KENNEDY SPACE CENTER, Floride.—L’agence spatiale américaine a cherché samedi à lancer une fusée en grande partie bricolée à partir de la navette spatiale, qui elle-même a été conçue et construite il y a plus de quatre décennies.
Comme la navette spatiale a souvent été retardée en raison de problèmes techniques, il n’est donc pas surprenant que le premier lancement de la fusée Space Launch System de la NASA ait été annulé quelques heures avant l’ouverture de sa fenêtre de lancement. Le clou du spectacle était une ligne de 8 pouces de diamètre transportant de l’hydrogène liquide dans la fusée. Il a provoqué une fuite persistante à l’entrée, connue sous le nom de déconnexion rapide, menant à bord du véhicule.
Vaillamment, l’équipe de lancement du Kennedy Space Center a tenté à trois reprises de colmater la fuite, en vain. Enfin, à 11 h 17 HE, des heures de retard sur leur calendrier pour alimenter la fusée, le directeur du lancement Charlie Blackwell-Thompson a mis un terme.
Ce qui vient ensuite dépend de ce que les ingénieurs et les techniciens trouveront lundi lorsqu’ils inspecteront le véhicule sur la rampe de lancement. Si l’équipe de lancement décide qu’elle peut remplacer le matériel de déconnexion rapide au pad, il peut être possible d’effectuer un test de ravitaillement partiel pour déterminer l’intégrité du correctif. Cela peut permettre à la NASA de garder le véhicule sur la plateforme avant le prochain lancement. Alternativement, les ingénieurs peuvent décider que les réparations sont mieux effectuées à l’intérieur du bâtiment d’assemblage de véhicules et faire rouler la fusée à l’intérieur.
En raison de la dynamique orbitale de la mission Artemis I de faire voler un vaisseau spatial Orion sans équipage vers la Lune, la NASA aura ensuite l’occasion de lancer du 19 septembre au 4 octobre. Cependant, la création de cette fenêtre nécessiterait de fixer la fusée au pad, et puis obtenir une dérogation de l’US Space Force, qui exploite la gamme de lancement le long de la côte de la Floride.
Le problème est le système de terminaison de vol, qui est alimenté indépendamment de la fusée, avec des batteries d’une durée de 25 jours. La NASA devrait étendre cette capacité de batterie à environ 40 jours. L’agence spatiale devrait avoir bientôt ces discussions avec les responsables de la gamme.
Si la fusée est ramenée au bâtiment d’assemblage du véhicule, ce qui serait nécessaire pour entretenir le système de terminaison de vol ou effectuer plus que des travaux superficiels sur la rampe de lancement, la NASA a une autre opportunité de lancement d’Artemis I du 17 octobre au 31 octobre.
Un tout petit élément
La navette spatiale était un véhicule extrêmement complexe, mêlant l’utilisation de propulseurs à fusée solide – qui s’apparentent à des pétards très, très puissants – avec des moteurs principaux de construction exquise alimentés par la combustion d’un propulseur à hydrogène liquide et d’oxygène liquide pour servir de oxydant.
Au cours de sa durée de vie, en raison de cette complexité, la navette a en moyenne frotté près d’une fois à chaque tentative de lancement. Certains vols de navette ont été nettoyés jusqu’à cinq fois avant de finalement décoller. Pour les contrôleurs de lancement, il n’a jamais été vraiment plus facile de gérer le processus complexe de ravitaillement en carburant de la navette spatiale, et l’hydrogène était souvent le coupable.
L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans l’univers, mais c’est aussi le plus léger. Il faut 600 sextillon atomes d’hydrogène pour atteindre la masse d’un seul gramme. Parce qu’il est si petit, l’hydrogène peut se faufiler à travers le plus petit des espaces. Ce n’est pas un si grand problème à des températures et pressions ambiantes, mais à des températures super froides et à des pressions élevées, l’hydrogène s’échappe facilement de toute ouverture disponible.
Pour maintenir les réservoirs de carburant d’une fusée remplis, les lignes de propulseur provenant des systèmes au sol doivent rester attachées au propulseur jusqu’au moment même du lancement. Dans la dernière seconde, les “déconnexions rapides” à la fin de ces lignes se détachent de la fusée. La difficulté est que, pour être à l’abri des défaillances lors de la déconnexion de la fusée, cet équipement ne peut pas être suffisamment boulonné pour empêcher entièrement le passage des atomes d’hydrogène – il est extrêmement difficile de sceller ces connexions sous haute pression et à basse température. .
La NASA a donc une tolérance pour une petite quantité de fuite d’hydrogène. Cependant, tout ce qui dépasse une concentration d’hydrogène de 4 % dans la zone de purge près de la déconnexion rapide est considéré comme un risque d’inflammabilité. “Nous nous en voyions deux ou trois fois plus”, a déclaré Mike Sarafin, responsable de la mission Artemis I de la NASA, à propos de la fuite d’hydrogène de samedi. “Il était assez clair que nous n’allions pas pouvoir nous en sortir. Chaque fois que nous avons vu une fuite, elle dépassait assez rapidement nos limites d’inflammabilité.”
