Exploration spatiale - le blog de Pierre Brisson

Le test du 20 avril du Starship (vol S24/B7) apporte beaucoup de données qui sont capitales pour poursuivre le projet. De ce fait, il n’est certainement pas négatif comme beaucoup d’observateurs mal informés et mal disposés envers SpaceX ont tenu à le dire mais malheureusement on est probablement encore loin d’un vol sans histoire.

Comme chacun devrait le savoir mais souvent refuse de le considérer, l’objet du vol S24/B7 du 20 avril était non pas de mettre quoi que ce soit en orbite mais de réunir autant de données que possible sur le décollage et le comportement en vol de l’ensemble intégré du Starship, cette fusée révolutionnaire qui doit nous emmener sur Mars et, auparavant, sur la Lune dans le cadre de la phase 3 du programme Artemis. Cependant, compte tenu de l’importance des modifications, ajustements, améliorations qu’il semble (en attendant les analyses approfondies) nécessaire d’apporter maintenant à l’ensemble du dispositif, il semble difficile que l’on puisse utiliser rapidement ce système de transport XXL.

Pour ce qui est du décollage, il est maintenant très clair que le pas de tir n’était pas adapté. Certes la table de lancement était suffisamment haute (25 mètres) comme on le verra ci-dessous, et un dispositif était prévu pour éviter que les gaz ultra-chauds ne refluent, puisqu’un anneau de jet (« sprinklers ») à gaz comprimé devant avoir cet effet, encerclait le trou au-dessus duquel était posé le lanceur. Mais l’ensemble ne comprenait pas de « carneau » (« flame trench ») comme en sont équipés toutes les autres plateformes de lancement dans tous les autres astroports du monde. Pour ceux qui l’ignorent, un carneau est une grande tranchée très profonde située en dessous du lanceur. Au fond, un déflecteur en béton permet d’orienter les gaz d’échappements vers une large ouverture (comme une gueule ouverte) pour les évacuer immédiatement après le déclenchement de l’ignition et avant le décollage, et empêcher, ce qui est arrivé dans le cas du test S24/B7, le creusement d’un cratère et les projections qui en résultent. A Baïkonour le carneau du premier pas de tir a une profondeur de 42 mètres. Au Cap Kennedy, celui qui a été spécialement construit pour le SLS ne fait que 13 mètres de profondeur mais il est très large. Celui du second pas de tir de Baïkonour fait 20 mètres. A Kourou, celui du Centre Spatial Guyanais fait 26 mètres. On voit donc que les profondeurs sont variables, avec bien sûr une adaptation des largeurs puisqu’ils doivent prendre en compte le volume de gaz éjecté par seconde. Peut-être les ingénieurs de SpaceX ont-ils considéré que la table de lancement étant aussi haute que les carneaux sont profonds et que portée par cinq piliers, elle laisserait suffisamment de volume libre pour que les gaz ultra-chauds animés d’une très grande vitesse, dégagent. Ils ont visiblement sous-estimé la puissance de l’éjection de ces gaz mais, plus vraisemblablement, l’erreur a été l’impasse au niveau du déflecteur et une mauvaise évaluation de la résistance des piliers de la table.

Si l’on considère d’abord le déflecteur, peut-être faut-il envisager que les gaz ne puissent être évacués que d’un seul côté, comme dans un carneau, et non pas de tous les côtés et entre les cinq pieds de la table ce qui rend peut-être la canalisation du flux plus difficile par la création de tourbillons. Il y a toute une étude de mécanique des fluides à effectuer et il est étonnant qu’elle n’ait pas été faite.

Il était prévu, sur le sol en-dessous du trou de la table, une plaque d’acier épaisse. Malheureusement cette plaque n’a pu être livrée à temps et les ingénieurs de SpaceX ont estimé qu’elle n’était pas indispensable ! C’est dommage de ne pas l’avoir attendue car, refroidie constamment par de l’eau circulant à grande vitesse au-dessus (« déluge ») et à l’intérieur (tuyaux) pour éviter qu’elle ne fonde, elle aurait sans doute pu éviter la création d’un cratère par les jets ultra-chauds des moteurs lors de l’allumage et les projections de matière qui ont détruit les trois premiers moteurs défaillants et endommagé les pieds de la table (dont l’ancrage au sol a peut-être aussi été affaibli par le cratère). On ne sait pas si même avec cette plaque, les piliers auraient résisté. Peut-être convient-il de les renforcer aussi avec un blindage d’acier également refroidi par une circulation d’eau ?

Il y a donc à ce niveau, beaucoup de réflexion, d’études et d’aménagements à faire avant le deuxième lancement.

Pour ce qui est de la défaillance en vol, on a pu constater que l’ensemble intégré a été propulsé dès le début avec une puissance limitée puisque trois moteurs sur trente-trois au décollage puis trois autres après (dont un qui a explosé…mais sans détruire les autres) ont fait défaut. La défaillance initiale est sans doute due à une détérioration par impact au décollage et elle n’était pas dramatique, le rapport 30/33 restant acceptable. Mais on ne sait pas ce qui s’est passé pour les trois autres. Le plus ennuyeux serait que leur défaillance soit due à l’environnement de l’ensemble de propulsion car cela remettrait en cause la structure même du lanceur qui effrayait beaucoup de spécialistes par le grand nombre contigus de moteurs (le Falcon Heavy qui en a 27, les regroupe en trois corps distincts de 9). Cependant, même avec 30 moteurs le Starship pouvait (et a pu) décoller et avec 27 seulement la force de propulsion a été suffisante pour lui permettre de continuer l’ascension et même atteindre puis dépasser Mach 1 (vitesse provoquant un effet acoustique très dangereux pour la structure du lanceur par les contraintes mécaniques qu’il génère du fait de sa très grande puissance*) puis le seuil de Max-Q (point de pression dynamique maximum également difficile à supporter pour toute fusée) qui sont les points les plus critiques de la trajectoire d’un lanceur (c’est pour cela que l’on parle d’une réussite à 50%). L’échec de la mise sur orbite est donc à rechercher ailleurs.

