour retour sur la lune et des pour le projet d'Obama ont de nouveau été répétées, l'attention se porte sur le sénat pour faire avancer les choses dans un sens ou un autre. Parmi les défenseurs de Constellation, les astronautes Armstrong et Cernan commandant d'Apollo 11 et 17 qui ont  signé la lettre qui dénonce le projet d'Obama. La position de Charles Bolden, l'administrateur de la NASA est très instables. Bolden a été nommé par Obama mais a aussi autorisé la parution du nouveau projet constellation de la NASA.

Mai, les techniciens d'ATK terminent l'assemblage du second SRB à 5 segments qui sera testé au banc Promontory, Utah. Cet essai DM2 est prévu pour septembre 2010. Il sera similaire au premier essai à savoir un allumage et une combustion de 2 minutes au banc d'essai. Mais pour ce deuxième essai la température du booster va être abaissée pour simuler un tir par temps froid (résistance des joints, etc...)
Il est à rappeler que la poussée de ce nouveau SRB à 5 segments et à âme interne en forme d'étoile à 12 branches est de 1600 tonnes.

 

Juin, la construction du ML se termine au KSC. La nouvelle tour, haute de 108 m sera utilisée pour le prochain programme spatial US. La plateforme de même dimensions que le MLP du Shuttle est néanmoins plus légère afin de satisfaire au cahier des charges du Crawler transporter.

 

       

Montage du "launch mount" sur la plateforme du ML le 20 mai. Le "launch mount" devait supporter le lanceur solide Ares 1, basé sur le SRB du Shuttle.

Lockheed Martin présente au centre Michoud MAF le Ground Test Article GTA de la cabine Orion. La firme a travaillé pendant près de 3 ans pour réaliser ce qui pourra être le prototype des futurs CM Orion à destination de la Lune.

Juin, même si dans le discours du président Obama, la maison blanche a décidé d'annuler le programme Constellation, en pratique les travaux continuent et les contractants continuent leur contrat. Légalement le programme Constellation continue de progresser, même si le patron de la NASA, Charlie Bolden, saisit la moindre occasion pour lui "mettre des bâtons dans les roues": le dernier coup ayant été la mise au placard de Jeff Hanley, le responsable de l'ensemble du programme Constellation, ce qui a provoqué la consternation à la NASA. Mais les patrons d'Orion et d'Ares, entre autres, continuent à travailler fort contre vents et marées.
Le budget NASA 2010, voté par le congrès et qui va jusqu'en octobre prochain ne pourra pas être détourné du programme, sous peine de payer des indemnités de rupture de contrat aux contractants Lockheed Martin, ATK, Boeing et bien d'autres. Concernant le budget 2011, il est toujours en attente de vote du congrès et suscite de nombreuses oppositions de très nombreux parlementaires de tout bord. La situation est pour ainsi dire bloqué, l'Exécutif US défend le projet Obama tandis que le Congrès défend le POR (programme of record) c'est à dire le programme lunaire Constellation. Il est fort probable que le congrès l'emporte, car c'est lui qui apporte les finances. Au jour le jour, la colère monte en Floride, au Texas et en Louisiane où quelques 20 000 personnes vont se retrouver sans emploi. 40 millions de dollars ont été proposés pour aider les ouvriers à retrouver un emploi. Le programme Constellation a déjà englouti 7 milliards de dollars, l'idéologie d'Obama est à l'opposé de la vision de Bush en 2003, pas de retour sur la lune, pas de vision sur le futur spatial US, une volonté du tout commercial avec le gommage de toute initiative gouvernementale. A cela s'ajoute la perte de savoir-faire inévitable de la NASA si l'option "Obama" venait à se confirmer qui decoulerait à une perte corollaire du "leadership" spatial. En 1972, Nixon avait tué Apollo, Obama risque de tuer Constellation.

Après 117 essais d'atterrissage sous airbag effectués depuis 2006, la NASA décide de faire amerrir Orion. Cette solution a été préférée en raison d'une sécurité accrue (notamment si un parachute est défaillant comme lors du retour d'Apollo 15) et d'un confort de contact supérieur. Le centre de recherche Langley de la NASA va entreprendre jusqu'en  décembre 2010 la construction d'un bassin rempli d'eau pour valider la sécurité des amerrissages d'Orion. Ce basin d'un coût de 1,7 millions $ sera construit sous le portique érigé en 1963 pour Apollo. Il mesurera 35 mètres de long, 27,4 mètres de large et 6,1 mètres de profondeur.

14 juin, après le licenciement du manager du programme Constellation Jeff Handey le mois dernier, la NASA nomme un nouveau responsable, Laurence Dale Thomas, responsable de Constellation au centre Marshall.

