La grande semaine de la NASA

Nov 11, 2023

Au cours de ma semaine type, je dépense une bonne quantité de bande passante à dévier le volume écrasant de pixels qui jaillissent dans ma boîte de réception et mes flux d'actualités. Par nécessité et dans l'intérêt de la survie, j'en saute une grande partie.

Mais trois choses qui ont attiré mon attention cette semaine étaient toutes des rapports sur les entreprises spatiales de la NASA. Deux ont fait les nouvelles grand public du soir, mais j'ai pensé que le plus intéressant n'attirait guère l'attention. Tout d'abord, la grande nouvelle : après des années de retard, la NASA a finalement lancé le système de lancement spatial sous la forme de la mission Artemis 1. Le lancement de nuit a été un succès spectaculaire, même si SLS est la plus grosse erreur de la NASA à ce jour. Plus sur cela plus tard.

Deuxièmement, le télescope spatial James Webb a renvoyé une image de ce que l'on pense être une protoétoile, une étoile en cours de formation. L'objet en forme de sablier a un centre sphérique alimenté par des filaments d'hydrogène. Lorsqu'il atteint la masse critique et la gravitation, la fusion s'enflamme et, pffft, une étoile est née. Les astronomes rapportent également avoir vu ce qui pourrait être des objets planétaires se condensant hors du nuage de gaz. Ces observations ont été faites dans le proche infrarouge et auraient été impossibles à partir de télescopes terrestres. L'objet est distant de 460 années-lumière - la lumière qu'il a laissée à l'époque de Copernic.

J'étais 50-50 sur la question de savoir si JWST réussirait à se déployer, à arriver sur la station et à renvoyer des données utiles. J'étais à peu près sûr qu'une pièce de 200 $ ou une rondelle mal placée écraserait le tout. Mais clairement, à 10 milliards de dollars, le télescope a jusqu'à présent brillamment fonctionné. Il a fallu 30 ans pour le mener à bien, donc sur une base annuelle, il a consommé une petite fraction du budget émacié de la NASA. De l'argent bien dépensé, à mon avis. Faire progresser l'astrophysique est une cause louable et cela se passe par à-coups depuis que l'église catholique a dit à Galileo Galilei de l'éliminer.

Le SLS qui vient d'être lancé est moins digne d'intérêt. Permettez-moi de reformuler cela. La cause (les vols spatiaux habités) est une inspiration, l'instrument ne l'est pas. Bien qu'il soit passionnant d'avoir Artemis 1 en route vers une mission circumlunaire, cela a pris beaucoup plus de temps qu'il n'aurait dû et l'approche de la NASA pour développer le système l'a essentiellement gelé avec la technologie de propulsion des années 1970, ceci d'une agence chargée de faire de grandes choses en inventant de nouvelles technologies. En raison des coupures de programme qui ont tué le projet Constellation, la NASA a assemblé SLS à bon marché, en utilisant les moteurs restants de la navette spatiale, des propulseurs de fusée à solide étendus et un réservoir de carburant externe plus grand de style navette. Sauf que "pour pas cher" est relatif et dans le cas de SLS, loin de la vérité.

Toute la pile coûteuse est consommable. Contrairement à la navette, qui a au moins récupéré les SRB, SLS les jettera dans l'océan. Lorsque SLS était dans la phase conceptuelle après la mise en conserve du programme Constellation en 2010, le booster réutilisable n'était pas encore une chose, même si j'imagine que SpaceX l'aurait mis sur la liste des choses à faire.

Mais c'est sûrement une chose maintenant et les Falcons réutilisables de SpaceX retombent pratiquement sur terre comme des avions de ligne à O'Hare. Comme prévu, cela a considérablement réduit les coûts de lancement et SpaceX prévoit de réutiliser la fusée Starship Mars en développement qui sera en concurrence avec SLS pour le transport interplanétaire lourd. Ces deux propulseurs sont propulsés par des moteurs Raptor de pointe que SpaceX a développés spécialement à cet effet et qui ont associé leur fonctionnement à une récupération et une réutilisation fiables. SLS, quant à lui, est la vieille école Apollo, rafraîchie par le matériel Shuttle.