*exprimée en Watts, elle atteint plusieurs gigawatts.

Regardons les faits. Dès T+25’’ après le décollage (« T ») une explosion est survenue dans le bas du lanceur, arrachant une partie du revêtement extérieur. On n’en connaît ni la cause ni les conséquences. Ensuite le vaisseau a progressé en restant stable pendant un peu plus de deux minutes. A T+02’40’’, l’ensemble intégré avait engagé son inclinaison pour la mise en orbite. Cette inclinaison prématurée s’est poursuivie en boucle ce qui était normal pour déclencher la libération du vaisseau. Mais il ne s’est pas séparé alors du lanceur et l’ensemble s’est engagé dans trois loopings successifs avant que SpaceX, par sécurité, déclenche l’explosion depuis le sol. Juste avant l’explosion le Starship-vaisseau s’est peut-être détaché mais on ne sait pas si la séparation s’est faite « normalement » ou sous l’effet d’une tension mécanique trop forte. A ce stade, il est important d’insister sur le fait que l’explosion n’est pas involontaire, un « accident », mais résulte d’une décision de Space X qui a actionné depuis Starbase son système FTS (Flight Termination System) pour éviter que le Starship aille causer des dégâts hors de la zone de surveillance (il était encore propulsé).

On en déduit que (1) avec 27 moteurs, le vaisseau n’avait pas une poussée suffisante (déficit de 20%), d’autant que les ergols non brulés par les six moteurs restaient dans la masse à propulser et ils ont pu par leur surcharge (estimée de 900 à 1000 tonnes) créer un déséquilibre général. Par ailleurs (2) le système de « Guidance & Control » embarqué a été défaillant puisqu’il n’a pu constater que le Starship avait quitté sa trajectoire d’ascension programmée et qu’il était entré dans cette succession de loopings (ou bien qu’il l’a constaté mais n’a pu réagir).

Le problème est de savoir si le décollage à moitié réussi/raté a pu causer les dommages qui se sont révélés ultérieurement dans le comportement du lanceur ou s’il y a eu défaillance des trois moteurs qui se sont arrêtés après le décollage pour une autre raison. Nous le saurons certainement bientôt. L’ennui est que cela met en péril l’exécution de l’agenda du programme Artemis puisque le Starship HLS (Human Landing System) est censé relayer le SLS à partir de l’orbite lunaire NRHO (Near Rectilinear Lunar Orbit) pour descendre sur la Lune en 2025 en passant par une orbite basse circulaire. Agenda d’autant plus contrarié que le vol habité doit être évidemment précédé d’un test à vide sur cette orbite basse lunaire.

Pour le moment l’heure est à (1) étudier les données recueillies sur le décollage et le vol ; (2) décider des aménagements à apporter à la plateforme de décollage et éventuellement au lanceur SuperHeavy ; (3) effectuer ces aménagements et bien sûr à réparer les dégâts causés au sol.

Le premier communiqué de SpaceX, daté du 20 avril, tel que rapporté par Jim Hillhouse d’AmericaSpace, était tout à fait positif (voir ci-dessous). La NASA de son côté a félicité SpaceX rappelant que « toute grande réussite dans l’histoire a demandé un certain niveau de risques calculés ». Par ailleurs, Elon Musk parle d’un nouveau test dans deux ou trois mois. Il est sans doute un peu optimiste, comme d’habitude. Reste surtout à savoir comment la FAA appréciera. Compte tenu des difficultés qu’il a fallu surmonter pour obtenir son accord, le manque d’anticipation des risques environnementaux qui pouvaient se produire au décollage, et se sont effectivement produits, ne fait malheureusement pas montre de la part d’Elon Musk d’une psychologie très adaptée à la situation. On peut tout à la fois avoir confiance dans la faisabilité du Starship et le déplorer.

Illustration de titre : vol S24/B7 après décollage (crédit SpaceX via Twitter).

Première déclaration de SpaceX après le vol, d’après Jim Hillhouse:

Starship gave us quite a show during today’s first flight test of a fully integrated Starship and SuperHeavy from Starbase in Texas.

At 8:33 CT, Starship successfully lifted off from the orbital launch pad for the first time. The vehicle cleared the pad and beach as Starship climbed to an apogee of 39 km over the Gulf of Mexico, the highest of any Starship to-date. The vehicle experienced multiple engines out during the flight test, lost altitude and began to tumble. The flight termination system was commanded on both the booster and ship. As is standard procedure, the pad and surrounding area was cleared well in advance of the test and we expect the road and beach near the pad to remain closed until tomorrow.

