Elon Musk did it !

Mardi à 21h45, comme prévu, le Falcon Heavy de Space X a fait un départ de la Terre (presque) « sans faute ». La réussite de ce test qui était moins qu’évidente, prouve que l’audace d’Elon Musk est fondée sur le sérieux d’une maîtrise technologique sans faille. Les concurrents, dont l’ESA toujours très critique, ne peuvent que se rendre à l’évidence, ils sont largement distancés et le public qui veut l’aventure martienne peut maintenant raisonnablement espérer.

La plus belle photo de cet exploit est sans doute celle capturée à l’écran et placée en « image à la une », qui montre le retour simultané des deux « side-boosters » (fusées latérales) du « core-booster » (fusée centrale) sur le site de lancement des fusées Saturn V du programme Apollo, à Cap Canaveral. Un problème technique sur la barge en mer où devait se poser le core-booster a empêché de voir ce troisième élément de propulsion se re-poser* mais cela n’entame en rien la satisfaction du succès. La récupération des lanceurs « marche » et le vaisseau spatial est en route vers l’orbite martienne avec à son bord la voiture personnelle d’Elon Musk car, compte tenu des risques d’échec (évalués par lui-même à 50/50) il n’a pas voulu vendre la montée en orbite à qui que ce soit.

*On a appris plus tard que cet élément avait “raté”  la barge d’une centaine de mètres et avait donc sombré dans l’océan.

Au-delà de ce côté spectaculaire, ce qui était le plus risqué dans ce test et qui n’avait jamais été tenté, était de faire fonctionner ensemble les 27 moteurs (« merlin ») du 1er étage. 27 moteurs en l’occurrence c’est trois fois neuf, c’est-à-dire trois lanceurs de la génération précédente, Falcon 9, fonctionnant côte à côte. Et ce n’est pas une simple addition mais un problème de coordination des combustions, de plomberie pour une alimentation régulière, de maîtrise des vibrations et de maîtrise des forces de propulsion (imaginez les attaches des boosters latéraux au booster central et le moment où les deux boosters latéraux doivent se désolidariser du booster central !).

Falcon Heavy qui pèse au départ 1400 tonnes, pourra, avec une poussée de 2500 tonnes, mettre 64 tonnes en orbite basse terrestre (LEO). C’est trois fois la capacité de lancement d’Ariane V de l’ESA (20 tonnes) et plus de deux fois la fusée la plus puissante jusqu’à aujourd’hui, celle de l’armée américaine, Delta IV Heavy (28,8 tonnes), c’est moitié moins que celle de Saturn V, la fusée du programme Apollo qui a permis l’aventure lunaire (dernier vol en 1973 !). Mais maintenant qu’Elon Musk a réussi son lancement de Falcon Heavy, il va s’attaquer au BFR (big Falcon Rocket) qui pourra largement concurrencer Saturn V.

Franchement, les opérations commerciales ne nécessitent pas une telle capacité de lancement. C’est un peu pour cela que la capacité de la fusée Ariane n’a pas augmenté avec Ariane VI par rapport à Ariane V, l’Europe (ESA) préférant pouvoir lancer souvent pour répondre rapidement à la demande des clients, plutôt que gros et lourd. Ceci dit il y a de temps en temps des lancements lourds et de toute façon SpaceX continuera à produire le Falcon 9 qui du fait de la modularité de sa conception, n’est qu’une fraction de Falcon Heavy et utilise les mêmes moteurs. La différence, et elle est de taille, c’est que l’exploration par vols habités était impossible sans lanceurs lourds et l’on sait que tout ce que fait Elon Musk, il le fait en perspective d’aller un jour sur Mars, aussitôt que possible (vols d’essai en 2022 et vols réel en 2024).

L’aventure des vols habités vers Mars a bel et bien commencé ce soir, que le gouvernement américain le veuille ou non, que le projet SLS de la NASA qui traine depuis des années aboutisse ou non* et que les Européens y restent indifférents (après tout, Mars comme le Canada jadis, ce n’est pour « l’establishment » européens que « quelques arpents de glace »). Bravo Elon!

*Robert Zubrin, fondateur de la Mars Society, rapporte qu’il y a sept ans la Commission Augustine qui préparait le programme spatial de l’administration Obama avait dit que le programme de son prédécesseur (pour aller sur la Lune) devait être annulé (ce qu’il fut!) parce que le développement du lanceur lourd nécessiterait  12 ans et coûterait 36 milliards de dollars! 

