Quand Elon Musk de SpaceX tweete quelque chose d'intéressant, cela génère une vague d'excitation. Alors, quand il a tweeté récemment que SpaceX pourrait travailler sur un moyen de récupérer les étages supérieurs de leurs fusées, cela a déclenché une chaîne de réponses intriguées.
SpaceX tentera de ramener l'étage supérieur de la fusée de la vitesse orbitale à l'aide d'un ballon de fête géant
- Elon Musk (@elonmusk) 15 avril 2018
SpaceX récupère et réutilise ses étages inférieurs depuis un certain temps maintenant, et cela a réduit le coût de lancement de charges utiles dans l'espace. Mais c'est le premier indice qu'ils peuvent essayer de faire de même avec les étages supérieurs.
Les répondants de Twitter voulaient savoir exactement ce que SpaceX avait en tête et ce que pouvait être un "ballon géant". Musk n'a pas encore élaboré, mais l'un de ses followers sur Twitter avait quelque chose d'intéressant à ajouter.
Quinn Kupec, étudiant à la James Clark School of Engineering de l'Université du Maryland, a tweeté à Musk:
Si vous proposez ce que je pense que vous êtes, un décélérateur à coefficient d'entrée balistique ultra bas, alors vous et @SpaceX devriez venir voir ce que nous avons à @UofMaryland. Nous y travaillons depuis un certain temps et venons de terminer quelques tests pic.twitter.com/nJBvyUnzaK
- Quinn Kupec (@QuinnKupec) 16 avril 2018
Space Magazine a contacté M. Kupec pour voir s'il pouvait nous aider à comprendre ce que Musk avait pu faire. Mais d'abord, un peu d'histoire.
Un «décélérateur à coefficient d'entrée balistique ultra bas» est un peu gorgé. Le coefficient balistique mesure la capacité d'un véhicule à surmonter la résistance de l'air en vol. Un coefficient balistique élevé signifie qu'un véhicule de rentrée ne perdrait pas de vitesse rapidement et atteindrait la Terre à grande vitesse. Un décélérateur à coefficient d'entrée balistique ultra bas perdrait rapidement de la vitesse, ce qui signifie qu'un véhicule se déplacerait à des vitesses subsoniques faibles avant d'atteindre le sol.
Pour récupérer un surpresseur d'étage supérieur, de faibles vitesses sont souhaitables, car elles génèrent moins de chaleur. Mais selon Kupec, il y a un autre problème qui doit être surmonté.
«Que se passe-t-il lorsque ces choses ralentissent à la vitesse d'atterrissage? Si votre centre de gravité est décalé de manière significative derrière votre centre de traînée, comme ce serait le cas avec un étage supérieur de retour, il peut devenir instable. Si le centre de gravité du véhicule de rentrée est trop élevé, il peut s'inverser, ce qui n'est évidemment pas souhaitable. »
L'astuce consiste donc à réduire la vitesse du véhicule de rentrée au point où la chaleur générée par la rentrée n'endommage pas le booster, et à le faire sans que le véhicule ne s'inverse ou ne devienne autrement instable. Ce n'est pas un problème pour les boosters de la scène principale que SpaceX récupère désormais régulièrement; ils ont leurs propres fusées rétro pour guider leur descente et leur atterrissage. Mais pour les boosters de l'étage supérieur, qui atteignent des vitesses orbitales, c'est un obstacle qui doit être surmonté.
"Mes recherches sont spécifiquement axées sur la hauteur à laquelle vous pouvez pousser le centre de gravité tout en conservant la configuration de vol appropriée", a déclaré Kupec.
Mais qu'en est-il du «ballon de fête géant» sur lequel Musk a tweeté?
Musk pourrait faire référence, en termes colorés, à ce qu'on appelle une ballute. Le mot est une combinaison des mots ballon et parachute. Ils ont été inventés dans les années 50 par Goodyear Aerospace. Ils peuvent arrêter la descente des véhicules d'entrée et assurer la stabilité pendant la descente.
"... le ballon devrait avoir 120 pieds de diamètre et être fait d'un tissu à haute température ..." - Professeur Dave Akin, Université du Maryland
Space Magazine a contacté le professeur Dave Akin de l'Université du Maryland pour avoir un aperçu du tweet de Musk. Le professeur Akin travaille sur les systèmes de rentrée depuis plus de deux décennies.
Dans un échange de courriels, le professeur Akin nous a dit: «Des concepts ont été proposés pour déployer un gros ballon sur un câble qui est remorqué derrière vous à l'entrée. Le ballon abaisse votre coefficient balistique, ce qui signifie que vous ralentissez plus haut dans l'atmosphère et que la charge thermique est moindre. » La clé est donc de frotter votre vitesse avant de vous rapprocher de la Terre, où l'atmosphère est plus épaisse et génère plus de chaleur.
Mais selon le professeur Akin, ce ne sera pas nécessairement facile à faire. "Pour obtenir les deux ordres de grandeur de réduction du coefficient balistique dont Elon a parlé, le ballon devrait avoir un diamètre de 120 pieds et être fait d'un tissu à haute température, donc ce ne sera pas si facile."
Mais les antécédents de Musk montrent qu'il n'a pas peur des choses qui ne sont pas faciles.
Récupérer les étages supérieurs de la fusée ne consiste pas seulement à réduire les coûts de lancement, mais aussi à faire des déchets spatiaux. L'Agence spatiale européenne estime qu'il y a plus de 29 000 morceaux de débris spatiaux en orbite autour de la Terre, et une partie de ces déchets sont des boosters de l'étage supérieur. Il y a déjà eu des collisions et des accidents, certains satellites étant poussés sur différentes orbites. En 2009, le satellite de communication Iridium 33 et l'ancien satellite de communication russe Cosmos 2251 sont entrés en collision, les détruisant tous les deux. Si SpaceX peut développer un moyen de récupérer ses boosters d'étage supérieur, cela signifie moins de déchets spatiaux et moins de collisions potentielles.
Il existe un précédent clair pour l'utilisation de ballons pour gérer la rentrée. Avec des gens comme le professeur Akin et Quinn Kupec qui y travaillent, SpaceX n'aura pas à réinventer la roue. Mais ils auront encore beaucoup de travail à faire.
Musk a tweeté une autre chose peu de temps après son tweet «ballon de fête géant»:
Et puis atterrir sur une maison gonflable
- Elon Musk (@elonmusk) 16 avril 2018
Aucun mot encore sur ce que cela pourrait signifier.
Le tweet «ballon de fête géant» d'Elon Musk: https://twitter.com/elonmusk/status/985655249745592320
Tweet de Quinn Kupec: https://twitter.com/QuinnKupec/status/985736260827471872
