Le premier vol du Starship V3 n’atteint pas tous les objectifs

Space a réalisé un 12e vol d’essai de son lanceur Starship. Cette fois-ci avec une version V3, comprenant l’évolution la plus récente du moteur Raptor et sur de nombreux sous-systèmes, et lancée depuis un nouveau pas de tir à Starbase.

Objectifs partiellement atteints

L’objectif principal de ce vol pour le Booster SuperHeavy était d’exécuter avec succès un décollage, une ascension, une séparation d’étage, un allumage sur la phase de retour vers le sol et un amerrissage dans le Golfe du Mexique, donc sans retour vers le site de décollage et donc de récupération par les bras de la tour de lancement.

Le premier étage a réussi la première partie de sa mission jusqu’à la séparation d’avec l’étage supérieur Ship. Toutefois, l’un des 33 moteurs Raptor 3 du booster SuperHeavy s’est arrêté prématurément lors de la sortie de la basse atmosphère.

Les moteurs supplémentaires n’ont pas fonctionné correctement lors d’une tentative de ramener l’étage à son point d’amerrissage prévu au large de la côte du golfe du Texas. Après une perte de contrôle d’attitude, le Booster SN19 s’est crashé à plus de 300 km de la cible d’amerrissage, à la vitesse d’àpeu près 1500 km/h à 100 mètres de la surface selon la télémétrie à l’écran.

L’étage supérieur du Starship avait plusieurs objectifs : notamment un déploiement de charge utile de 20 simulateurs Starlink, de taille similaire aux satellites Starlink V3 de nouvelle génération, et deux satellites Starlink spécialement modifiés baptisés “Dodger Dogs”. Les 2 satellites modifiés devaient tester du matériel prévu pour Starlink V3 et tenter de scanner le bouclier thermique de Starship et de transmettre des images aux opérateurs pour tester les méthodes d’analyse de l’état de préparation du bouclier thermique de Starship en vue de son retour sur le site de lancement lors de futures missions. Plusieurs tuiles de Starship ont été peintes en blanc pour simuler les tuiles manquantes et servir de cibles d’imagerie lors du test.

Les charges utiles ont correctement été déployées et les images d’un des simulateurs s’éloignant du Starship sont assez impressionnantes.

Toutes les charges utiles déployées étaient sur la même trajectoire suborbitale que Starship.

Un rallumage d’un seul moteur Raptor dans l’espace est également prévu. Mais celui -ci n’a pas eu lieu. L’un des 3 Raptor optimisés pour fonctionner dans le vide spatial s’est arrêté tôt pendant la montée vers l’espace.  L’ordinateur de vol a permis aux 5 autres moteurs de fonctionner plus longtemps que prévu initialement pour combler le déficit, mettant ainsi le Starship sur une trajectoire suborbitale acceptable.

Pour la rentrée atmosphérique du Starship, une seule tuile de bouclier thermique a été intentionnellement retirée pour mesurer les différences de charge aérodynamique sur les tuiles adjacentes lorsqu’il manque une tuile. Enfin, le Ship a effectué une manœuvre testée lors des vols précédents pour soliciter intentionnellement les limites structurelles des volets arrière du vaisseau et une manœuvre d’inclinaison dynamique pour imiter la trajectoire des futures missions de retour vers Starbase. La rentrée atmosphérique s’est bien déroulée.

Juste avant d’atteindre l’océan Indien, le Starship a redémarré 2 moteurs, est passé à une orientation verticale et est descendu jusqu’à un amerrissage dans la zone ciblée. Il s’est ensuite renversé comme prévu, s’est brisé et a explosé dans une boule de feu spectaculaire.

Les profonds changements de Starship V3

SpaceX franchit une nouvelle étape dans le développement de Starship avec la version V3, une itération profondément remaniée de son lanceur géant, s’inscrivant dans l’objectif de l’entreprise de construire un système de transport spatial entièrement réutilisable, pour des missions orbitales, lunaires et martiennes, et passant d’une charge utile en orbite basse de 35 tonnes en version 2 [théorique, car jamais démontré] à 100 tonnes.

