[SpaceX] 2025 - Développement programme Starship

[MKPanpan]

Étant donné la fréquence attendue des essais de la fusée Starship de SpaceX, je propose de créer un unique sujet pour l'évolution du programme pour l'année 2025, au lieu de faire un sujet par vol d'essai.

 

 

Installations de SpaceX :

 

Les installations pour le développement du programme Starship sont au Texas, juste à la frontière avec le Mexique au bord du Golfe du Mexique. Le Boca Chica Village a été racheté en grande partie par SpaceX et agrandi pour y loger une partie de son personnel.

 

 

A côté du village se trouve le site de production de la Starbase, où sont fabriqués et assemblés les Starships.

 

 

Le site de production comporte notamment la Starfactory, où sont fabriqués et assemblés en série les constituants du vaisseau. Autrefois composés de tentes assemblées, c'est aujourd'hui un grand bâtiment d'environ 100.000 m².

On y trouve aussi les Mega Bay 1 et 2, où sont assemblées les sections respectivement des Booster et des Ships. Les Ships étaient autrefois assemblés dans le High Bay qui sera remplacé par un Gigabay en vue de l'augmentation sensible de la taille des engins.

 

 

Juste à côté se situe le site de Sanchez qui sert à la fois de lieu de stockage, d'assemblage et de recyclage de pièces, en particulier des tables de lancement.

 

 

Plus loin, à environ 9km, se situe le site de Massey, qui sert de site de test pour les Ships et les Boosters, notamment pour les tests cryogéniques, ainsi que pour les essais moteurs des Ships (sur un pas de tir avec tranchée déviatrice de flammes.)

 

 

 

De l'autre côté, juste au bord de mer se situent les sites de lancement orbital A et B, avec la ferme à ergols, et les 2 tours de lancement Mechazilla.

 

 

 

A terme, SpaceX espère pouvoir fabriquer sur place ses ergols plutôt que de les faire venir par semi-remorques (plusieurs dizaines sont nécessaire pour chaque essai, y compris pour des essais de remplissage au sol.)

 

 

SpaceX détient également une zone au Kennedy Space Center pour y effectuer ses futurs lancement lorsque le programme sera mature, le site de Boca Chica étant dédié au développement et aux essais.

 

 

 

Tours de lancement :

 

Baptisées Mechazilla, la première tour de lancement possède depuis le 2ème vol test une plaque refroidie à l'eau avec jets dirigés vers le haut (Starshower) pour lutter contre la chaleur des 33 moteurs du Booster lors du décollage. Il semblerait que cela ne soit pas suffisant puisque la deuxième tour en cours d'assemblage possédera une tranchée déviatrice de flammes, peut-être en plus d'une Starshower. La seconde tour pourrait également avoir une table de lancement mobile pour faciliter les opérations.

 

 

Les tours possèdent des bras articulés appelés Chopsticks qui permettent à la fois de lever et poser le Booster sur la table de lancement, et le Ship sur le Booster. Ils permettent aussi de rattraper au vol le Booster, puis à terme le Ship. Sur la seconde tour, ces bras sont plus courts que sur la première, pour limiter le phénomène d'inertie pendant leur fermeture lors du rattrapage au vol.

 

 

 

Les tables de lancement possèdent un système de maintien du Booster, un système d'allumage pour les 20 moteurs périphériques, un système pour éviter les explosions lors de l'allumage des moteurs, et le système de ravitaillement en ergols du Booster. Le système de ravitaillement du Ship est placé sur la Tour.

 

 

 

Booster :

 

Les Booster sont composés de 37 anneaux d’acier de 9 mètres de diamètre, produits en série et assemblés en sections. On trouve en bas la section de poussée comprenant la baie moteur, puis 4 sections composant le réservoir d’oxygène liquide (LOX,) une section appelée dôme commun séparant les 2 réservoirs, 3 sections composant le réservoir de méthane (CH4,) et une section appelée dôme avant, sur lequel on ajoutera l’anneau inter-étages (Hot Stage Ring) pour la séparation à chaud (non inclus pour le moment.)

 

 

Ils possèdent 33 moteurs Raptors V2 d’une poussée unitaire d’environ 230 tonnes. Les 20 moteurs périphériques sont fixes et n’ont pas de système d’allumage intégré, les 10 moteurs intermédiaires et les 3 moteurs centraux sont orientables (TVC, Thrust Vector Control.)

Ils possèdent également 4 ailettes grillagées (« grid fins ») qui permettent de contrôler la trajectoire du Booster lors de son vol atmosphérique.

 

 

Le Booster doit évoluer dans le futur dans une version Block 2, où l’anneau inter-étage sera intégré, les grid fins seront disposés plus bas, et seront peut-être réduits au nombre de 3. Ils seront équipés de Raptors V3, qui développeront une poussée unitaire de 280 tonnes, et auront des réservoirs 10 % plus grands. La poussée totale passera de 7.000 tonnes à 8.250 tonnes.