Cela a des répercussions à long terme sur les coûts du programme. Les coûts de lancement de SLS devraient être de l'ordre de 2 milliards de dollars, mais SpaceX affirme qu'une fois qu'il sera entièrement développé, le système Starship réutilisable en deux étapes pourrait être lancé pour aussi peu que 110 millions de dollars, comme l'a rapporté Eli Dourado du Center for Growth and Opportunity. Parce qu'il a une capacité de ravitaillement en orbite, le système Starship a une capacité de charge utile potentiellement plus élevée que SLS, qui peut devenir un système économiquement sans issue. (Ces 110 millions de dollars s'appliquent à une paire de boosters, un par tanker.)

La seule raison pour laquelle SLS a survécu à ce que la NASA savait était l'ère à venir de l'espace commercial et continuera probablement à survivre, c'est la politique. De nombreux États ont des sous-traitants SLS employant des centaines, voire des milliers, de sorte que les votes étaient là pour poursuivre un programme considérablement retardé et au budget trop élevé. Le baril de porc, comme il l'a toujours fait, continue de rouler. Du côté positif, le programme maintient une base de compétences et des capacités aérospatiales diversifiées. Mais c'est une façon terriblement inefficace d'exécuter un programme de fusée, à mon avis. Au moins, le lancement était presque sans faute, ce qui devrait être donné le nombre de zéros dans la facture de mission. En tant que groupie de l'espace et des fusées, je ne peux même pas me mordre la lèvre parce qu'elle est bouche bée à la simple vue de tout ce feu et cette fureur. Enfin, n'avez-vous laissé aucun sentiment d'admiration ?*

L'autre réalisation de la NASA que j'ai trouvée spectaculaire mais qui n'a pas été remarquée est quelque chose que je n'aurais pas cru possible : un bouclier thermique gonflable. Oui, vous avez bien lu.

Passons en revue les boucliers thermiques. Aux débuts du programme spatial, des Mercure aux Apollos, les boucliers thermiques étaient ablatifs. Cela signifie qu'ils étaient composés d'un nid d'abeilles en métal rempli de résine époxy phénolique conçue pour bouillir pendant la chaleur d'entrée, emportant la chaleur dans un nuage de plasma incandescent. Plus tard, la navette spatiale a utilisé des tuiles de silice poreuses qui fonctionnaient comme des briques réfractaires dans un four industriel, isolant la structure sous-jacente du transfert de chaleur.

Avec Mars à l'esprit et des charges utiles beaucoup plus importantes, la NASA vient de tester ce qu'elle appelle le décélérateur aérodynamique gonflable hypersonique ou HIAD. Le bouclier lui-même est fait de carbure de silicium céramique tissé suffisamment mince pour être regroupé en un fil flexible. Le fil est tissé dans un tissu reposant sur une couche de céramique qui protège une structure gonflable, un peu comme un empilement de chambres à air. Le tout peut être fourré dans un sac beaucoup plus petit que le carénage de la fusée, puis à l'entrée, gonflé à 20 pieds de diamètre pour le vol d'essai, contre 13 pieds pour les capsules Apollo. Compte tenu des températures impliquées, au moins 2300 degrés F pour les entrées en orbite terrestre, tout cela semble idiot.

Mais le 10 novembre, en fait la semaine avant la semaine dernière, la NASA a lancé avec succès le système sur un Atlas 5. Il s'est gonflé comme prévu et a protégé une charge utile lors d'une entrée à 18 000 MPH, éclaboussant avec succès dans le Pacifique. La mission s'appelait Low Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator ou LOFTID. Certaines versions du système pourraient convenir aux fusées martiennes, qui pourraient tenter d'entrer dans l'atmosphère martienne avec jusqu'à 100 tonnes de charge utile sur une fusée de grand diamètre. (SpaceX, dont le Starship mesure 30 pieds de diamètre, utilisera un système de bouclier thermique en tuiles.)

Ces vaisseaux spatiaux, vraisemblablement avec des personnes à bord - beaucoup de personnes si vous croyez SpaceX - transporteront beaucoup de bagages. La NASA estime qu'au moins un de ces sacs peut même transporter un bouclier thermique. Une sacrée idée.

*Excuses à Joseph Welch.