Parmi les changements les plus notables, SpaceX annonce une refonte complète du système de propulsion, conçue pour améliorer le démarrage des moteurs Raptor, augmenter la capacité des réservoirs et renforcer le système de contrôle d’attitude de l’étage supérieur.

La grande évolution est au niveau des moteurs Raptor V3 qui fournissent un surcroit de poussée de 20 tonnes au niveau de la mer, tout en réduisant fortement leur masse directe (gain de 100 kg par moteur) et avec une nouvelle protection thermique. 

Sur l’étage supérieur, ou Ship, il y a eu une refonte complète du système de contrôle de réaction (RCS) pour les manœuvres orbitales.  Le système d’actionnement du volet arrière a également été amélioré, passant de deux actionneurs par volet à un seul actionneur avec trois moteurs. Cela améliore la redondance pour les opérations de retour au site de lancement tout en réduisant la masse et les coûts. Enfin des points d’amarrage ont été ajoutés en prévision des futurs vols où le docking entre 2 Starship devra être réalisé pour el ravitaillement en vol, nécessaire aux missions lunaires.

Le booster Super Heavy évolue lui aussi, avec trois ailettes de guidage « grid-fins », 50% plus grandes et plus robustes, repositionnées en forme de T pour mieux résister aux contraintes thermiques. Les 2 grid-fins opposées ont désormais des points de levage/capture, tandis que la troisième ailette est comme un aileron de gouvernail. Le dôme avant du réservoir de carburant du Booster est désormais directement exposé aux moteurs Raptor de l’étage supérieur du Starship lors de l’allumage, la pression interne du réservoir de carburant du booster et une couche d’acier non structurelle le protégeant pendant la séparation des étages. Il n’y a plus d’anneau inter étages qui était largué sur les vols précédents. Les actionneurs de l’étage intermédiaire qui relient le Ship et le Booster se rétractent désormais après la séparation pour les protéger davantage des gaz d’échappement des Raptor.

Le tube de transfert de carburant, qui canalise le carburant cryogénique du réservoir principal vers les 33 moteurs Raptor, a été entièrement repensé et a désormais à peu près la taille d’un premier étage de Falcon 9. Cette nouvelle conception doit permettre aux 33 moteurs de démarrer simultanément et des manœuvres de retournement plus rapides et plus fiables.

Le système de protection thermique arrière a été repensé, avec des systèmes de propulsion et d’avionique désormais étroitement intégrés pour coordonner la distribution des fluides, de l’énergie et de la mise en réseau des 33 moteurs Raptor. Les grands carénages des moteur individuels ont été éliminés et un blindage a été ajouté à la surface entre les moteurs et autour du matériel de commande vectorielle de poussée sur les 13 moteurs intérieurs. Le système d’extinction d’incendie au dioxyde de carbone a été retiré suite à la suppression de la cavité arrière et des carénages du moteur. Du gain en masse non négligeable !

Cette version V3 est également pensée pour simplifier et fiabiliser les opérations futures : SpaceX est passé d’une seule déconnexion rapide, qui est le principal chemin de chargement du carburant et du comburant dans le Booster, à deux points de connexion physiquement séparés. Ce changement offre une redondance supplémentaire entre le pas de tir et les connexions du SuperHeavy tout en permettant aux mécanismes d’être plus petits et moins complexes.

Le pas de tir a été repensé. Ce « Pad 2 » comprend désormais un système de 2 carneaux plutôt qu’un système de déflection des gaz du lanceur au décollage à 360°, avec un nouveau système de déluge d’eau. 

Avec Starship V3, SpaceX cherche donc à transformer une fusée encore en phase de maturation en véritable système de transport spatial de nouvelle génération. Le programme entre ainsi dans une phase plus ambitieuse, où la performance, la réutilisabilité et la préparation aux missions habitées deviennent les priorités centrales.

Ce premier vol de la version V3 a montré toutefois encore des soucis de fiabilité des moteurs. Le vol orbital ne sera sans doute pas pour le 13e vol.

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Pour compléter :

Photo de couverture : crédit SpaceX