 

 

Une version Block 3 est aussi envisagée avec un Booster plus grand encore de 10 mètres, et une poussée totale de 10.000 tonnes.

 

 

 

Ship :

 

Les Ship sont également composés d’anneaux d’acier au nombre de 20, plus un nez (« nosecone »). Les anneaux sont assemblés en une section de poussée, une section pour le réservoir principal de LOX, un dôme commun, un dôme supérieur (le CH4 est entre ces 2 dômes,) une section de charge utile, et le nosecone comprenant les réservoirs secondaires pour l’atterrissage.

 

 

Ils possèdent 6 moteurs Raptors V2, dont les 3 périphériques sont optimisés pour le vide spatial et dont les 3 centraux sont orientables.

 

 

Ils possèdent 2 ailerons arrières et 2 ailerons avant, orientables. La face ventrale est recouverte de tuiles céramiques permettant de supporter la rentrée atmosphérique. Une sous-couche thermique est également présente pour palier à la perte éventuelle de tuiles thermiques.

 

 

Une version Block 2 est en cours d’essai, la version Block 1 ayant vu voler son dernier exemplaire lors de l’IFT-6. Les ailerons avant ont été dorsalisés pour limiter leur échauffement lors de la rentrée atmosphérique, et le système de tuilage a été modifié. Il devrait également être équipé d’un système pour le récupérer par la tour Mechazilla. Il sera (plus tard) équipé des Raptors V3. Sa capacité d’emport en ergols est également augmentée de même que sa poussée propre, pour obtenir une charge utile en orbite autour de 100 tonnes.

Une future version Block 3 verra également augmenter la taille du Ship, le Starship total mesurant donc 150 mètres au lieu des 120 mètres actuels, et permettant une charge utile de 200 tonnes pour l’orbite basse terrestre.

 

 

 

 

 

Résumé des précédents vols tests :

 

- IFT-1, B7/S24, 20/04/2023 :

De nombreux moteurs ne se sont pas allumés et/ou se sont éteints prématurément, allongeant la durée d'extraction du pas de tir. De plus, le système TVC a connu des défaillances. Cela a empêché le Starship d'atteindre une altitude suffisante et le système d’autodestruction (FTS, Flight Termination System) a été activé par les équipes au sol. L'explosion a eu lieu environ 40 secondes après l'activation des charges. Le pas de tir, à cause de l'absence de système de déviation des flammes a subi de lourds dégâts, mettant à nu les fondations de la table de lancement.

 

- IFT-2, B9/S25, 18/11/2023 :

Le Booster, équipé d'un nouveau système TVC électrique et non plus hydraulique, et du nouveau Hot Stage Ring, a réussi sa manœuvre de séparation à chaud. Lors de son retour, de nombreux moteurs se sont éteints, entraînant une activation du FTS. Le Ship a continué jusqu'à atteindre l'altitude de 148km et une vitesse juste suborbitale avant de connaître une fin similaire du fait de la perte de communication entre les différents ordinateurs de bord suite à une fuite et un incendie. Le pas de tir a subi beaucoup moins de dégâts grâce à la mise en place de la Starshower.

 

- IFT-3, B10/S28, 14/03/2024 :

Le Booster a réussi son ascension et sa manœuvre de séparation à chaud, avec tous les moteurs en fonction. Avant l'amerrissage, le Booster a perdu le contrôle et la plupart des moteurs ne se sont pas rallumés, entraînant sa perte à 462 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le Ship a atteint une trajectoire suborbitale et a fait des tests d'ouverture-fermeture du Pez Dispenser, et un transfert d'ergols entre le réservoir d'O₂ de tête et le principal. Le rallumage moteur dans le vide n'a pas été testé. Le Ship a été détruit lors de sa rentrée atmosphérique, une perte de contrôle ayant empêché le vaisseau de se présenter avec le bon angle d'attaque.

 

- IFT-4, B11/S29, 06/06/2024 :

Le Booster a réussi à amerrir en douceur pour la première fois. Le Ship a réussi partiellement sa rentrée atmosphérique et a amerri en douceur, malgré la perte presque totale d'un de ses ailerons, à environ 50km du point visé initialement.

 

- IFT-5, B12/S30, 13/10/2024 :

Le Booster a été rattrapé pour la première fois par les Chopsticks de Mechazilla. Le Ship a réalisé une rentrée atmosphérique et un amerrissage en douceur au point prévu.

 

- IFT-6, B13/S31, 19/11/2024 :

Le Booster n'a pas été dirigé vers Mechazilla suite à une perte de communication avec celle-ci, et s'est posé en douceur dans le Golfe du Mexique. Le Ship a allumé un de ses moteurs dans le vide, validant la possibilité de réaliser un vol orbital. Le Ship a réussi à nouveau son amerrissage en douceur, malgré un angle d'attaque plus agressif et un certain nombre de tuiles retirées pour tester sa résistance à la rentrée atmosphérique.

