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Différents concepts de navette spatiale

Une navette spatiale, dans le domaine de l’astronautique, désigne conventionnellement un véhicule spatial pouvant revenir sur Terre en effectuant un atterrissage contrôlé à la manière d'un avion ou d'un planeur et pouvant être réutilisé pour une mission ultérieure. Ce concept s'oppose à celui des vaisseaux spatiaux, tels que Soyouz ou Apollo effectuant une rentrée quasi balistique et atterrissant grâce à des parachutes. À l'origine le concept est associé à l'abaissement des couts de mise en orbite de satellites artificiels, d'éléments de station spatiale et à la possibilité d'effectuer des interventions de maintenance en orbite basse. En pratique la navette spatiale américaine, la seule a avoir eu une vie opérationnelle significative, a joué un rôle important essentiellement pour placer en orbite les principaux composants de la station spatiale internationale. Dans ses autres missions, elle est remplacée avantageusement par des lanceurs classiques. La NASA après l'arrêt des missions de sa navette spatiale en 2011 prévoit le retour à des vaisseaux spatiaux conventionnels.

Plusieurs navettes ont été construites et utilisées par l’agence spatiale américaine, la NASA, alors qu’une seule navette russe, Bourane, a volé en mode automatique (sans équipage), et que le projet européen Hermès a été abandonné.

Principales caractéristiques

Engin partiellement ou totalement réutilisable

Capacité de déport

Atterrissage propulsé

Capacité d'emport

Les corps portants

La navette spatiale américaine

Un des Shuttle Carrier Aircraft transportant la navette spatiale

Les États-Unis sont les premiers à concevoir une navette spatiale réutilisable capable d’emporter de gros satellites en orbite basse et de les rapporter sur la Terre. Six navettes ont été conçues depuis 1976 : Enterprise, Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis et Endeavour. L’Enterprise fut un démonstrateur et n’est jamais allé dans l’espace. Columbia et Challenger ont été détruites en mission. À noter en outre la maquette grandeur nature Pathfinder qui servit de banc d’essais. Mises en service à partir de 1981, un sénateur américain a émis l'idée de garder une ou plusieurs navettes en service jusqu'en 2015 (date à laquelle Orion devrait prendre la relève) mais leur mise à la retraite a eu lieu en 2011^[1].

La navette spatiale russe

L'unique Antonov An-225 transportant Bourane au Bourget en 1989

L’Union soviétique s’était dotée d’un programme de navette spatiale à l’image de celui des États-Unis. Deux navettes ont été construites bien qu’une seule, Bourane (OK-1K1), dont le nom signifie tempête de neige, ait effectué un vol orbital sans équipage, entièrement automatisé le 15 novembre 1988. La seconde navette Ptichka (OK-1K2) n’a pu être achevée par manque de fonds. Le programme fut abandonné en 1993, après l’effondrement de l’Union des républiques socialistes soviétiques.

D’un point de vue externe, la navette russe ressemble à l’américaine, mais elles sont en fait bien différentes l'une de l'autre. Les différences se situent au niveau de la conception. Par exemple, elle ne possède pas de propulsion propre pour le lancement, elle est portée par la fusée Energia. Deux des défaillances ayant conduit à la perte des navettes américaines n’auraient pas pu se produire sur Bourane, pour cause de conception différente :

• Les boosters latéraux ne sont pas des moteurs à poudre, mais des moteurs à comburants liquides (kérosène/oxygène)
• La fusée porteuse Bourane n’a pas de revêtement extérieur de mousse isolante, car elle n’utilise pas d’hydrogène liquide

Bourane n’a jamais eu d’équipage embarqué et est le seul appareil volant ayant décollé, fait le tour de la planète en orbite et atterri de manière automatique.

Projets de navettes spatiales et d'avions spatiaux

Dessin d’artiste du X-20 Dyna Soar.

Mikoyan-Gourevitch MiG-105 "Spiral" au Musée central des forces aériennes de la Fédération de Russie de Monino.