Deux fois, les contrôleurs de lancement ont arrêté le flux d’hydrogène dans le véhicule, dans l’espoir que la déconnexion rapide se réchaufferait un peu. Ils espéraient que, lorsqu’ils redémarreraient lentement l’hydrogène cryogénique à bord de la fusée, la déconnexion rapide trouverait un ajustement plus serré avec le booster. Il n’a pas. Une autre fois, ils ont essayé d’appliquer une pression importante pour remettre en place la déconnexion rapide.
Les responsables de la NASA évaluent toujours la cause de la fuite, mais ils pensent que cela pourrait être dû à l’ouverture d’une valve errante. Cela s’est produit pendant le processus de refroidissement de la fusée avant le chargement d’hydrogène liquide. Au milieu d’une séquence d’environ une douzaine de commandes envoyées à la fusée, une commande a été envoyée à une mauvaise vanne à ouvrir. Cela a été rectifié en 3 ou 4 secondes, a déclaré Sarafin. Cependant, pendant ce temps, la ligne d’hydrogène qui développerait une déconnexion rapide problématique a été brièvement surpressurisée.
S’en remettre aux experts
Alors pourquoi la NASA utilise-t-elle l’hydrogène liquide comme carburant pour ses fusées, s’il est si difficile à utiliser et s’il existe des alternatives plus faciles à manipuler comme le méthane ou le kérosène ? L’une des raisons est que l’hydrogène est un carburant très efficace, ce qui signifie qu’il offre une meilleure “consommation d’essence” lorsqu’il est utilisé dans des moteurs de fusée. Cependant, la vraie réponse est que le Congrès a demandé à la NASA de continuer à utiliser les moteurs principaux de la navette spatiale dans le cadre du programme de fusées SLS.
En 2010, lorsque le Congrès a rédigé le projet de loi d’autorisation de la NASA qui a conduit à la création du système de lancement spatial, il a ordonné à l’agence “d’utiliser les contrats, les investissements, la main-d’œuvre, la base industrielle et les capacités existants de la navette spatiale et des projets Orion et Ares 1 , y compris … les systèmes de propulsion existants aux États-Unis, y compris les moteurs à carburant liquide, les réservoirs externes ou les capacités liées aux réservoirs, et les moteurs à fusée solide.”
Lors d’une conférence de presse samedi, Ars a demandé à l’administrateur de la NASA, Bill Nelson, si c’était la bonne décision pour la NASA de continuer à travailler avec l’hydrogène après l’expérience de l’agence avec la navette spatiale. En 2010, Nelson était un sénateur américain de Floride et chef de file du projet de loi sur l’autorisation spatiale aux côtés de la sénatrice américaine Kay Bailey Hutchison, du Texas. “Nous nous sommes reportés aux experts”, a déclaré Nelson.
Nelson voulait dire par là que le Sénat travaillait aux côtés de certains responsables de la NASA et de l’industrie pour concevoir la fusée SLS. Ces responsables de l’industrie, qui continueraient à remporter des contrats lucratifs de la NASA pour leur travail sur le matériel lié à la navette, n’étaient que trop heureux de soutenir la nouvelle conception de la fusée.
Parmi les opposants à l’idée figurait Lori Garver, qui était à l’époque administratrice adjointe de la NASA. Elle a déclaré que la décision d’utiliser des composants de la navette spatiale pour la fusée de prochaine génération de l’agence semblait être une idée terrible, compte tenu des défis liés au travail avec l’hydrogène démontrés au cours des trois décennies précédentes.
“Ils ont pris des programmes capricieux et coûteux qui ne pouvaient pas voler très souvent, les ont empilés différemment et ont dit maintenant, tout d’un coup, que ça allait être bon marché et facile”, a-t-elle déclaré à Ars en août. “Oui, nous les avons déjà pilotés auparavant, mais ils se sont avérés problématiques et difficiles. C’est l’une des choses qui m’a bouleversé. Qu’est-ce que cela allait changer? Je l’attribue à ce genre de réflexion de groupe, les entrepreneurs et le cornet de glace qui se lèche.”
Maintenant, la NASA est confrontée au défi de gérer ce matériel capricieux grâce à plus d’inspections et de tests après tant d’années déjà. L’étage central de la fusée, fabriqué par Boeing, a été expédié de son usine de Louisiane il y a plus de deux ans et demi. Il a subi près d’un an de tests dans le Mississippi avant d’arriver au Kennedy Space Center en avril 2021. Depuis lors, la NASA et ses sous-traitants assemblent la fusée complète et la testent sur la rampe de lancement.
En effet, la tentative de “lancement” de samedi était la sixième fois que la NASA tentait d’alimenter complètement les premier et deuxième étages de la fusée, puis d’approfondir le compte à rebours. À ce jour, il n’a réussi aucun de ces tests de ravitaillement, appelés répétitions en tenue humide. Samedi, l’énorme réservoir d’hydrogène liquide de l’étage central, d’une capacité de plus de 500 000 gallons, n’était rempli qu’à 11 % lorsque le gommage a été appelé.
Peut-être que la septième fois sera un charme.