 

 

 

 

Prochains tests :

 

 

Le prochain vol test IFT-7 devrait avoir lieu le 10 janvier 2025 à 23h, heure de Paris. Il verra décoller le B14 et le S33, premier Ship dans sa version Block 2. Il fera 1,8 mètre de plus, mais aura une baie de charge utile plus petite que le Block 1, afin d’avoir des réservoirs d’ergols plus grands. Les ailerons avant sont placés davantage sur le dos et il y a une nouvelle sous-couche thermique pour mieux résister à la rentrée atmosphérique. La porte de la baie (« Pez Dispenser ») est également modifiée.

Le plan de vol devrait être le même que le précédent, avec une tentative de rattrapage du Booster.

 

SpaceX tentera aussi rapidement le rattrapage du Ship avec Mechazilla, mais tant que la seconde Tour n’est pas opérationnelle, il faudra choisir entre récupérer le Booster ou le Ship.

 

Pour la suite, SpaceX devrait continuer les travaux sur la Starbase, en particulier au niveau de la tour n°2 et de son pas de tir orbital qui devrait être en service courant 2025. Des travaux d’extension au niveau des fermes à ergols sont également en cours, et la transformation du High Bay en Giga Bay est prévue.

 

Concernant les objectifs de vol de l’année, la mise en orbite étant possible, SpaceX va rapidement tester le transfert de carburant dans le vide, probablement entre 2 Ships puisqu’il n’y a pas pour l’instant d’exemplaire ressemblant à un réservoir en orbite. Quoique la fabrication en série permet de varier les exemplaires en fonction des besoins.

 

Suite à cela, un transfert vers une orbite trans-lunaire ou peut-être vers Mars sera envisageable, pour préparer peut-être un atterrissage sur la Lune en 2026, indispensable bien sûr avant la mission Artemis 3 (s’il n’y a pas de changement dans le programme d’ici là.)

 

La cadence de tir devra suivre en conséquence.

 

En parallèle, le développement du Starship HLS suivra son cours, une première maquette ayant été présentée.

 

 

Modifié 28 décembre 2024 par MKPanpan

[charpy]

merci pour cette synthése trés complete.

 

je suis toujours autant impressionné  par l’ampleur des investissements fait par cette entreprise privée et leur rythme. c’est colossal! on s’en rend bien compte en voyant leurs differents sites de production, test, lancement... et il ya  la floride en plus!

 

sachant qu’elon investi aussi massivement dans tesla, dans starlink et hyperloop (en berne?) et en politique je me demande comment il fait et quel budget total il controle (avec l’argent des investisseurs)

[Benoît]

Citation

 je me demande comment il fait et quel budget total il controle

Pour SpaceX, selon Forbes, Elon Musk en possèderait 55% et il y aurait 5 autres investisseurs. 

 

 

[MKPanpan]

Le vol test n°7 est toujours confirmé pour ce vendredi 10 janvier, 23h, heure de Paris, soit quelques heures après leur concurrent pour Artemis V, New Glenn de Blue Origin (qui propose un lanceur et un atterrisseur plus modéré dans sa conception et ses objectifs.)

 

Selon le site de SpaceX, le Ship S33, premier de sa génération, verra donc comme améliorations :

- diminution de la taille de ses ailerons avant, et positionnement plus vers la face dorsale pour être moins soumis à l'échauffement lors de la rentrée atmosphérique,

- augmentation de 25% de la quantité d'ergols emportés,

- modifications sur les conduites d'alimentation des moteurs,

- un nouveau système d'avionique,

- modifications des tuiles thermiques et de la sous-couche thermique,

 

Lors du vol suborbital, le Ship tentera à nouveau le rallumage d'un moteur dans le vide, et tentera le déploiement d'une charge utile fictive, à savoir 10 faux satellites Starlink, de taille et de masse identique à leur version 3, que seul le Starship sera capable d'emmener du fait de leurs dimensions. A noter que le Starship devrait pouvoir en emporter environ 60 à terme. Ces charges utiles simulées prendront la même trajectoire suborbitale que le Ship et tomberont dans l'Océan Indien.

 

Différents tests permettant un futur rattrapage du Ship seront également effectués.

 

Selon le même article, Le Booster B14 utilisera l'un des moteurs récupérés du Booster B12 qui a été rattrapé par Mechazilla lors du vol test n°5.

La Tour de lancement a vu quelques modifications, notamment au niveau des protections des capteurs des bras qui avaient souffert lors du précédent test au décollage, ayant annulé la tentative de rattrapage du B15.

 

 

Journée chargée donc pour vendredi pour les passionné d'astronautique 🚀

 

Live de Techniques Spatiales :

 

Modifié Lundi à 16:34 par MKPanpan
Ajout du Live de Techniques Spatiales

[MKPanpan]

Post sujet à édition si report 

 

Le vol a été reporté au lundi 13 janvier, l'heure n'est pas modifiée. La date peut encore bouger par pas de 24h jusqu'au 16/01.

Modifié il y a 4 heures par MKPanpan