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.
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
If you allow for 2 refueling trips, or refueling depo. Then the design could use a launcher with 19 Raptors and 240t to LEO payload. The shuttle only has 550t of fuel. Meaning that the tanks could be half as big. Or possibly make them from multiple toroid shaped taks. The center of the craft would then serve as an unpressurised acces to cargo bay. Toroid tanks would also allow to use round baffles to keep liquid pressurised while in microgravity.
Bonjour,
juste pour signaler à quel point, semble-t-il, le projet MCT et colonisation de Mars , serait d’une dimension jamais imaginée. Le 6 octobre 2015, Chris Bergin, l’administrateur du fameux site NasaSpaceflight.com, qui suit de près l’évolution des projets de SpaceX à tweeté que ce qu’il lui a été montré est la chose la plus excitante qu’il ait jamais vu. https://twitter.com/NASASpaceflight
Il semble que Chris Bergin a eu l’autorisation de voir le projet, qu’il décrit comme allant beaucoup plus loin que tout ce qui a pu être envisagé lors des nombreux fils de discussions. Bien au delà des espérences des uns et des autres. Chris Bergin s’est engagé à ne pas aller plus loin et confirme que la priorité de SpaceX actuellement est le retour en vol d’essai de F9. Donc révélation du programme plutôt l’année prochaine et ça vaudra le détour.
Il s’en explique sur son site. http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=38593.0
Bonjour, plutôt que d’envisager des moteurs ventraux traversant le bouclier ventral du MCT, pourquoi ne pas envisager des moteurs placer sur les flancs avec un angle de 15 degrés, à l’image du design de dragon V2? Il y a une légère perte de performance à cause de l’inclinaison, mais les benéfices sont intéressants non? De plus à l’atterissage et décollage de Mars, l’éloignement des moteurs par rapport au sol permet de minimiser les risques de projections de matières contre la coque du vaisseau. Autre point, un système de by pass des gazs éjectés, entre des tuyères orientées vers le bas et d’autres orientées vers l’arrière est-il techniquement envisageable?
oui, mais il faudrait voir la conséquence sur l’aérodynamique de rentrée(si les moteurs sont latéraux).<
non, on ne déviera pas le jet des tuyères, cela créerait des échauffements de structure considérables et des pertes de performance rédhibitoires.
Merci de votre réponse éclairante. Toujours dans l’idée de comprendre à quoi peut ressembler le système MCT, vous dites dans votre étude que la rétropropulsion est un point critique de la sécurité des passagers pour un retour sur Terre, la panne étant interdite faute de solution de rechange. Il y eut le programme avorté Venture Star de Lookheed Martin et le démonstrateur X-33. Ce corps portant permettait un retour plané et un roulé sur une piste. C’est peut-être ici la solution de rattrapage en cas de panne des moteurs? Au prix surement, d’autres contraintes notamment l’appariement avec le lanceur pour le décollage. J’ajouterais qu’un train roulant permettrait au véhicule une certaine mobilité sur Mars, pour facilité les opérations de transfert de carburant ou autre logistique. Mais le devis de masse s’envolerait surement.
Concernant les objectifs de Spacex sur la charge utile, 100mt, bien que cyclopéen, cet objectif est encore le plus facile à atteindre il me semble, face au défi de transporter et faire vivre, 100 personnes pendant 6 à 11 mois (et encore si tout ce passe bien et que l’EDL sur Mars est possible), dans un espace compté. Il est déjà difficile d’organiser la vie de 4 astronautes dans l’ISS, une structure de 400 tonnes, comment réussir un tel pari sans un vaisseau de type “Galactica”. E.Musk a déclaré récemment qu’à l’annonce du projet, au mois de septembre, les gens diront que “c’est completement fou”. Mais qu’est ce donc?!….