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COMPAGNIES SPATIALES PRIVEES

Depuis quelques années, on assiste à l'émergence de sociétés privées voulant travailler de façon plus autonome.

Cela peut s'expliquer en grande partie par la réussite de jeunes entrepreneurs d'une part venant de la haute technologie et donc attirés par le défi technique et d'autre part ayant des possibilités financières compatibles avec les énormes budgets nécessaires. De plus, la rentabilité financière devient envisageable à moyen terme.

Les grands acteurs

Depuis quelques années le nombre d'acteurs a fortement augmenté : 36 équipes étaient inscrites au Ansari X-Prize. On peut notamment citer :

  • SpaceX (lanceurs et capsules spatiales) : Deux lancements de tests prometteurs (bien que non complets). Projet lancé et financé par Elon Musk, le fondateur de PayPal qui prend une part très active au développement.
  • Armadillo Aerospace dirigée par John Carmack, le créateur des jeux vidéo à succès "Doom" et "Quake".
  • Blue Origin créée par Jeff Bezos, le fondateur du libraire en ligne Amazon. Le concept mis au point diffère radicalement des lanceurs classiques. Notons que l'écrivain Neal Stephenson est employé par cette société.
  • Space Adventures qui propose des voyages à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) à des "touristes".
  • Virgin Galactic de Richard Branson vise à emmener des passagers à 100 km d'altitude en apesanteur pendant 7 minutes (500 clients par an à terme).
  • Spacehab : fabrication de "petites" stations spatiales.
  • SeaLaunch : Cette société américaine créée par des investisseurs norvégiens, russes, américains et ukrainiens a transformé une ancienne plate-forme pétrolière en une base de lancement nommée Ocean Odyssey. Cela permet notamment de se placer sur l'équateur (d'où des lancements plus économiques). De nombreuses difficultés techniques affectent la plate-forme et un grave accident a eu lieu en 2007 la rendant inutilisable le temps des réparations (avec un report des lancements prévu vers d'autres opérateurs).
  • EADS Astrium : la filiale de la société européenne EADS a annoncé en juin 2007 un projet d'avion-fusée qu'ils espèrent faire voler à partir de 2012. EADS est une société partiellement publique mais ce projet devrait être géré indépendamment du CNES.

Les modes de financement

  • Services à des millionnaires : exemple du "tourisme spatial".
  • Charité et concours : La X Prize Fundation de Peter Diamondis (Space Adventure) a financé un prix pour le premier vol habité réussi par une société privée (gagné en 2004 par Scaled Composites, devenu fournisseur de Virgin Galactic). Notons que l'épreuve a été renommée Ansari X-Prize suite à une donation de la famille iranienne Ansari et que la fondation s'est ensuite diversifiée dans d'autres disciplines.

En septembre 2007, Google s'est associé à la X Prize Fundation pour offrir 30.000.000 $ au premier groupe privé qui fera alunir un véhicule robotisé (rover). Le projet se nomme Google Lunar X Prize.

  • Appel d'offre type COTS (Commercial Orbital Transportation Services). Il s'agit de travailler avec une agence étatique de façon plus souple et non-exclusive. Dans le cas de COTS, la NASA fait un appel d'offre pour un certain type de mission et sélectionne plusieurs sociétés qui sont alors financées pour le développement du projet. A la fin, la NASA devient un des clients du gagnant.

Les relations avec les États

Même si les liens sont beaucoup plus ténus que dans le système classique, ces sociétés restent proches des États. Ces sociétés utilisent soit des bases de lancement militaires (SpaceX) ou demandent aux États le cofinancement du site (Virgin Galactic).

BLUE ORIGINE

Créée en 2000 par Jeff Bezos, fondateur d'Amazon.com, dans le but de développer de nouvelles technologies permettant d'abaisser le coût d'accès à l'espace.

Le siège se trouve à Kent dans la banlieue de Seattle. Blue Origin développe en parallèle le New Shepard une fusée mono étage destinée au tourisme spatial qui a effectué son premier vol en 2015. La société participe au début des années 2010 au programme Commercial Crew Development de la NASA destiné à développer le système de transport spatial des équipages de la Station spatiale internationale. Après avoir développé le moteur-fusée BE-3 pour les besoins du New Shepard, Blue Origin est sélectionnée par United Launch Alliance en 2015 pour fournir la propulsion principale du futur lanceur lourd Vulcan chargé de remplacer l'Atlas V et Delta 4. Le moteur BE-4 qui doit effectuer son premier vol en 2019 délivrera une poussée d'environ 500 tonnes en brûlant un mélange méthane / oxygène.

