Analyse d’un concept Mars Colonization Transport (MCT) à deux lancements

3.3. Deux problèmes critiques de sécurité

Le voyage martien, même supposé devenu de masse et répétitif comme l’ambitionne la vision sous-tendant le projet MCT, restera un épisode demandant d’assumer des risques spécifiques qui resteront d’un niveau bien supérieur à ceux d’autres modes de déplacement. Malgré tout, il est possible de concevoir l’architecture d’ensemble d’un voyage vers Mars (découpage et enchaînement des phases, flexibilité des systèmes) de façon à ce qu’une parade (redondance, mode alternatif, mission de sauvegarde) existe pour les occurrences les plus redoutées. Ce sera apparemment le cas dans ce projet, à une exception près malheureusement : la panne propulsive en phase de descente sur Mars. Pas de parachute, pas de vol plané vers un terrain de secours… La solution sera-t-elle révélée lors de la présentation du projet par SpaceX ? Ou l’impasse sera-t-elle acceptée, comme ce fut le cas pour le lancement de la Navette Spatiale ? De ce point de vue, la présence d’un système de propulsion auxiliaire d’atterrissage-décollage pourrait présenter un certain intérêt, à la condition de choisir la technologie plus simple (mais moins performante) de moteurs à ergols stockables, hypergoliques et alimentés par pressurisation (au lieu de turbopompes). Mais le déficit de performance, appliqué à un ΔV estimé à 0,6 km/s, tout en bout de la chaîne des événements dimensionnants, conduirait à alourdir le MCT de façon non négligeable. Nous ne retenons donc pas cette option, du moins à ce stade.

L’autre phase critique est celle du lancement. Le traumatisme créé par l’explosion de la Navette Spatiale Challenger lors de la première phase de son vol (boosters en fonctionnement) a marqué durablement la communauté astronautique. Si, pour ce véhicule, l’impasse sur un système de secours avait été assumée, cela ne se conçoit plus guère désormais. Mais concevoir un système de secours pour les cent passagers d’un MCT subissant un échec au lancement n’est ni simple ni sans conséquence sur le dimensionnement d’ensemble.

Il a été proposé d’extrapoler la solution retenue par SpaceX pour sa capsule Dragon en version transport de passagers, à savoir de puissants moteurs hypergoliques alimentés par pressurisation (court temps de réponse), disposés sur les flancs du véhicule, vers sa tête, et capables d’arracher suffisamment rapidement le véhicule (complet) de la zone dangereuse. Ces moteurs, comme c’est le cas sur le Dragon, seraient aussi dédiés au freinage final de l’atterrissage. Le problème de cette proposition, c’est la masse considérable de la navette, chargée d’ergols, de cargo et de passagers ! Extraire le véhicule complet est utopique.

Une solution identique, mais limitée à l’extraction d’un habitacle de volume et de masse minimaux, est cependant imaginable. Cet habitacle (une sphère d’un peu plus de 6 m de diamètre conviendrait) serait logé à l’avant de la navette. Un système propulsif spécifique, chargé de son extraction et de sa descente, serait disposé à son culot. En cas d’accident, le nez de la navette serait ouvert en pétales par des systèmes mécano-pneumatiques (ou pyrotechniques ?) d’expulsion, permettant l’éjection. L’habitacle de secours serait d’ailleurs le lieu où se tenir pour toutes les phases propulsives, de façon générale ; il comporterait donc la centaine de sièges nécessaires ; en-dehors des phases critiques il serait relié à l’espace pressurisé principal, dont il serait en quelque sorte une annexe. Cette annexe serait aussi le refuge anti radiations en cas d’Événement Particulaire Solaire.

Ce système pourrait probablement couvrir une bonne partie du vol premier étage. Ensuite, c’est la navette elle-même qui pourrait, seule, assurer une opération de secours. Notons que l’adoption d’un système d’éjection conduit naturellement à y loger le poste de pilotage, ce qui simplifie et allège l’architecture de la navette. Mais, ipso facto, cela oblige à priver les pilotes de hublots (qu’il faudrait aménager cette fois dans la partie la plus chaude du corps portant) et à les remplacer par des caméras, situées par exemple dans les trappes des jambes d’atterrissage. Par contre, pour des raisons psychologiques essentielles, un ou deux hublots permettant d’offrir aux voyageurs une vue directe de l’approche de Mars, seraient percés dans la partie dorsale (froide) de la coque de l’habitat.

Concept de la partie pressurisée du module de secours, où se tiendront la centaine de passagers pendant le lancement, mais aussi lors de toutes les autres phases propulsives. Diamètre 6,10 m ; 5 niveaux de sièges.

Le poste de pilotage donnerait une vue indirecte (caméras et écrans) de la zone d’atterrissage. (Mars picture: NASA/JPL)

Il ne s’agit que d’une idée, qui n’a pas fait l’objet d’une étude de dimensionnement. Les éléments du système complet, qui pourraient représenter 10 tonnes (sans les passagers), seraient non consommables et en fait parties intégrantes de la navette (habitacle constituant un appendice de l’espace pressurisé). Cette « capsule » pourrait avoir les caractéristiques approximatives suivantes :

• éjection sous 6 g pendant 2 s ΔV = 120 m/s
• conditions en fin de propulsion d’éjection (contre 1 g terrestre). Eloignement : 100 m, vitesse relative : 100 m/s
• vitesse limite de descente : 25 m/s (à l’aide de parachutes)
• freinage final à 6 g pendant 0,5 s ΔV = 30 m/s
• phase « hélico » + marges : 5 s de lévitation ΔV = 50 m/s

ΔV total : 200 m/s

• masse d’ergols : ~ 1,6 T
• masse système propulsif : 1,9 T (4 moteurs de 310 kN, 8 réservoirs diam. 0,7 m)
• masse structures : 6,5 T (habitacle équipé et reprise de poussée)

Masse totale : 10 T hors passagers

Concept de dispositif de secours en cas d’accident de lancement…