PROJET CONSTELLATION


2005, partie 2

RETOUR SUR LA LUNE EN 2018

Le 19 septembre, la NASA présente les résultats de son étude de 60 jours sur le CEV. Comme prévu il s'inspire largement des éléments du Shuttle (boosters solides, moteurs, réservoir externe) pour le lanceur et utilisera les concepts éprouvés des missions Apollo (cabines, atterrisseur).

Quatre astronautes seront envoyés sur la lune en 2018 pour un séjour de 7 jours. Le vol commencera par le lancement du Lunar Lander et du module de propulsion EDS (Earth Departure Stage) à l’aide d’un lanceur lourd SDLV et du lancement du Crew Exploration Vehicle (CEV) à l’aide du CLV. Le CEV sera assemblé en orbite avec l’ensemble Lunar Lander-EDS avant mise à feu vers la Lune. A son retour, la cabine, ralentie par des parachutes, ira se poser dans le désert de l'ouest des Etats-Unis, près de la base aérienne d'Edwards (Californie).

Le Congrès doit maintenant examiner ce plan dont la mise en œuvre nécessiterait 104 milliards de dollars sur 13 ans et donc un soutien politique constant. Ce budget ne représente que "55% du coût du programme Apollo" en dollars constants et ne nécessitera pas une augmentation du budget de la Nasa. Ce budget pour l'année fiscale 2006 est de 16,4 milliards et le plan de la NASA est viable s'il est maintenu en dollars constants au cours des cinq prochaines années. A noter que les USA consacrent actuellement 1 milliards $ par semaine pour la guerre en Irak (le budget du DoD est de 400 milliards $ par an). Concernant la coopération internationale, l’administrateur de la NASA Michael Griffin a précisé que les Etats-Unis auraient le contrôle de tous les systèmes de transport mais qu’ils feraient appel à leurs partenaires pour les installations lunaires. Ce plan laissera les Etats-Unis sans moyen d'accès habité à l'espace pendant deux ans. A partir de 2012, le CEV devrait pouvoir transporter un maximum de six astronautes sur la Station spatiale internationale.

Selon les plans de la NASA et de l'équipe Northrop Grumman et Boeing, le CEV lunaire ressemble à un "super Apollo". De forme conique, la cabine a un diamètre de 5,5 m. Elle est associé à un module de service cylindrique équipé d'un moteur brûlant de l'oxygène et du méthane. Ce mélange moins énergétique que le couple LOX-LH2 mais plus que le couple RP1-LOX simplifie les problèmes de stockage dans les réservoirs sur de longues périodes. L'énergie électrique sera assuré par des piles à combustible et ou des panneaux solaires. l'ensemble a une masse de 25 tonnes.

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RETOUR SUR LA LUNE

Octobre, la NASA confie aux Centres spatiaux Goddard et Marshall la responsabilité du développement d'un lander lunaire. Le lancement du lander est prévu en 2010. Il s'agira de la deuxième mission RLEP, la première étant la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) dont le lancement est prévu en 2008.

Bien que la première mission habitée avant 2018, la NASA veut disposer de suffisamment d'informations sur les futurs sites d'atterrissage qui seront choisis d'ici quelques années. A propos du premier site d'atterrissage, il existe deux solutions.

Ce lander sera une sorte de démonstrateur technique très avancé qui visera à démontrer ses capacités d'atterrissage. Une grande précision est demandée au module ce qui nécessitera un système de propulsion capable d'autoriser de petites poussées et de contre poussées de façon à pouvoir le cas échéant éviter des dispositif de surface gênants pour l'atterrissage du lander. Sa charge utile comportera plusieurs instruments scientifiques qui seront utilisés d'une part pour déterminer les caractéristiques et l'environnement de la zone d'atterrissage (du lander) retenue par la NASA et enfin déterminer si les ressources découvertes sont à même de favoriser l'installation d'une base habitée permanente. Le lander lunaire utilisera un système autonome pour la phase d'atterrissage. Les technologies qui seront utilisées seront celles là même sur lesquelles la NASA s'appuiera pour développer le système d'atterrissage du CEV-lunaire.