Plusieurs projets de navettes spatiales (pour des vols orbitaux) et d’avions spatiaux (pour des vols sub-orbitaux) ont été développés depuis le début de la conquête spatiale à la fin des années 1950, Mais en raison de leur complexité et de leur coût, un seul, piloté, a permis un vol avec succès à ce jour : SpaceShipOne. Ce projet a été réalisé pour remporter le Ansari X Prize, qui offrait 10 millions de dollars à la première entreprise privée parvenant à lancer un avion spatial réutilisable.

Voici une liste de différents projets qui ont été développés :

• X-20 Dyna-Soar : le premier projet connu, démarré en 1957 par l’USAF, il s’agissait d’un vaisseau monoplace.
• NASP (National AeroSpace Plane), connu également sous le nom de X-30, a été annoncé en 1986 par le président américain Ronald Reagan avant d’être annulé en 1994.
• Hermès, projet de navette européenne de l’ESA qui devait être lancée par la fusée Ariane 5
• MiG-105 : projet de navette soviétique similaire à Hermès (mais militaire) dont des démonstrateurs (les BOR comme BOR-4 et 5) ont volé 4 fois sans équipage dont 3 fois dans l’espace entre 1982 et 1984.
• HOTOL pour HOrizontal TakeOff and Landing, projet de navette spatiale monoétage britannique étudié à la fin des années 1980 et abandonné au milieu des années 1990.
• Sänger, projet allemand, même destin que HOTOL
• Tupolev-2000, projet soviétique lancé en réaction à l’annonce du X-30 américain stoppé en 1992
• HOPE-X, projet de démonstrateur d’une navette spatiale de la NASDA japonaise abandonné en 2003.
• X-33, démonstrateur pour la navette VentureStar, projet développé à partir de 1997 de Lockheed Martin utilisant des moteurs Aerospike développé par Boeing, le programme fut abandonné en 2000.
• X-34, démonstrateur de véhicule automatisé, abandonné en 2001.
• Boeing X-37, projet de navette automatique repris par l'USAF dont le 1^er vol a eu lieu le 22 avril 2010. Deux exemplaires sont en service en 2012.

Test du X-38 CRV.

• X-38 Crew Return Vehicle (CRV), prototype pour un projet de véhicule de sauvetage pour l’ISS, un vol atmosphérique fut effectué en 1998 puis le programme fut stoppé.
• Castor alias USV FTB-1 (Unmanned Space Vehicle - Flying Test Beds 1), appareil d’essais sans pilote et sans moteur mesurant 9,2 mètres de long et possédant une masse de 1,2 tonne du centre italien de recherches spatiales, présenté en 2006, la 1^re mise en orbite est prévue en 2010 depuis le Centre spatial guyanais^[2]
• Xerus, projet d’avion spatial autonome à décollage horizontal, et à vocation de tourisme et de transport (promoteur américain : Xcor)
• Space Ship One, avion spatial largué par le porteur White Knight de la société américaine Scaled Composites, dont un des fondateurs est Paul Allen de Microsoft. Il a remporté le Ansari X Prize le 4 octobre 2004 (la date anniversaire du lancement de Spoutnik 1, le 4 octobre 1957), et le prix de 10 millions de dollars en jeu.
• Black Armadillo, projet de fusée sub-orbitale réutilisable, à décollage et atterrissage vertical. Elle est développée par la société Armadillo Space, dont le principal actionnaire est John Carmack, créateur des jeux vidéo Doom et Quake.
• Kliper, un avion spatial russe censé remplacer les vaisseaux Soyouz à l’horizon 2015, dont l’annulation supposée en 2006 est sujette à controverses^[3].

Maquette du Kliper

Malgré la victoire de Space Ship One, d’autres équipes privées continuent leurs recherches pour développer un véhicule spatial réutilisable, dans l’espoir d’un développement commercial du tourisme spatial sub-orbital.

• Aries A et B (Alternative Reusable Italian Expandable Spacecraft)^[4]. Projet italien de véhicule à décollage vertical et retour en vol plané.

Références

Voir aussi

• Astronautique
• Astronomie
• Liste des articles relatifs à l’astronautique
• Procédure du compte à rebours du lancement d’une navette

• Portail des transports
• Portail de l’astronautique