Quel est l’avenir des vols spatiaux ? Pourrons-nous voyager librement dans l’espace et avoir la possibilité de vivre sur une autre planète ? Avec le projet d’Elon Musk de construire une ville sur Mars en 2050, tout est possible. Mais pour l’instant, la réalité permet aux humains de voir, ou pour certains de prendre part, à l’exploration d’une autre planète. L’un des lanceurs qui rend cela possible est le Falcon 9.
Le Falcon 9 de SpaceX est un lanceur spatial à deux étages qui est partiellement réutilisable, conçu pour rentre l’exploration spatiale et le transport de satellites plus faciles et rentables. De plus, il peut envoyer des vaisseaux spatiaux en orbite. La dernière version du premier étage du lanceur Falcon 9 peut revenir sur Terre et être réutilisé de nombreuses fois.
Évolution du lanceur Falcon 9 de SpaceX
SpaceX, une société dirigée par l’entrepreneur et milliardaire Elon Musk, a vu le jour en 2002. L’idée initiale était de révolutionner le secteur aérospatial et de développer les voyages dans l’espace. Musk, en collaboration avec un constructeur, a commencé avec Falcon 1. Un lanceur d’un charge utile de 670 kilogrammes. Il s’agit du premier véhicule de lancement entièrement alimenté en liquide produit par une entreprise privée à atteindre l’orbite terrestre. Après trois lancements ratés, Falcon 1 s’est posé pour la cinquième et dernière fois le 14 juillet 2009.
Puis, l’ère du Falcon 9 a commencé avec son premier vol le 4 juin 2010, depuis Cap Canaveral, en Floride. Deux ans plus tard, le 7 octobre, la fusée Falcon 9 est entrée dans l’histoire en tant que première mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale (ISS). C’était le premier véhicule lancé par le secteur privé et le premier à offrir des possibilités de réutilisation. En 2014, les tests ont commencé sur le premier étage réutilisable du Falcon 9.
Le 8 avril 2016, pour la première fois, SpaceX a réussi à faire atterrir une partie de son lanceur Falcon sur un navire autonome. Ensuite, SpaceX a effectué son premier relancement d’un premier étage de Falcon 9 ayant déjà volé, le 30 mars 2017. Cette année-là, la mission SES-10 a permis de réutiliser pour la première fois l’étage central d’une fusée à capacité orbitale. Et la façon dont SpaceX a envoyé 53 satellites Internet Starlink il y a six mois a prouvé que l’entreprise tire toujours le meilleur parti de la réutilisabilité.
Entre-temps, en 2018, le 8 février, le premier vol d’essai de Falcon Heavy a eu lieu. Bien que l’étage central ait été détruit, deux boosters latéraux ont été récupérés avec succès et renvoyés à Cap Canaveral. Comme l’indique John M. Logsdon dans Falcon, un Tesla Roadster, la charge utile, a été ” placée en orbite autour du Soleil “. Après toutes ces démarches pour envoyer des humains en orbite depuis le sol américain, nous avons enfin réussi. Falcon 9 a lancé son premier vaisseau spatial privéavec équipage, un Crew Dragon avec les astronautes Doug Hurley et Robert Behnken en 2020.
Comment fonctionne le Falcon 9 ?
Selon les statistiquesde SpaceX , les lanceurs Falcon 9 ont lancé 127 satellites et participé à 135 missions complètes, avec seulement deux échecs. Cela représente un taux de réussite de 98,43 %. La nouvelle Falcon Heavy 2018 n’a effectué que trois missions jusqu’à présent, mais d’autres projets sont prévus pour l’avenir.
Falcon 9 est le premier lanceur réutilisable de classe orbitale au monde. Cette possibilité de réutilisation permet à SpaceX de réutiliser les parties les plus coûteuses de la fusée, ce qui fait baisser le coût de l’accès à l’espace.
SpaceX
Dimensions
Pour décrire l’ingénierie du Falcon 9, il convient de mentionner ses dimensions. Le lanceur mesure près de 70 m de haut, pèse 549 054 kg et peut générer une poussée de plus de 7 500 kilonewtons au décollage. Cela signifie que Falcon 9 peut envoyer 22 800 kg en orbite autour de la Terre ainsi que 8 300 kg vers Mars. Mais ils n’ont encore rien fait sur la planète rouge. Mars est le prochain objectif d’Elon Musk et de SpaceX, qui souhaitent y faire atterrir des personnes un jour.
Moteurs-fusées à deux étages
Le Falcon 9 comporte deux étages et utilise neuf moteurs disposés en trois rangées de trois dans son premier étage. Les moteurs Merlin sont dans une configuartion appelée Octaweb (avec huit moteurs en cercle et un au centre).