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Capsule New Shepard.

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Lancement du New Shepard.

Développement du New Shepard

  • Premier vol d'essai le 5 mars 2005 (Charon)
  • Deuxième vol d'essai le 13 novembre 2006, 6 h 30 (Goddard)
  • Troisième vol d'essai le 22 mars 2007 (Goddard)
  • Quatrième vol d'essai le 19 avril 2007 (Goddard)
  • Cinquième vol d'essai le 6 mai 2011 (Module de Propulsion (PM2))
  • Sixième vol d'essai le 24 août 2011 (PM2, échec et perte du véhicule)
  • Essai d'évacuation d'urgence de la rampe de lancement le 19 octobre 2012
  • New Shepard : premier vol d'essai de développement le 29 avril 2015 (West Texas)
  • Succès historique du lancement et de l'atterrissage sur la rampe de lancement le 23 novembre 2015 (West Texas)

Le vol du 23 novembre 2015 constitue une première historique. En effet, après que New Shepard, la capsule de Blue Origin, ait atteint une altitude maximale de 100,5 kilomètres et une vitesse de Mach 3,72, ce qui signifie 3,72 fois la vitesse du son, soit environ 4 593 kilomètres par heure, la fusée n'est pas tombée au hasard vers la Terre mais a été guidée vers une piste d'atterrissage, où elle a relancé ses moteurs, effectué un bref survol en stationnaire au-dessus du sol et finalement atterri doucement sur la rampe d'atterrissage, en restant debout et intacte. Ce moyen de l'atterrissage en douceur de la fusée peut être utilisé pour pouvoir effectuer plus de vols. Ce qui d'après Blue Origin et d'autres sociétés telles que Space X devrait permettre de baisser significativement le coût des vols spatiaux.

  • Le 22 janvier 2016, Blue Origin réalise une nouvelle première historique en faisant revoler sa fusée pour une seconde fois jusque l'altitude de 101,676 km (West Texas). Comme lors du précédent vol du 23 novembre 2015, le lanceur a atterri. C'est la première fusée réutilisable de l'histoire des vols spatiaux.
  • Le 02 avril 2016, Blue Origin fait voler pour une troisième fois de suite le New Shepard.

Participation au programme Commercial Crew Development

Blue Origin participe au début des années 2010 au programme Commercial Crew Development de la NASA destiné à développer le système de transport spatial des équipages de la Station spatiale internationale qui doit être entièrement pris en charge par les vaisseaux Soyouz russes à la suite du retrait de la navette spatiale américaine effectif mi-2011. La NASA lance plusieurs appels d'offres dans le cadre de ce programme auquel Blue Origin participe. Pour la phase I du programme (2010) la société reçoit 3,7 millions $ pour développer un système d'éjection remplissant un rôle similaire à celui de la tour de sauvetage. Dans le cadre de la phase II (2010-2011) la NASA accorde un budget de 22 millions $ pour développer l'extrémité biconique d'un vaisseau incluant le système de sauvetage en cas de lancement interrompu et des moteurs fusées hydrogène/oxygène ré allumables. Blue Origin n'est pas retenu pour les phases suivantes du programme.

Motorisation du lanceur Vulcan

Début 2015, le principal constructeur américain de lanceurs United Launch Alliance décide de démarrer le développement d'une fusée devant remplacer ses deux lanceurs lourds Atlas V et Delta 4. L'objectif est d'abaisser le coût de ses lancements dans un marché devenu plus concurrentiel mais également de ne plus être dépendant du motoriste russe qui fournit le RD-180 propulsant le premier étage de l'Atlas V. Le nouveau lanceur baptisé Vulcan, est capable dans sa configuration la plus puissante de placer en orbite basse une charge utile de 29 tonnes. Le premier vol est prévu en 2019. De manière étonnante, United Launch Alliance sélectionne pour propulser le premier étage de son nouveau lanceur le BE-4 en cours de développement chez Blue Origin qui est un nouvel entrant dans le domaine de la propulsion spatiale. Le constructeur rejette ainsi l'offre du constructeur américain historique Aerojet Rocketdyne. Le BE-4 doit fournir une poussée au décollage de 499 tonnes contre 422 tonnes pour le moteur RD-180 de l'Atlas V. Ce moteur brûle un mélange méthane / oxygène.

Installations

Blue Origin dispose d'un centre de développement près de Seattle, Washington et d’une installation de lancement opérationnelle dans l'ouest du Texas. Blue Origin développe également une nouvelle installation de lancement orbital à la station de Cape Canaveral Air Force.