With a test like this, success comes from what we learn, and we learned a tremendous amount about the vehicle and ground systems today that will help us improve on future flights of Starship. Thank you to our customers, Cameron County, and the wider community for the continued support and encouragement. And congratulations to the entire Space team on an exciting first flight test of Starship!”

Liens:

https://www.presse-citron.net/cratere-scene-de-chaos-7-images-effrayantes-des-degats-de-starship/

https://www.kosmonavtika.com/lanceurs/soyouz/sol/carneau/carneau.html

https://www.france24.com/en/live-news/20230424-giant-spacex-rocket-leaves-crater-serious-damage-at-texas-base

https://www.americaspace.com/2023/04/21/starship-orbital-test-flight-raises-serious-questions/#:~:text=Yesterday%2C%20April%2020%20at%208,terminated%204%20minutes%20after%20launch

https://www.nasa.gov/feature/launch-pad-39b-flame-trench-nears-completion

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/vols-habites-starship-decryptage-premier-vol-expert-acquis-positifs-il-explose-104878/

https://trustmyscience.com/spacex-starship-lancement-explosion-prevue/

47 réponses

  1. Pierre,
    Il est aisé de comprendre qu’une nouvelle fusée en vol, pour son premier essai, puisse avoir des problèmes et qu’ils décident d’arrêter l’essai pour limiter les dégâts à d’autres zones.
    Aucun problème.

    Cependant, qu’ils n’aient pas fait de simulations informatiques de la conception de la rampe de lancement est tout simplement invraisemblable (ci-dessous copie de vos propos).

    De l’amateurisme pur et à ce niveau totalement incompréhensible !

    *******************************************
    De nos jours on simule absolument tout (ie Dassault System 3D):
    https://www.3ds.com/products-services/simulia/solutions/aerospace-defense/

    *******************************************

    Pour ce qui est du décollage, il est maintenant très clair que le pas de tir n’était pas adapté.

    Peut-être les ingénieurs de SpaceX ont-ils considéré que la table de lancement étant aussi haute que les carneaux sont profonds et que portée par cinq piliers, elle laisserait suffisamment de volume libre pour que les gaz ultra-chauds animés d’une très grande vitesse, dégagent. Ils ont visiblement sous-estimé la puissance de l’éjection de ces gaz mais, plus vraisemblablement, l’erreur a été l’impasse au niveau du déflecteur et une mauvaise évaluation de la résistance des piliers de la table.

  2. Merci pour cette analyse « à chaud » du premier vol test de l’ensemble Super-Heavy/Starship. Mais je pense qu’il faut encore attendre d’en savoir un peu plus sur ce qui s’est très exactement passé le 20 avril et ses conséquence sur la suite du programme de développement de ce transporteur spatial. J’ai à plusieurs reprises montré sur la base de calculs d’analyse de risque (simplifiés, mais significatifs) que la configuration du Super-Heavy avec sa trentaine et plus de moteurs assemblés de manière ultra-compacte impose un très haut niveau de fiabilité à chacun de ceux-ci, même en acceptant la possible défaillance de deux ou trois de ceux-ci. On en est encore loin (il semblerait aux dernières nouvelles que ce seraient finalement HUIT moteurs au total qui ont connu des problèmes, presque un sur quatre!). Avec par ailleurs ce qui apparaît quand même comme une erreur de conception de la base de lancement, il est probable comme le souligne Monsieur Brisson que l’on peut maintenant s’attendre à des retards significatifs dans le développement du nouvel « outil à tout faire » de SpaceX et (et on ne parle même pas des bâtons dans les roues que risque bien de mettre la FAA à un prochain lancement!). Ceci montre le limites de la méthode de développement par « trial and error » adoptée par SpaceX. Celle-ci peut s’appliquer à des composants relativement simples et peu coûteux, mais pas à un système aussi complexe et cher (!) que l’ensemble Super-Heavy/Starship. Imaginerait-on Airbus ou Boeing développer un nouveau type d’avion en acceptant d’en perdre plusieurs lors de vols d’essai (même automatisés)?! A noter que « trial and erreur » est la méthode que les ingénieurs nazis avaient également adopté pour le développement initial du missile V-1, … avec l’échec systématique de tous les premiers essais! Ce n’est que lorsque un ingénieur a proposé de recourir à des analyses de risque poussées AVANT de procéder à de nouveaux lancements, et de corriger alors ce qui devait l’être. que l’engin a atteint (bien malheureusement dans ce cas!) une bonne fiabilité. SpaceX ignorerait-elle ce précédent historique?!

    1. Je pense que la comparaison avec les V1 n’est pas totalement appropriée. Le développement des V1 avait lieu pendant la guerre, d’où des conditions de recherches dégradées, et le pouvoir politique voulait des résultats rapides. En revanche, l’architecture à 33 moteurs peut prêter à discussion, comme l’article de M. Pierre Brisson et les différents commentaires, dont le vôtre, le soulignent clairement, M. Pierre-André Haldi. Se peut-il qu’une erreur de programmation ait influé sur le cours des évenements? Sans aucun doute, les moteurs, la stabilité structurelle de l’engin, la circulation des gaz à haute vitesse à T0 sont des éléments primordiaux dans ce demi-échec ou demi-succès; cependant, un pointeur en C++, par exemple, mal contrôlé, peut provoquer des dégâts non immédiatement visibles.
      A ceux qui s’intéressent à ce sujet, je recommande la lecture du livre « Performance, Stability, Dynamics, and Control of Airplanes » by Bandu n. Pamadi chez American Institute Aeronautics and Astronautics (AIAA).