Le deuxième étage n’a qu’un seul moteur qui utilise de l’oxygène liquide. Il a également besoin de kérosène de qualité fusée pour les propulseurs pendant le cycle d’alimentation du générateur de gaz. Les deux moteurs génèrent ensemble une poussée de 845 kilonewtons.
Le moteur Merlin est construit en interne par SpaceX et contient une combinaison de kérosène de qualité fusée appelé Rocket Propellant 1 et d’oxygène liquide. Il est incroyablement puissant et l’un des moteurs les plus efficaces jamais construits.
Séparation des étages
Toute fusée à plusieurs étages a besoin d’un interétage, qui est parfois difficile à créer, mais le Falcon 9 a simplifié les choses. Pour séparer les étages, la plupart des fusées utilisent un système pyrotechnique sophistiqué de boulons explosifs. Alors que SpaceX utilise une méthode de séparation des étages entièrement pneumatique.
L’interétage relie le premier et le deuxième étage. Le moteur du deuxième étage est logé dans l’interétage. Cela le sécurise pendant les premières phases du vol. La séparation des étages a lieu lorsque deux étages se déconnectent, permettant au second d’exploser en toute sécurité.
Le moment historique du Falcon 9 s’est produit lors de la mise en orbite du vaisseau spatial Crew Dragon. Une capsule autonome avec des commandes tactiles que les passagers peuvent utiliser en cas d’urgence. Le Crew Dragon peut accueillir jusqu’à sept personnes mais voyage généralement avec quatre.
Payload
La charge utile du Falcon 9 est constituée d’un matériau composite en carbone et est larguée environ trois minutes après le début du vol. Cela protège les satellites sur leur chemin vers l’orbite. SpaceX continue de récupérer le carénage pour le réutiliser lors de futures sessions.
Atterrissage
L’atterrissage est le moment le plus palpitant pour le lanceur. Le premier étage du Falcon 9 comporte quatre pattes d’atterrissage en fibre de carbone. Elles sont repliées à plat contre le fuselage jusqu’à leur utilisation. Des propulseurs à gaz froid embarqués font basculer la fusée pour la positionner avec ses moteurs vers l’avant.
Le processus d’atterrissage se produit lors de la séparation des étages du lanceur. Le premier étage commence à tomber dans l’atmosphère à une vitesse de 4 700 kilomètres par heure. Les propulseurs à froid situés près du sommet retournent la fusée pour qu’elle soit à la verticale. Le moteur se déclenche, ce qui suffit à ralentir la chute à 20 kilomètres par heure. Ensuite, les pattes se déploient et l’étape finale se produit. Trois des neuf moteurs Merlin font feu une fois de plus, ce que l’on appelle le “boostback burn”.
Matériel et logiciels
La première étape de l’atterrissage de la fusée est entièrement automatisée. De nombreux composants réagissent en temps réel lorsque différentes conditions se présentent. De plus, le véhicule de lancement dispose d’un système de fin de vol autonome. Grâce aux ordinateurs, il est possible de détecter certains de ces risques.
Falcon 9 possède trois processeursx86 dual-core. Il utilise un système acteur-juge qui renforce la sécurité par la redondance. Chaque décision est analysée avec les deux autres cœurs. Ainsi, le système peut redémarrer en cas de désaccord. S’il y a une correspondance, le processus final consiste à l’envoyer aux microcontrôleurs PowerPC qui contrôlent les moteurs de la fusée et le comportement des ailerons.
Prix
Combien a coûté le Falcon 9 ? SpaceX propose des prix compétitifs pour le Falcon 9 ainsi que pour le Falcon Heavy. Ce fabricant fournit également des services de transport d’équipages à des clients commerciaux. Idéal pour les personnes souhaitant transporter des astronautes vers d’autres destinations en orbite terrestre basse.
L’avenir du lanceur
On se demande si le Falcon 9 ira sur la lune ? Très probablement. Firefly Aerospace avait choisi ce vaisseau spatial pour la première mission commerciale d’atterrissage lunaire de l’entreprise en 2023. Il voyagera avec 10 charges utiles de recherche parrainées par la NASA.
En novembre 2019, Elon Musk a affirmé sur Twitter que le lanceur est conçu pour être lancé trois fois par jour. Cela se traduit par 1000 lancements par an. De plus, les plans d’Elon Musk touchent à l’année 2050 pour laquelle il est prévu de construire une ville sur Mars. Mais avant cela, dans quatre ans à peine, l’industrie aérospatiale privée lancera son premier voyage sans équipage vers Mars.
L’objectif le plus récent de SpaceX est de se concentrer sur des missions de plus grande envergure, comme le transport d’êtres humains et de charges utiles vers la lune et Mars. Le vaisseau de transport- Starship rend cela possible. SpaceX a procédé au test de tir du Starship SN20 le 12 novembre 2021.