Siège de l’entreprise

La société est basée sur 11 ha de terrains industriels dans le Kent, Washington, une banlieue de Seattle, où se trouve le département de recherche et développement. En mai 2015, les bâtiments occupent 24 000 m2 et emploient plus de 350 personnes principalement dans les opérations d'ingénierie, de fabrication et d’administration.

Côte est des États-Unis

En septembre 2015, Blue Origin s’installe au Launch Complex 36, et commence à produire le nouveau véhicule de lancement orbital BE-4 à l’Exploration Park situé à proximité. Le premier lancement est prévu avant 2020.

Site de lancement dans l’ouest du Texas

Blue Origin possède un centre de lancement suborbital situé dans l'ouest du Texas, près de la ville de Van Horn. La licence actuelle de lancement et le permis du gouvernement américain (Fédéral Aviation Administration) autorise des vols du système suborbital New Shepard de Blue Origin. En mai 2015, un effectif d'environ 50 personnes travaille pour Blue Origine dans l’ouest du Texas.

SpaceX

Space Exploration Technologies Corporation est une entreprise américaine travaillant dans le domaine de l'astronautique et du vol spatial.

Fondée en 2002 par le milliardaire Elon Musk, il s'agit de l'un des deux prestataires privés à qui la NASA a confié un contrat de transport de fret vers la Station spatiale internationale (ISS) dans le cadre du programme COTS.

La société SpaceX conçoit, construit et commercialise les lanceurs Falcon 9, les moteurs Merlin qui les propulsent ainsi que le vaisseau cargo Dragon et sa version habitée. Le lanceur Falcon 1 qui fut le premier lanceur de la société n'est plus en service. Après trois échecs en 2006, 2007 et 2008, eut lieu le 28 septembre 2008 le premier succès du lanceur Falcon 1, celui mettant ensuite en orbite le satellite d'observation malaisien RazakSAT lors de son cinquième vol, le 13 juillet 2009. Le cargo spatial Dragon lancé par une fusée Falcon 9 œuvre dans le cadre du programme de ravitaillement de la Station spatiale internationale aura bientôt effectué huit vols dans le cadre de ce programme. SpaceX, qui emploie plus de 4 000 personnes (2015) essentiellement en Californie, dispose par ailleurs de deux installations de lancement sur la base de Cap Canaveral (les pads SLC-40 et 39A), un à Vandenberg Air Force Base (le pad SLC-4E) et un autre est en cours de construction dans le sud du Texas, à Boca Chica. SpaceX dispose également d'un banc d'essais pour ses moteurs dans le Texas.

Objectifs

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Vue d’artiste du Falcon lourd sur la rampe de lancement 39A

Le PDG de SpaceX Elon Musk déclare que l'un de ses objectifs était de réduire les coûts et d'améliorer la fiabilité de l'accès à l'espace d’un facteur de dix. L'entreprise déclarait en 2004 vouloir développer un système de transport lourd voir super-lourd, si la demande des clients suivait sachant qu’à chaque augmentation de taille résulte une diminution significative du coût par kilogramme en orbite. Elon Musk disait alors : « Je pense que 500 $ par livre (1 100 $ / kg) ou moins est très réalisable ».

SpaceX conçoit de nouvelles technologies de développement et d'ingénierie pour lui permettre de poursuivre ses différents objectifs. En 2015, des sources publiques ont révélé que SpaceX développait leur propre logiciels de simulation de dynamique des fluides afin d'améliorer leur capacité de simulation, d'évaluation et de conception des moteur de fusée.

En Juin 2015, la société a demandé au gouvernement fédéral américain l'autorisation de commencer des essais pour un projet qui vise à construire une constellation de 4000 satellites capables de donner accès à Internet au monde entier, y compris les régions les plus reculées qui ne disposent actuellement pas d’infrastructures.

Historique

La société SpaceX est fondée en 2002 par Elon Musk, devenu multimillionnaire en revendant l'entreprise PayPal. L'objectif d'Elon Musk est de concevoir des lanceurs capables de diminuer fortement le coût de mise en orbite et ainsi de permettre l'essor du spatial civil.

Participation au programme COTS

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Vaisseau Dragon en cours de préparation pour le second vol de qualification du programme COTS

À la suite du retrait planifié de la navette spatiale américaine, la NASA lance un appel d'offres pour le transport d'une partie du fret et des équipages jusqu'à la station spatiale internationale qui ne peut être pris en charge par les vaisseaux existants. L'offre de SpaceX, qui propose de développer le lanceur moyen Falcon 9 et le cargo spatial SpaceX Dragon, est retenue avec celle d'Orbital Sciences pour le transport de fret.