      1. @Mark Wild: Bien sûr que les circonstances (et la complexité des systèmes en cause!) ne sont pas les mêmes entre le V-1 et le Super-Heavy/Starship, mais l’erreur d’approche méthodologique est bien du même type. « Trial and error » n’est pas une méthode qui convient pour la mise au point de gros systèmes complexes (et coûteux!), car si elle permet dans le meilleur des cas de mettre en évidence certains « maillons faibles » particuliers (parmi beaucoup d’autres restant potentiellement problématiques malheureusement) du système étudié après examen des causes d’un échec, les CHAÎNES d’événements perturbateurs susceptibles de se produire dans de tels systèmes sont difficiles à détecter de cette manière, surtout si elles ne se sont pas produites lors de l’essai en cause. On corrige donc certains points, … et ce sont d’autres enchaînements d’événements qui provoquent l’échec d’un essai suivant! Avec des systèmes de la taille de Super-Heavy/Starship cela devient vite (très) coûteux; sans compter les conséquences si par exemple, comme la fusée lunaire N-1 soviétique, lors d’un de ses quatre essais, l’engin finit par exploser encore sur son pas de tir et détruit tout! L’erreur méthodologique initiale dans l’approche du développement du V-1 est souvent mentionnée dans les traités d’analyse/gestion des risques comme l’exemple à ne pas suivre (mais à l’époque il y avait l’excuse que les méthodes d’analyse de risque de systèmes d’une certaine complexité étaient encore balbutiantes).

  3. Bonjour ai bien lu votre tres bon article : le reel probleme a ete le pas de tir completement nul !!! Toutefois aligner 32 raptors dans la meme baie reste tres problematique : chaque moteur a sa frequence propre qui entre en resonnance avec le 31 autres moteurs ce qui se traduit par des vibrations incontrolables et qui se propagent longitudinalement sur toute la fusee? cela peut provoquer des rutptures de cablage hydraulique de conduites de carburant /comburantt des ruptures de supports mecaniques divers , des deformations de l engin etc. Ici les essais en point fixe ont ete tres peu nombreux mais ce n est pas grave si l on considere ce premier vol comme un test permettant de recueillir toute les telemetries reelles : c est une bonne approche qui devrait permettre la mise au point de l engin qui doit absolument pouvoir annoncer 100 pr cent de reussite car l equipage n est pas pourvu de capsule ejectable ce qui constitue le POINT FAIBLE contrairement a SLS . il est a noter que cette dernier a fait un sans faute parfait pour son premier decollage. Tres cordialement RNIOGRET

  4. On a tous pu constater « de visu » que, dès le 0 du compte à rebours, la fusée n’arrivait pas à s’arracher et qu’il a fallu un long temps pour qu’elle quitte enfin son pas de tir. Il est alors tout à fait logique que la durée de contact des flammes avec les éléments du pas de tir, qui a été bien trop longue, a entraîné tous ces dégâts. À la fois, un nombre de 33 moteurs est énorme et, semble-t-il, pourtant insuffisant pour une accélération initiale suffisante pour minimiser la durée de contact de la base avec les gaz chauds. C’est pourquoi, classiquement, on a recours à des booster latéraux pour augmenter l’accélération initiale.
    Pour ce qui est des défaillances dans la phase de vol juste avant la séparation, il est clair, comme déjà dit ici précédemment, que la perte de symétrie de la poussée par les 25 à 27 moteurs restants a provoqué une poussée résultante décentrée causant les « cabrioles » remarquées, cela grâce aussi à un centre de gravité qui s’avançait de plus en plus, les réservoirs d’ergols se vidant continûment, mais plus au rythme prévu par la cosommation de 33 moteurs. Ou bien y a-t-il encore une autre cause ?

    1. En continuant votre raisonnement, on peut penser qu’une partie de l’énergie qui aurait dû faire décoller la fusée, a été dissipée par la création du cratère. Ce serait un peu comme un sportif, sauteur en hauteur ou en longueur, qui prendrait son appel sur du sable.

  5. Reste le probleme de la pollution engendree par le decollage: il va falloir prevoir des pas de tir en zone desertique .

  6. remarque: quand je dis que le pas de tir etait nul sincerement je n en suis pas sur du tout: il n etait pas si mal refexion faite :il y avait beaucoup de place pour extraire les gaz il manquait les tonnes d eau et les deflecteurs mais est ce bien l origine du pb ? il faut attendre le prochain tir et voir si tous les moteurs s allument.

    1. Vous avez tort, Niogret. Non, ce pas de tir était tout à fait inadapté à la poussée de la fusée. La démonstration a été faite.
      .
      La hauteur de la table de lancement ne suffit pas; il faut évidemment revoir la conception de tout ce qu’il y a en-dessous (et je ne doute pas que SpaceX le fera).

  7. oui d accord c est une fusee magnifique et il y a une mise au point a realiser mais pour un premier tir c est vraiment extra.

  8. Comme vous le laissez lire entre les lignes, quelque part, il y a une personne irresponsable qui a voulu ce lancement malgré un pas de tir non conforme. Si ce n’est pas Musk lui-même, il a dû passer un très mauvais quart d’heure.

    1. Rappelez-vous des déclarations d’Elon Musk peu avant le lancement. En résumé:
      1. Une explosion du lanceur est très probable.
      2. Pas grave, cela nous permettra de collecter des données utiles.
      3. Espérons seulement que cela ne détruira pas toute l’aire de lancement.