Image à la Une: retour sur Terre des deux booster latéraux de Falcon Heavy (crédit SpaceX)

Image ci-dessous: Les 27 moteurs Merlin de Falcon Heavy (crédit SpaceX)

Dernières nouvelles, le 8 février :

Le corps central du lanceur s’est écrasé à la surface de l’océan à 500 km/h. La dernière mise à feu, pour le freinage final, n’a pas fonctionné. Il y a quelques dégâts sur la barge d’atterrissage qui se trouvait à seulement environ 300 mètres.

Starman, le passager de la décapotable Tesla rouge cerise d’Elon Musk, est parti pour l’orbite martienne après la seconde mise à feu du second étage. En fait il ira beaucoup plus loin, presque jusqu’à l’orbite de Cérès au centre de la Ceinture d’astéroïdes. Il redescendra ensuite en dessous de l’orbite terrestre.

Sur son site, SpaceX annonce non seulement la capacité de placement de masse en LEO (64 tonnes) mais également la capacité de dépose en  surface de Mars (16,8 tonnes). Avec une telle masse et plusieurs lancements, on peut déjà envisager une mission habitée sur Mars. Si vous voulez expédier votre propre voiture sur Mars…en payant le transport, je suis certain qu’Elon Musk sera ravi de vous offrir ses services (mais vous pouvez aussi financer l’envoi d’objets plus intéressants, par exemple quelques rovers d’exploration chargés d’instruments d’observation et d’analyse).

 

Pierre Brisson

Pierre Brisson

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

9 réponses à “Elon Musk did it !

  1. Bonjour Pierre,

    “BRAVO !!!” à Elon Musk et à tous les gens compétents dont il a su s’entourer.
    Mes félicitation également pour cet article sur le succès du 1er FH, le premier que je lis sur le WEB 😉
    J’apporte juste une petite précision, il semble que le corps centrale n’ai pas réussi sont atterrissage et ai subit une “unexpected rapid disassembly” pour reprendre une expression de ce cher Elon.

    Je rebondi enfin sur un des sujet de l’article. Le fait de faire fonctionner simultanément 27 moteurs Merlin est probablement le point le plus critique que SpaceX à résolu. Les russes n’ont jamais réussi à faire fonctionner leur N1 et les 30 moteurs de son premier étage.
    Cela permet d’envisager plus sereinement la réalisation du BFR et de ses 31 moteurs Raptor.

    1. Merci Xavier. Effectivement le corps central de propulsion du premier étage a “raté” la barge où il devait se poser. Je viens d’ajouter une ligne complémentaire dans mon texte d’hier soir. Je l’avais écrit alors qu’on ne connaissait pas encore ce “détail”. Ce qui est important de noter c’est que, malgré tout, la quasi totalité de la descente de ce booster s’est bien passée.
      Pour le reste vous avez raison de souligner que la prouesse technique la plus remarquable est d’avoir fait fonctionner ensemble les 27 moteurs et qu’on peut donc envisager la forte probabilité de réussir la suite, c’est à dire le fonctionnement, ensemble, des 31 moteurs du BFR.

  2. Fantastiques images et exploit de Space X, qui, pour un “vieux de la vieille“ comme moi (!), ont rappelé les plus grandes heures de l’astronautique (en particulier les lancements d’Apollo 17 ou de la navette spatiale auxquels j’ai eu la chance d’assister en direct au KSC). Le retour à la base des deux fusées latérales était particulièrement spectaculaire et donnait l’impression de visionner un film de science-fiction hollywoodien! Et pourtant, le pari n’était de loin pas gagné d’avance, comme Elon Musk l’a rappelé lui-même la veille du lancement.
    A ce propos, si le fonctionnement de 27 moteurs en “premier étage“ était effectivement un défi, la comparaison avec la N1 soviétique, si elle vient immédiatement à l’esprit, n’est pas vraiment pertinente en la circonstance. En effet, en analyse probabiliste de sécurité/fiabilité 3×9 ne sont pas forcément égal à 27! Falcon Heavy est en fait la juxtaposition de 3 Falcon 9, un lanceur déjà bien éprouvé, ce qui réduit en particulier les probabilités de certaines défaillances de cause commune – toujours très pénalisantes en matière de fiabilité et par ailleurs difficiles à quantifier – par rapport à un lanceur mono-corps à 27 moteurs. La comparaison devrait plutôt se faire avec le lanceur Soyouz avec ses 4 corps latéraux à 4 moteurs entourant un corps central également à 4 moteurs, lanceur extrêmement fiable, avec plus de 1700 missions réussies.
    C’est plutôt la future BFR qui devrait être comparée à la N1. Et là, on peut se demander si le concept mono-corps choisi par Space X n’est pas une grosse prise de risque. Pour reprendre l’exemple précédent, l’astronautique soviétique a été de succès en succès avec le “concept Soyouz“, mais a connu des échecs (4) retentissants et catastrophiques avec une conception mono-corps à 30 moteurs.
    Espérons néanmoins que le test pratiquement parfait réussi hier par Space X soit de bonne augure pour une concrétisation relativement rapide du “rêve martien“ d’Elon Musk (et de beaucoup d’ente nous)!