  • La NASA passe contrat avec la société SpaceX en décembre 2008 pour le lancement de douze vaisseaux ayant une capacité cargo totale de 20 tonnes au minimum pour un montant de 1,6 milliard de dollars. Les clauses du contrat prévoient qu'il peut être étendu à concurrence d'un montant de 3,1 milliards de dollars.
  • Le premier lancement de la fusée Falcon 9 a eu lieu le 4 juin 2010 depuis la base de lancement de Cap Canaveral. La charge utile du lanceur était constituée par une maquette du cargo spatial SpaceX Dragon.
  • Le premier des trois vols de qualification, prévu dans le contrat avec la NASA, a lieu le 8 décembre 2010. Dans le cadre de vol baptisé Dragon C1 le lanceur Falcon 9 place le cargo spatial Dragon sur une orbite circulaire de 288 km avec une inclinaison de 34,53 degrés. Les communications sont testées et des manœuvres de changement d'orbite et de contrôle d'orientation sont effectuées par le vaisseau à l'aide de ses moteurs. Le vaisseau amerrit après avoir effectué une rentrée atmosphérique à faible distance du point prévu.
  • En août 2011 la NASA donne son accord pour fusionner les deuxième et troisième vols de qualification. Les objectifs des deuxième et troisième vols seront assignés au deuxième vol de qualification.
  • Le second vol de qualification, baptisé Dragon C2, au cours duquel l'ensemble du processus de ravitaillement de la Station spatiale internationale doit être testé et validé, a été lancé le 22 mai 2012.

Participation au programme CCDeV

Après le retrait de la navette spatiale américaine effective depuis l'été 2011, la NASA ne dispose plus de moyens de transport pour amener ses astronautes à la station spatiale internationale. Elle doit recourir aux Soyouz russes. La NASA lance le programme CCDev pour sélectionner de nouvelles entreprises susceptibles de travailler immédiatement sur le transport de passagers. Le programme CCDeV comprend plusieurs phases d'étude. À chaque phase une somme est allouée aux sociétés ayant été retenues dans le cadre d'un appel d'offres pour mener des études plus ou moins poussées. En avril 2011 SpaceX est sélectionnée pour le développement d'un système d'éjection utilisé en cas de défaillance du lanceur.

Le 16 septembre 2014, la Nasa choisit Boeing et SpaceX pour concevoir et construire des « taxis de l'espace » qui transporteront les astronautes vers la station spatiale internationale.

Fusées réutilisables

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Plateforme d'atterrissage SpaceX ASDS en position pour le vol 17 de la mission CRS-6

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Premier étage de la fusée Falcon 9 après son atterrissage

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Premier étage de la fusée Falcon 9 lors de la mission CRS-8 après son atterrissage sur la plateforme maritime

Depuis le début du développement de ses fusées, SpaceX souhaite les rendre au moins en partie réutilisable pour permettre de diminuer les coûts. Dans le cadre de cet effort, un prototype, le Grasshopper a été développé pour mettre au point les technologies nécessaires puis SpaceX a tenté de faire atterrir de manière autonome le premier étage des fusées Falcon 9. Plusieurs tentatives ont dans un premier temps réussi la phase préliminaire qui consiste à faire revenir les fusées Falcon 9 vers la Terre d’une manière contrôlée. Les fusées ont été en mesure de ralentir à une vitesse appropriée avant l'atterrissage et de déployer avec succès les jambes d’atterrissage. Ces essais ont cependant eu lieu sur l'océan et non pas sur une rampe de lancement d’une de leurs installations. Suite à ces essais, SpaceX a commencé des tests pour voir si la fusée pourrait atterrir sur une plate-forme solide. Pour des raisons de sécurité, SpaceX a conçu une plateforme maritime autonome permettant de servir de rampe d’atterrissage au milieu de l’océan.

Le 10 janvier 2015, lors de la mission CRS-5 (Commercial Resupply Service 5) à destination de l’ISS, le premier étage de la fusée a été lancé avec comme objectif d’être la première fusée à revenir se reposer sur terre pour être réutilisé. L'engin a réussi à s’approcher de la plateforme d’atterrissage mais avec une trop grande vitesse.  La fusée s’est alors renversée et est tombé dans l'eau et a été en grande partie détruite. Le navire drone a également connu quelques dommages structurels, mais rien d'irréparable. Musk tweete alors « landed hard » (s’est posé violemment). La cause de cet échec a été découverte après coup. Il s’agissait des grilles supersoniques de contrôle montées sur la fusée afin de contrôler et stabiliser la descente. Le fluide hydraulique permettant de les actionner n’était plus en quantité suffisante et les grilles ont cessé de fonctionner correctement.