15 juillet, présentation de la feuille de route qui devra inspirer la rédaction de l'autorisation sénatoriale pour le budget 2011 de la NASA. Elle propose:
_ Une réduction
budgétaire (890 millions contre 3 milliards) ) pour le programme de lanceurs et de capsule spatiales commerciales "crew and cargo développement"(CCdev) en procédant de manière progressive;
_ Une volonté de conserver un domaine gouvernemental en développant pour l'exploration au-delà du LEO des lanceurs et des vaisseaux (MCV Multipurpose Crew Vehicule dérivé d'Orion) mis en oeuvre par la NASA, ce qui aurait pour conséquence première de maintenir l'activité spatiale dans le pays, en Floride (installations du KSC), au Texas et en Louisiane (usine de Michoud).
_ Création du SLS (Space Launch System), un lanceur lourd HLV capable de placer 75 à 100 tonnes en LEO à partir des éléments du Shutle, boosters, réservoir et d'Ares 1 (11 milliard de dollars sur 3 ans);
_ Prolongation d'ISS jusqu'en 2020;
_ Mise
en place un programme d'exploration spatiale de type "flexible path" en coopération internationale: points de Lagrange, orbite lunaire, exploration lunaire, astéroïde, Mars comme destination ultime.
_ L' exploration humaine et robotique complémentaires;

Cette proposition est donc un compromis entre la proposition d'Obama et le programme Constellation initial. Par la suite, la Chambre des représentants (les députés) devra elle aussi réécrire le projet de budget de la NASA, sachant que les parlementaires sont majoritairement favorables à la poursuite du programme Constellation.
Suivront les arbitrages entre les 2 chambres pour aboutir à un texte commun: la nouvelle mouture du budget 2011 de la NASA devrait être votée d'ici septembre, juste avant le début de l'exercice budgétaire nouveau (1er octobre). Restera ensuite la promulgation de la loi d'autorisation budgétaire par le Président dans la foulée.

20 juillet, comme prévu le projet de loi de la Chambre des représentants US rétablit quasiment le programme Constellation. Ce projet de loi va plus loin que celui du Sénat. Il définit les autorisations budgétaires 2011, 2012, 2013, 2014 et 2015 et prévoit 23 milliards de dollars sur 5 ans en conservant Orion et Ares 1 pour desservir ISS d'ici le 31/12/2015, en développant un HLV issu d'Ares1 et des études précédentes dès 2011, en continuant l'exploitation du segment US de l'ISS jusqu'en 2020, en supprimant le vol STS 135 (donc fin du shuttle avec STS 134), en transférant des personnels travaillant sur le Shuttle vers le HLV, en convervant les installations sol de Constellation et confirmant la baisse des crédits pour les vols commerciaux: retour du COTS. Elle définit enfin pour la NASA des missions exploratoires, celles prévues par le NASA Authorisation Act de 2008: points de Lagrange, Lune, astéroïdes, Mars et ses lunes. Ce projet de loi devra être harmonisé avec celui du Sénat avant d'être adopté en Congrès.

Photo de l'intérieur du CM Orion en cours de construction à Michoud. Il s'agit là de la coquille interne du CM. C'est le prototype qui a permis la mise au point des outils numériques de la chaîne d'assemblage.Ce CM en cours d'intégration n'est pas un mock-up: il s'agit d'un "vrai" module de commande d'Orion, semblable aux CM opérationnels, qui serait capable après achèvement d'aller dans l'espace. La construction va continuer pour aboutir à un vaisseau pré-opérationnel. Lorsqu'il sera achevé commenceront les essais vibratoires, acoustiques et de flottabilité. La construction va continuer pour aboutir à un vaisseau pré-opérationnel.  La coquille interne sera recouverte par une coquille externe elle même protégée par des panneaux de protection thermique sur ses flancs, en plus du bouclier thermique à la base du CM. Les CM Orion sont prévus pour être réutilisables (une dizaine de fois).  Orion se posera en mer au large de la Californie, dans un rayon de 200 miles du San Clemente Island Range Complex de l'US Navy. Orion pourra effectuer des Rendez-vous spatiaux entièrement automatiques, c'est le premier vaisseau US à pouvoir le faire;
 

31 août, ATK,Alliant Techsystem's met à feu sur son banc d'essai à Promontory en Utah le second booster SRB à 5 segment, le DM2 Development Motor 2. Le moteur a été testé sous une température de 4°C surveillé par 764 capteurs durant 2 minutes et 5 secondes. La NASA et ATK ont prévu 2 autres essais avec le DM 3 et 4 et 3 essais de qualification d'un coût unitaire de 75 millions $. Eul le test DM3 est budgétisé pour le moment. Le développement du booster à 5 segments a été initié pour le programme Constaellation.