      On peut donc penser qu’il a pris des risques exagérés, en particulier la non-conformité du pas de tir, pour tenter de tenir un calendrier fondamentalement irréaliste!

      1. Attention, l’explosion n’est pas involontaire. La destruction résulte d’une décision, celle de ne pas prendre de risques avec une fusée (lanceur + vaisseau) hors de contrôle.
        .
        L’erreur d’Elon Musk est de ne pas avoir préparé de carneau et ce n’est pas une erreur négligeable car non seulement il a pollué plus que nécessaire mais il a maintenant les écologistes « sur le dos ». La FAA ne va pas laisser passer facilement.

  9. Artémis, Artémis, Artémis… Pourquoi tant de vaines dépenses?
    Sans vouloir être superstitieux, il y a eu d’autres Artémis dont le but étaient (officieusement), de dépenser l’argent du contribuable.

    1. « Vaines dépenses… »

      En rapport des buts fixés ?

      Je pense qu’il y a des rêves qui n’aboutissent à aucune réalité en rapport des vrais besoins humains, pour lesquels les dépenses sont vaines : stades géants où s’affrontent les équipes internationales, et à échelle bien plus petite, mais non moins ridicule, le parfait gazon des terrains d’entraînement de foot que payent les contribuables de notre petit pays, plus volontiers que les sommes accordées aux projets de l’EPFL dont les retombées permettent des progrès favorables à tous.

      Voyons aussi combien d’argent des impôts est dépensé « pour plaire au contribuable », sous la pression de certains partis : projets écologiques où, dans ce domaine, les essais ne se soucient pas des échecs coûteux, ni des répercussions sur grand nombre de petites entreprises privées. Nous pourrions discuter amplement de ce qui est désigné vain en rapport de ses idéaux occasionnant « d’intelligentes dépenses… »

    2. Est-ce qu’Artémis ne contribue pas au développement de Starship ? C’est peut-être sous cet aspect que vous considérez les dépenses vaines, mon commentaire ci-dessus passe alors à côté des avis que vous avez exprimé, ne pas en tenir compte.

      1. Merci Dominic. Je suis tout à fait d’accord avec vous, pour votre premier commentaire et son rectificatif!

      2. Vous ne m’avez sans doute pas compris, et vous ne connaissez probablement pas l’histoire secrète des précédents projets Artémis. Il arrive que des entreprises soient de mauvaise volonté et ne cherchent pas à aboutir. Ce fût le cas de Alenia Spacio, primo contractor sur un précédent projet Artemis qui était incapable de donner des renseignements aux sous contractants car en réalité l’objectif n’était alors pas de produire les satellites commandés, mais de consommer des crédits. Une fois l’argent dépensé, cela s’est arrêté… avant de reprendre bien des années plus tard avec de nouveau crédits sous une autre forme. Dans le spacial, on n’a pas toujours les yeux dans les étoiles.
        Bon je ne sais pas s’il est autorisé de regarder sous le tapis.

      3. Pour exposer plus amplement moi point de vue, j’aimerai rappeler que sur un tel programme spatial, de nombreuses équipes travaillent en parallèle. A chaque étape, tout doit être pensé et spécifié en détail. La conformité à la spécification est une religion nécessaire dans le domaine spatial. Personne n’osera s’en éloigner ne fusse que d’une virgule que par nécessité, mais jamais sans une analyse approfondie de la situation après moult réunions. La décision d’effectuer le lancement sur un pas de tir non conforme est une gifle à toute l’équipe qui dans son dimensionnement avait estimé nécessaire d’installer un système de bouclier refroidit. Les conséquences étant prévisibles, les autres personnes s’étant investies par leur travail doivent considérer une telle decision comme irrespectueuse. Si le développement est un processus itératif parce que la panne liée à la complexité du prototype ou l’impossibilité de penser à tout le veut ainsi, le fait de mettre la mission en danger par le choix délibéré de la non conformité est inhabituel et ouvre de nombreuses questions.

  10. Merci pour cet article, comme d’habitude très bien documenté. Comment diable faites-vous pour rassembler une telle documentation en aussi peu de temps ?

    Le problème de l’énorme quantité d’énergie à évacuer au moment du décollage est réel mais il y en a un autre dont on n’a pas encore parlé bien que la NASA y fut confrontée dès les premiers départs de navettes spatiales. Il s’agit du bruit dont l’intensité est telle qu’il avait pu endommager des éléments fragiles de l’astronef, notamment les tuiles d’isolation thermique qui devaient protéger le vaisseau lors de sa rentrée dans l’atmosphère. C’est d’ailleurs la destruction partielle de ce bouclier thermique qui avait entraîné l’accident mortel survenu en 2003 lors de la mission STS-107. La NASA y avait alors remédié par des bacs d’eau remplis d’objets flottants autour du pas de tir.

  11. On peut se demander comment va se faire un atterrissage et décollage du starship sur la lune et sur mars car il faudra une aire en dur pour éviter des projections et un cratère dès l’atterrissage. De plus, comment aménager préalablement un telle aire sur la lune. Impossible de faire du béton sur place à priori….
    Même avec moins de moteurs sur le starship , il en reste assez pour creuser un sacré cratère.