Durant la tentative suivante au cours de la mission CRS-6, SpaceX a de nouveau été en mesure d’atteindre la plateforme maritime cible, mais deux problèmes se sont produits lors de l'atterrissage. Le premier est que le premier étage de la fusée est arrivé avec une vitesse latérale plus élevée que prévu, la fusée a tout de même réussie à se poser. Cependant, le vaisseau spatial a commencé à basculer sur le côté et le propergol utilisé pour le contrôle de la stabilité qui aurait dû empêcher la fusée de basculer n’a pas fonctionner en raison d’une vanne coincée. La fusée a donc de nouveau basculé dans l'eau et a été en grande partie détruite. Les deux vaisseaux spatiaux détruits ont été ramenés aux installations SpaceX pour analyse. Bien que ces deux essais d’atterrissage aient été des échecs, les capsules dragon de chaque mission ont bien atteint la Station spatiale internationale en toute sécurité.

Le 21 décembre 2015, SpaceX a finalement réussi à atterrir avec succès. Ce qui constituait une première pour un lancement orbital. L'atterrissage a eu lieu dans le cadre de la deuxième mission en partenariat avec Orbcomm au Landing Zone 1 du Centre spatial Kennedy sur la terre ferme donc. Cet atterrissage sur la terre ferme était possible en raison de la configuration de la mission qui permettait une approche à une vitesse moins élevée que pour d’autres missions.

En janvier 2016 une autre tentative d'atterrissage sur la plateforme maritime a été tentée. L'engin a atterrit sur le navire à 1,3 mètre du centre de la surface d'atterrissage et à une vitesse appropriée mais une jambe d'atterrissage n'a pas réussi à se déployer et la fusée s’est renversée et a été détruite. L'échec du déploiement de la jambe a été attribué à la glace de condensation du brouillard qui était présent sur la base de Vandenberg avant le lancement.

Le 8 avril, 2016, la fusée a réussi pour la première fois à se poser sans dommages sur la plateforme maritime.

Le vaisseau Dragon

SpaceX Dragon est un cargo spatial développé pour desservir la Station spatiale internationale dans le cadre du programme COTS. Le premier exemplaire en version cargo a été lancé le 8 décembre 2010 par une fusée Falcon 9. Le vaisseau est capable de transporter 6 tonnes en orbite basse et plus de 2 tonnes jusqu'à la station spatiale. Il comporte deux sous-ensembles : la partie pressurisée d'une contenance de 10 m³ et la partie non pressurisée qui dispose également d'une capacité cargo de 14 m³. Le cône de la capsule est amovible et comporte une écoutille lui permettant de s'amarrer à la station spatiale internationale. La partie pressurisée de forme classique en tronc de cône dispose d'un bouclier thermique et de parachutes lui permettant de revenir sur Terre en emportant du fret. Le vaisseau est conçu pour pouvoir transporter dans une version ultérieure un équipage. Le lancement de qualification COTS-2 avec la capsule Dragon a été réalisé le mardi 22 mai 2012 à 3 h 44 (heure locale), 8 h 44 GMT, de Cap Canaveral (Floride, EST). Le 1er mars 2013, la fusée Falcon-9 a lancé la deuxième capsule de ravitaillement Dragon, qui s'est amarrée à la Station spatiale internationale le 3 mars, elle apporte en tout 575 kg de fret dont 347 kg d’équipements scientifiques, 81 kg de vivres et 135 kg de matériels divers. À cela s’ajoutent des « cadeaux » pour les six astronautes de la Station avec notamment des fruits frais. Le retour du vaisseau cargo est prévu le 25 mars 2013. Pour son retour, celui-ci ramènera sur Terre de nombreuses expériences scientifiques, et c'est, à ce jour, le seul vaisseau capable de cette prouesse.

Le 29 mai 2014 SpaceX dévoile le Dragon V2. L'objectif est de pouvoir transporter, d'ici 2017, des astronautes américains vers la Station spatiale internationale (ISS).

Le vaisseau Dragon V2

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Vaisseau Dragon V2

Fin mai 2014, SpaceX dévoile un nouveau vaisseau, Dragon V2, qui pourrait permettre aux astronautes américains de ne plus avoir besoin des Soyouz russes pour gagner l'ISS. Cela s'ancre dans le regain de tension entre les États-Unis et la Russie après la crise ukrainienne de 2014 et l'annonce faite par Moscou de se désengager financièrement de l'ISS à partir des années 2020.

Wikipédia

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