    1. Bonsoir Mr HALDI,

      Votre remarque est judicieuse. La Falcon Heavy est la juxtaposition de trois corps de Falcon 9 qui commencent a être bien éprouvés. Cependant, chaque corps génère des vibrations qui communiquées à l’ensemble peuvent créer des modes de résonance potentiellement catastrophiques. Ces phénomènes sont modélisables mais le modèle obtenu est si complexe que sa simulation devient vite impossible sans faire des simplifications. Et si on simplifie le modèle, on s’éloigne de la réalité.
      Tout cela pour dire que lancer le FH n’était pas gagné d’avance.

      La comparaison avec le Soyouz ne me semble pas plus pertinente car les quatre moteurs de chaque élément du fagot partagent les même turbopompes. Du coup, c’est plus un moteur multi-chambres que quatre moteurs distincts.

      Pour revenir au BFR, le problème sera d’éviter que les vibrations d’un moteur ne fassent “trop” résonner l’ensemble. Si cela ne détruit pas la structure, cela peut suffisamment perturber l’approvisionnement en ergols des moteurs pour faire échouer la mission. C’est, selon moi, une des conditions sine qua non.
      Pour revenir à la fiabilité de l’ensemble, je rappelle que le Falcon 9 est sensé pouvoir réussir sa mission avec deux moteurs en panne sur les 9. Si on extrapole aux 31 moteurs de BFR, ça fait 6 moteurs qui peuvent lâcher. Ça laisse tout de même un peu de marge de manœuvre.

      1. Merci M. Philippon pour la réponse à mon commentaire (qui était assez “condensé” je le reconnais, afin de ne pas être trop long).
        Vous avez raison en ce qui concerne de possibles modes de résonance. J’ai d’ailleurs bien rappelé dès le début de mon commentaire que le succès de ce lancement-test était loin d’être joué d’avance et qu’E. Musk en était bien conscient. Le patron de Space X avait d’ailleurs déclaré l’année dernière qu’il avait imaginé que la mise au point d’un lanceur consistant en la “simple” juxtaposition de trois Falcon 9 serait relativement facile, alors que finalement cela avait été pratiquement aussi difficile que de développer un tout nouveau lanceur “from scratch”.
        Juste aussi votre précision sur les moteurs du Soyouz, mais il n’en reste pas moins que l’approche est “multi-corps”, avec des corps bien éprouvés, ce qui rend la conception du “système” plus proche de la Falcon Heavy que de la N1.
        Enfin, je pense que la “latitude” de fonctionner avec 6 moteurs défaillants pour la BFR (nom qui dit d’ailleurs bien ce qu’il veut dire!) est assez théorique; en cas de “contagion pogo”, ou autre effet similaire, comme l’a montré la N1 l’issue a toutes les chances d’être fatale au lanceur.

        1. La réussite de ce lancement tient donc bien à la maîtrise des phénomènes de vibrations, résonance et effet pogo. Un lanceur à trois corps implique forcément une solidarité entre les corps.

        2. Ma remarque à propos des 6 moteurs défaillants n’était effectivement qu’une simple comparaison. Cela dit, si on prend un fiabilité théorique de 99% pour chaque moteur Raptor, on obtient seulement 73% de fiabilité pour l’ensemble à chaque décollage. On tombe même à 53% avec une fiabilité unitaire de 98%. Le risque d’avoir un moteur qui lâche n’est donc pas à négliger.

          1. Bonsoir Monsieur Philippon. J’ai également fait une évaluation de fiabilité détaillée de ce genre pour le BFR lors de sa première présentation par Elon Musk (42 moteurs à l’époque au premier étage, mono-corps!), que j’avais soumise à la Mars Society et dans laquelle j’exprimais mes doutes sur ce concept. En effet, soit la fiabilité du système “dégringole” rapidement avec le nombre de moteurs, soit la fiabilité demandée à chacun pour garder une fiabilité globale raisonnable devient proprement démentielle! Mais il est vrai que Musk paraît capable de faire des miracles, alors …

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