    1. Non, on ne peut pas du tout se référer au décollage du Starship intégré depuis la Terre, pour revenir de la Lune. Cela n’a rien à voir.
      .
      Pour partir de la Terre, il faut s’arracher à la gravité terrestre. Pour cela on a absolument besoin d’un premier étage, le lanceur SuperHeavy.
      .
      Pour s’arracher à cette gravité et porter les ergols nécessaires à l’effort, le SuperHeavy non seulement pèse beaucoup plus lourd (masse beaucoup plus importante et gravité beaucoup plus forte) mais il doit utiliser au moins 30 moteurs Raptors.
      .
      Sur la Lune la gravité n’est que 1/6 de la gravité terrestre. Cela implique que non seulement le poids à emporter est plus léger mais qu’on a besoin de moins d’ergols et d’une poussée plus faible. En clair on n’aura pas besoin d’un premier étage et on n’aura pas besoin de 33 moteurs mais seulement de 6 moteurs (dont 3 sont adaptés pour le vide). La masse ne sera que de 1300 tonnes et donc, compte tenu de la gravité lunaire, le poids ne sera que de 220 tonnes (ergols compris). Alors que pour partir de la Terre la masse est de 5000 tonnes et le poids est de …5000 tonnes (25 fois plus que pour repartir de la Lune!).
      .
      Cela ne veut pas dire qu’il ne faudra pas, aussitôt que possible, préparer une palteforme d’atterrissage et de décollage (c’est prévu) mais on sait déjà que les dégâts causés au sol seront incomparables.

    2. M.C. et Monsieur Brisson ont en fait un peu raison tous les deux. Il est vrai en effet que la poussée des 3 Raptors version vide du Starship HLS ne sera pas du tout comparable à celle nécessaire pour arracher l’ensemble Super-Heavy/Starship de la Terre. Mais la préoccupation exprimée par M.C. n’est pas non plus totalement infondée. Sur la Lune, le Starship HLS ne disposera, comme il le relève, d’aucune aire d’atterrissage/décollage « en dur » et on sait que le sol lunaire est assez meuble. Or la masse du Starship HLS sera beaucoup plus importante que celle du LM du programme Apollo. La masse totale du premier devrait être de l’ordre de 1320 tonnes, permettant de déposer sur la Lune une charge utile de quelque 100 tonnes (et de ramener une masse identique en orbite ensuite). Alors que la masse totale du LM n’était que de 15 tonnes environ (10 tonnes pour le module de descente et 5 tonnes pour le module de remontée). Par ailleurs, le module de remontée utilisait la partie supérieure du module de descente comme aire de lancement et non directement le sol lunaire. Est-ce que le sol lunaire supportera la masse beaucoup plus imposante du Starship HLS, et cela à la fois au moment de l’atterrissage puis au redécollage direct? C’est une question que l’on peut en effet légitimement poser (surtout que l’on vient de voir que SpaceX a une certaine tendance à évacuer un peu légèrement ce genre de considérations!).

      1. Merci d’avoir clarifié mon propos, je suis bien évidemment au courant que ce n’est pas tout l’ensemble qui va sur la lune et seulement le starship et que la gravité et bien plus faible !!!
        Cependant comme Pierre-André Haldi l’a bien mentionné, on n’est plus du tout dans les mêmes ordres de masse et poussées que pour le LEM. C’est là que la question et les problèmes se posent pour poser et refaire décoller le starship ( 1320 tonnes contre 5 tonnes pour le LEM) sur une surface non solide et préparée pour cela. Et empêcher le starship de basculer si la surface meuble se retrouve inclinée du fait du souffle des moteurs…
        Je n’ai encore rien trouvé sur le sujet.

        1. La masse à faire repartir de la Lune a été prise pour 1320 tonnes par facilité de raisonnement puisque cela correspond à une masse vide et à un vaisseau plein d’ergols. En fait ce ne sera pas le cas (et je m’excuse de mon raisonnement simpliste dans mon commentaire précédent).
          .
          La raison en est que (1) il n’est pas prévu de refaire le plein sur la Lune, où il n’y a aucun dépôt d’ergols; (2) une bonne partie des 1200 tonnes d’ergols (le « plein ») au départ de l’orbite terrestre aura été dépensée pour atterrir sur la Lune; (3) la masse d’énergie nécessaire pour repartir de la Lune sera d’autant plus faible que le vaisseau n’aura pas à emporter avec lui la masse d’ergols utilisée pour la descente.
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          Il faudra seulement que le Starship SLS dispose de suffisamment d’énergie pour se reposer à la surface de la Terre, après avoir redéposer ses passagers dans le Lunar Gateway où viendra les chercher le SLS avec sa capsule qui seule reviendra sur Terre.
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          Comme la masse sèche du Starship SLS n’est que de 120 tonnes (on peut y ajouter quelques tonnes sans problème, mettons jusqu’à atteindre prés de 170 tonnes, grand maximum). La masse d’ergols nécessaires pour décoller de la Lune, faire les manœuvres en orbite et repartir se poser sur Terre, ne peut pas dépasser quelques 300 tonnes (le vaisseau s’allège de plus en plus au fur et à mesure qu’il consomme de l’énergie). Si on a ainsi 500 tonnes (masse) à faire repartir de la Lune (et c’est vraiment un grand maximum), cela revient à un poids total de moins de 100 tonnes (n’oubliez pas que la gravité lunaire est égale à 1/6ème de celle de la Terre!).
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          Le moment le plus difficile sera donc l’atterrissage sur la Lune mais on aura déjà dépensé beaucoup d’ergols avant d’obtenir un contact du jet de propulsion avec le sol. S’il faut 300 tonnes d’ergols pour atterrir sur la Lune, il en faudra juste un peu plus de 100 pour en repartir.
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          L’impact au sol lunaire sera ainsi réduit considérablement. Certes le premier atterrissage pourrait être « sportif ». Mais j’imagine qu’avant le premier atterrissage on fera une préparation robotique et on connaîtra exactement la résistance du sol à l’endroit de l’atterrissage. Donc, ne dramatisons pas!

