Dernier tir de l’année pour SpaceX : rendez-vous en 2021 pour la suite

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Prévu pour ce jeudi 17 décembre, le dernier tir de Falcon 9 de l’année s’est fait attendre. Alors que l’on faisait le plein des réservoirs, une petite alerte s’est mise à sonner dans les bureaux de SpaceX, interrompant le compte à rebours. Après inspection du problème, la firme d’Elon Musk a préféré repousser le vol au lendemain, puis finalement, au samedi 19 décembre.

Ce week-end, Falcon 9 a décollé une dernière fois depuis le Kennedy Center en Floride. Il fut le dernier tir de l’année, un évènement devenu, en l’espace de cinq ans à peine, complètement anecdotique. SpaceX a réussi à rendre tout cela bien trop banal  : avec un rythme de deux à trois tirs par mois, vingt-cinq rien que sur cette année 2020 (pourtant perturbée, même pour le spatial), le grand public a fini par se désintéresser de ces décollages.

Alors, pour bien prendre la mesure de l’exploit que réalise la firme d’Elon Musk, plusieurs fois par mois, penchons-nous en détail sur la fusée Falcon 9, et le déroulé d’un vol comme celui de ce 19 décembre.

Cinq fois la puissance d’un Boeing 747

Pour comprendre le fonctionnement d’un vol de Falcon 9, il faut avant tout comprendre l’architecture de la fusée elle-même. La Falcon 9 v1.1 FT (« FT » pour Full Thrust, traduisez « pleine puissance ») est une version améliorée et allongée de la fusée originelle. Elle a effectué ses premiers vols en 2015 et présente l’intérêt d’être réutilisable à 70 %. Elle peut également embarquer une charge utile plus importante que la Falcon 9, version 1.0 et 1.1.

La fusée est composée de deux étages, ayant chacun un rôle précis. Le premier sert uniquement à réaliser la poussée initiale, celle qui permet de franchir les premiers paliers de l’atmosphère. Il propulse la fusée avec neuf moteurs Merlin, d’une puissance au sol de 845 kN chacun. À titre de comparaison, les réacteurs d’un A330 ont une puissance de l’ordre des 300 kN. Les moteurs sont arrangés en forme de cercle avec un neuvième moteur au centre, comme dans l’image ci-dessous.

Falcon 9 SpaceX

© SpaceX

Une fois l’altitude de 60 kilomètres atteinte, et alors que la fusée file à plus de 6000 km/h, le premier étage vient se séparer du second, et c’est là que la prouesse de SpaceX commence. Alors que le second étage allume son unique moteur Merlin pour continuer sa mission et venir placer la charge utile en orbite, le premier reviendra quant à lui sur terre.

Retour sur Terre

En quelques dizaines de secondes, SpaceX va venir réorienter la trajectoire de l’étage, pour que celui-ci finisse sa course sur les berges autonomes situées en mer. Trois des neuf moteurs sont alors rallumés, mais contre-intuitivement, le premier étage va perdre de sa vitesse en tombant. Car si les lois de la physique nous ont appris que la gravité nous attire de plus en plus à mesure que notre chute est longue, dans le cas de ce premier étage, les lois de l’inertie contrebalancent ce principe.

C’est finalement en traversant des couches de plus en plus denses de l’atmosphère que le morceau de la Falcon 9 va ralentir sa course, en se frottant aux particules d’air. Il arrivera malgré tout autour des 500 km/h dans les plus basses strates de l’atmosphère, ce qui explique le rallumage des moteurs, afin de réduire le plus possible cette vitesse.

Quelques secondes avant d’atterrir, le moteur principal du premier étage, celui qui est au centre, est rallumé une dernière fois pour réduire la vitesse de l’étage au minimum et le faire se poser tout en douceur. Six petites secondes avant le retour sur Terre, le train d’atterrissage est sorti automatiquement.

Mais si la récupération du premier étage fait partie intégrante du plan de vol de SpaceX, pour le second, les choses sont bien différentes. Si sa récupération est bien un objectif à moyen terme pour SpaceX, la réutilisation du premier étage permet déjà de réduire grandement les coûts, et le développement d’une technologie pour récupérer le second étage d’une fusée n’est pas encore à l’ordre du jour. Elle serait en effet très coûteuse à mettre en place, et la rentabilité d’une telle réutilisation n’est pas encore assurée pour SpaceX.

Retour d'un premier étage Falcon 9

© SpaceX

Une fiabilité à toute épreuve

En attendant d’avoir une fusée 100 % réutilisable, SpaceX peut déjà se vanter d’avoir une fusée très sûre. Jamais une Falcon 9 n’a fait défaut en vol depuis 5 ans. Le seul échec de ce modèle de la Falcon 9 a eu lieu au sol, le 1er septembre 2016.

La mésaventure, il y a quatre ans, avait eu lieu deux jours avant le vrai décollage, au moment de la mise à feu en condition réelle. La fusée fut levée sur le pas de tir pour l’occasion, la charge utile fut fixée au sommet de la fusée, et les moteurs étaient prêts à s’allumer. Mais alors que les réservoirs d’ergols étaient en train de se remplir, la fusée a explosé, emportant avec elle le satellite de communication israélien qu’elle devait amener en orbite.

À l’époque, la défaillance avait beaucoup inquiété les cadres de SpaceX, qui venaient de mettre fin au programme Falcon 9 v1.1 à la suite d’un échec en vol, au mois de juin 2019. Et comme lors de l’évènement de juin, l’accident de ce 1er septembre trouvait son origine dans le réservoir du deuxième étage.

Finalement, le problème sera résolu en interne, sans que la lumière ne soit jamais vraiment faite sur les raisons de l’incident de septembre 2016. Depuis, plus aucun lancement n’a échoué pour la Falcon 9 FT, faisant d’elle l’un des lanceurs les plus sûrs du marché.

25e et dernier tir de 2020

Le lancement de ce samedi 19 décembre a permis à la Falcon 9 de mettre en orbite un satellite de renseignement de la NRO, l’agence américaine spécialisée dans le renseignement spatial. Le satellite fait partie du projet « Gorille », avec pour objectif de protéger la population et les intérêts américains par une force de dissuasion. L’armement de l’espace est un sujet qui prend de plus en plus d’ampleur, à mesure que les différentes grandes puissances développent des satellites militaires.

De son côté, SpaceX continue de développer les tirs de Falcon 9, en espérant pouvoir augmenter le rythme au cours de l’année 2021. Une des missions de la fusée sera d’ailleurs de ramener Thomas Pesquet à bord de la station spatiale internationale (ISS), avec un vol prévu pour le printemps 2021. L’astronaute français devrait être le premier Européen à bord d’une fusée SpaceX.

Ensuite, l’histoire des lanceurs de SpaceX connaîtra du changement. Il faudra certainement faire de la place à Starship, le lanceur que l’on pourrait davantage comparer à une navette, et que la firme d’Elon Musk teste actuellement. Loin de servir à rejoindre l’ISS ou déposer des satellites sur leur orbite, Starship prendra la direction de la Lune et de Mars, dans le but d’y (r)amener des astronautes.

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