LE CEV, UN BIG APOLLO 

De forme conique avec une inclinaison de 32,5°, le CEV sera un Apollo "agrandi" avec un diamètre de base de 5,5 m. Selon la formule "c'est dans les vieux pots que l'on fait la meilleure soupe", l'idée de remettre Apollo au goût du jour permettra de réutiliser les études et les données accumulées lors du programme lunaire des années 60-70. Bien qu'extérieurement identique, le CEV sera à l'intérieur complètement différent. Depuis 40 ans, les matériaux, l'informatique et les logiciels ont considérablement évolué. Selon les désirs de la NASA, le CEV sera réutilisable une dizaine de fois.

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Le premier CEV , Block 1 (9500 kg) sera utilisé pour la déserte d'ISS avec un équipage de trois astronautes à 6 astronautes et 400 kg de charges utiles (Block 1A). Une version cargo permettra d'envoyer 3500 kg vers ISS, block 1B. A l'image des Soyouz-Progress, le CDV (Cargo Delevery Vehicle) de 12 tonnes sera capable d'emporter 6 tonnes de fret vers ISS.  

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Evolution des CEV Block 1 à 3.

Le Block 2, qui est la référence enverra 4 hommes en orbite lunaire et les ramènera sur terre. Il s'amarrera au LSAM pendant le trajet terre-lune et sera capable d'un retour dans l'atmosphère à la seconde vitesser cosmique et un atterrissage au sol. Trois parachutes assurera le ralentissement de la cabine et des airbags en kevlar un atterrissage en douceur. A l'image du CM Apollo, le CEV est conique avec un diamètre de 5,5 m et un angle de cône de 32,5° ce qui offrira 15 m3 habitable pour l'équipage. L'atmosphère sera avec 3¨0% d'oxygène lors du trajet vers la lune sous une pression de 65 kPa. 
Le module de service SM assurera les opérations de mise en orbite, manoeuvre, contrôle d'attitude grâce à un moteur OMS de 6 tonnes de poussée et 24 moteur RCS de 400 kg de poussée et l'alimentation en électricité grâce à deux panneaux solaires. Le surplus de chaleur sera rejeté par 4 panneaux radiateur. 

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Détail du CM du Block 2.

Le Block 3 enfin sera utilisé pour aller vers Mars avec un équipage de 6 astronautes. Le système de manoeuvre en orbite utilisera des moteurs alimentés en oxygène et éthanol, moins toxique que les ergols stockables d'Apollo. Un système d'amarrage permettra de s'accoupler à ISS ainsi qu'aux autres éléments du vaisseau.

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CEV Block 3

Le module de service sera alimenté en électricité par des panneaux solaire de 4500 W chacun à la place de piles à combustible comme Apollo. Le système de contrôle thermique à base de glycol et d'eau permettra l'évacuation de la chaleur des équipements de bord grâce à 7 m2 de radiateurs disposé sur les parois du vaisseau. Le moteur du module service utilisera du méthane et de l'oxygène alimentant un moteur de 4500 kg de poussée (isp 365 s). Les réservoirs seront fabriqués en alliage d'AL-Li graphite pressurisé à 325 psia par de l'hélium. Le module en lui même sera basé sur un composite de graphite époxy.

Contrairement aux cabines Apollo, le CEV reviendra suspendu par parachutes sur terre sur la base militaire d'Edwards en Californie. Le retour se fera sur les cotes Ouest des USA afin que le module de service soit largué au dessus de l'Océan Pacifique avant de se désintégrer. De plus l'atterrissage sur la terre ferme permettra de s'abolir des conditions particulière du milieu marin et salin nécessaire à une réutilisation ,optimale du module de commande.

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Les lanceurs CLV et HDLV

 

LE LUNAR LANDER

Le Lunar Surface Access Module (LSAM) transportera 4 astronautes sur la surface lunaire pour un séjour d'une semaine. Deux missions par an sont planifiées. Comme le LM Apollo, le LSAM possèdera deux étages. L'étage de descente sera équipé d'un moteur cryogénique modulable en poussée qui servira aussi pour l'insertion en orbite lunaire. L'étage de monté utilisera le même moteur que le module de service du CEV. Alors qu'Apollo était limité à des atterrissages près de l'équateur lunaire, le LSAM pourra s'éloigner et viser les pôles et la face cachée. Sur la lune, les astronautes sortiront chaque jour par équipes de deux et utiliseront un Rover pour accroître leur travail. 

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Pour l'instant la NASA n'a pas encore de plan bien définis sur la construction d'une base permanente lunaire, ni sur ce que feront précisément les astronautes sur la lune. 

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2005 partie 3