          1. On est bien d’accord que la masse du Starship HLS (et non pas « SLS »!) arrivant sur la Lune ne sera pas celle d’un Starship avec le plein d’ergols, mais elle restera de l’ordre de 35 fois (!) plus élevée que celle du seul engin habité qui se soit à ce jour posé sur (et ait ensuite redécollé de) la Lune, à savoir le LM; ça fait quand même une sacrée différence! Par ailleurs, la base de départ, comme rappelé dans mon précédent commentaire, sera dans le cas du Starship le sol lunaire directement et pas la plateforme d’un étage de descente. Enfin (et peut-être surtout), la stabilité à l’atterrissage d’un engin aussi massif et allongé que le Starship est beaucoup plus délicate à assurer que ne l’était celle du LM, beaucoup plus « trapu ». Quid si le sol se dérobe de façon inégale sous les pieds du Starship à l’atterrissage sur la Lune? Pourra-t-il encore repartir dans ces conditions? Je voulais juste souligner que les préoccupations exprimées par M.C. ne sont en tout cas pas stupides et à rejeter d’un revers de main. L’échec du 20 avril et ses potentielles conséquences montrent d’ailleurs que SpaceX devrait peut-être prendre un peu plus en compte les réserves exprimées par certains sur plusieurs aspects de la conception du « système Starship ».

          2. D’accord; bien sûr, Starship HLS au lieu de Starship SLS. C’est un lapsus et merci de l’avoir remarqué.
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            Pour le reste, ce que je voulais dire c’est que la masse qu’il s’agira de poser puis de faire redécoller de la Lune est beaucoup plus faible que celle qui a si mal décollé de la Terre ce 20 avril. Espérons que le mauvais spectacle offert le 20 avril servira de leçon à une meilleure préparation.
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            Il faut penser choix du site d’atterrissage et préparation du sol. Dès cette année, 2023, une mission américaine doit aller explorer le « Pont de Guerlache », une petite zone de 10 km2 très bien située au Pôle Sud de la Lune, où la NASA envisage de faire se poser la première misson habitée. Il ne faut pas désespérer ni sous-estimer la capacité qu’on les personnes à apprendre de leurs « semi-échecs » (surtout si ce sont eux qui sont en risque), d’autant qu’ils y seront poussés par leurs partenaires (NASA) et leurs concurrents (dont surtout Blue Origin qui n’a pas « digéré » que la NASA lui ait préféré SpaceX.

          3. Vous écrivez  » Mais j’imagine qu’avant le premier atterrissage on fera une préparation robotique et on connaîtra exactement la résistance du sol à l’endroit de l’atterrissage.  »

            Si cela doit être fait, il faut bien 5 à 10 ans pour mettre au point un tel robot qui puisse se poser sur la lune et réaliser ce « terrassement ». Avec quel lanceur, descendeur ?
            Quelle technologie pour « durcir » le sol et permettre au starship de bien rester à la verticale ?
            Je ne voit pas une telle solution mise ne œuvre en mois de 6 ans minimum, sans compter le coût d’un tel système.

          4. La reconnaissance robotique est bien sûr déjà prévue. C’est la mission VIPER qui doit partir cette année.
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            Par ailleurs, il ne faut pas préjuger de la connaissance géologique du site lunaire ou l’on va atterrir.
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            La Lune n’est pas qu’une boule de poussière. Il y a eu des épanchements volcaniques, il y a des affleurements rocheux. Il y a des pentes, des tables, des creux. Le terrain actuellement visé est une crête entre deux cratères.
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            Si un terrassement est nécessaire, on le fera et dans ce cas la date d’atterrissage sera reportée. Mais de grâce, attendez avant de condamner ou de dire que c’est impossible. Nous sommes dans un processus. Il reste des inconnus mais le pire n’est pas certain.

          5. « Pour le reste, ce que je voulais dire c’est que la masse qu’il s’agira de poser puis de faire redécoller de la Lune est beaucoup plus faible que celle qui a si mal décollé de la Terre ce 20 avril. ». Personne ne dit le contraire, je l’ai aussi relevé, … mais, encore une fois, cette masse reste néanmoins BEAUCOUP plus grande que celle du seul engin habité qui ait amené des astronautes sur la Lune jusqu’ici. Bien sûr aussi qu’il sera indispensable de faire tester auparavant par des sondes automatiques la qualité du sol au lieu prévu pour l’atterrissage. Mais on ne pourra jamais vérifier à l’avance la consistance du terrain à l’endroit précis où les pieds du Starship s’y poseront; une mauvaise surprise restera donc toujours possible. Le terrain avait aussi été en principe bien balisé pour Apollo XI, mais un des pieds du LM a quand même failli se poser dans un petit cratère qui aurait pu déstabiliser l’engin sans l’habileté et le sang-froid de Neil Armstrong. Surtout, encore une fois, que le Starship HLS reste un engin très lourd, et sa stabilité plus aléatoire que celle du LM de par sa forme allongée (quiconque a essayé de faire tenir un crayon à la verticale sur son doigt peut se rendre compte de la difficulté de l’exercice 🙂 !). Tout cela ne signifie pas pour autant que le Starship HLS ne pourra forcément pas remplir la mission qui lui est assignée, mais par contre on peut là encore douter qu’il sera à même de le faire dans les délais (et les coûts!) annoncés, qui paraissent extrêmement optimistes!

          6. Aucun engin fait de la main de l’homme ne s’était posé sur le site d’Apollo XI. Dans le cas du premier atterrissage sur la Lune du Starship HLS, on peut penser qu’on aura fait une reconnaissance minutieuse du terrain (c’est d’ailleurs prévu avec VIPER, dont la fonction première est la recherche de glace d’eau par radar).
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            On ne réduira pas l’incertitude sur la résistance du sol à zéro mais si déjà le premier Starship HLS (robotisé) se pose sur la Lune sans se fracasser, on aura fait un très grand pas. Pour ce qui est de la comparaison avec le crayon (pour la stabilité), n’oublions pas que la masse la plus importante qui se posera se trouvera vers le bas où seront concentrés les moteurs et le reste d’ergols dans les réservoirs (c’est mieux que le contraire).

  12. c est l epaisseur des poussieres qui importe sur le lieu d alunissage: si quelques metres c est parfait si c est quelques dizaines de metres alors non possible.

  13. Merci M. Brisson, pour vos analyses techniques. Ce qui semble clair est que SpaceX va devoir passer plus rapidement en simulation informatique de mécaniques des fluides et de risques de défaillances des moteurs dans le design et validation par des modules par tests pratiques afin d’augmenter les les chances de succès à court terme.

  14. Bonjour Monsieur
    Pour les missions Martiennes de la fin du siecle Starship sera trop petite si l on prevoit d assembler le vaisseau spatial au sol au moins en partie avant de le placer en orbite et de terminer son equipement:si l on envisage un trafic intense entre mars et la terre les vaisseaux seront de grande taille. Et donc le lanceur pesera au bas mot 10000 tonnes et devra etre capable de placer en orbite basse des charges de l ordre de 300 tonnes de facon a reduire le nombre de decollages et donc les couts.

    1. Cher Monsieur, je pense que nous avons d’autres soucis pour le moment que d’envisager les vols de la fin du siècle!
      Je ne veux pas entrer dans des considérations qui sont aujourd’hui de la science-fiction pure. De toute façon je doute que le trafic soit jamais intense. Il y a la durée du voyage et les doses de radiations reçues à prendre en compte.

  15. certes mais le fin du siecle ce sera dans deux generations:nous avons eu la generation Apollo puis la generation starship et la troisieme generation va preparer ce dont nous parlons ci dessus. Nous y sommes presque! Les eleves ingenieurs sont en formation!

  16. Et puis ce la correspond a la vision de Elon Musk et a vos ecrits de 2017 « sur Mars nous avons tout » la duree du voyage sera tres ecourtee par la propulsion nucleaire,et la protection contre les radiations sera assuree par des boucliers c est pour cela que les vaisseaux seront plus lourds; en effet si starship ne sert qu a realiser quelques voyages ponctuels cela ne vaut pas la peine et pas le cout. Le but c est la colonisation de Mars.

  17. Bonjour Monsieur
    En Europe le projet protein vient d etre lance :lanceur lourd recuperable 10000 t : ce nest pas de la science fiction. Impossible de ne pas y penser des maintenant.
    Tres cordialement

  18. quand je disais 10000 tonnes je crois que je suis dans l erreur: ce serait plutot 15000 !!! tout compris de quoi donner des frissons a Elon Musk !

    1. L’Europe a beaucoup de projets mais pour le moment je constate qu’il n’y en a pas beaucoup qui ont pu voir le jour. SUSIE annoncé bruyamment l’an dernier s’est avéré être un produit d’appel ou de communication; Il n’y a plus d’Ariane-5 « en stock » et Ariane-6 n’a toujours pas volé. Alors le projet PROTEIN est certainement intéressant mais attendons le début du commencement de sa réalisation.

  19. oui helas nous sommes un peu stoppes! structures lourdes decisions lentes : nous faisons de tres belles fusees a5 et a6 mais d un seul coup depassees par la creativite de Elon Musk et Space x.
    D un cote du entierement recuperable en acier et carburant « classique » de l autre cote du non recuperable en titane et hydrogene liquide !

  20. Pour lancer ces mega fusees de fin de siecle l ALTIPLANO pourrait etre un bon astroport de part son faible eloignement de l equateur , son altitude proche de 4000 metres ,et son aspect desertique ?

  21. Bonjour Monsieur
    l ajout sur starship d un blindage de 7cm aluminium plus 7cm d eau plus 7cm de polyethylene ferait passer son poids de 1200 tonnes a environ 4000 tonnes pour une protection de environ 60 pr cent peut etre un peu plus : avec la poussee de la fusee ca devrait passer ?

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À propos de ce blog

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l’Association Planète Mars (France), économiste de formation (University of Virginia), ancien banquier d’entreprises de profession, planétologue depuis toujours

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