Après des décennies de rêves, un avion spatial commercial est presque prêt à voler
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L’avion spatial Dream Chaser de Sierra Space est presque prêt à quitter son usine.LOUISVILLE, Colorado — Le premier avion spatial Dream Chaser construit pour entrer en orbite commence à paraître à la hauteur. Ses ailes pliables et son fuselage sont recouverts de carreaux de céramique sur mesure pour protéger la structure composite du vaisseau spatial de la chaleur torride de la rentrée atmosphérique lors de son retour vers la Terre. Il est équipé de son train d’atterrissage et les techniciens s’affairent autour du véhicule pour y apporter la touche finale avant qu’il ne quitte l’usine.
À l’intérieur du vaisseau spatial, les ouvriers installent les derniers conduits du système de contrôle environnemental, qui rendront le compartiment pressurisé de Dream Chaser habitable pour les astronautes de la Station spatiale internationale. Le travail du Dream Chaser, du moins pour le moment, consiste à transporter des marchandises vers et depuis le complexe de recherche en orbite à environ 240 miles (385 kilomètres) au-dessus de la Terre. Il sera lancé au sommet d’une fusée conventionnelle, manœuvrera dans l’espace comme un satellite, puis atterrira sur une piste.
En face de l’atelier de production, Sierra Space a installé une salle de contrôle de mission, où les ingénieurs surveilleront et commanderont le vaisseau spatial lorsqu’il sera en orbite. Au bout du couloir, une maquette est en place pour permettre aux astronautes de s’entraîner à entrer dans le Dream Chaser et à emballer et déballer la cargaison pendant qu’elle est amarrée à la station.
C’était la scène lundi alors qu’Ars visitait Sierra Space à Louisville, Colorado, une banlieue au nord-ouest de Denver. Plusieurs centaines de travailleurs ont pris une courte pause pour écouter les félicitations des dirigeants de Sierra Space, une filiale issue de la société privée Sierra Nevada Corp. en 2021. En quelques semaines, l’avion spatial Dream Chaser, nommé « Tenacity » et portant le numéro de série DC -101, sera en route vers une installation de la NASA dans l’Ohio pour une batterie de tests visant à prouver qu’il peut survivre aux rigueurs des vols spatiaux.
Assemblage terminéIl manque encore quelques couvertures et tuiles dans le vaisseau spatial. Tom Vice, PDG de Sierra Space et ancien cadre de Northrop Grumman, a déclaré que les ingénieurs avaient intentionnellement laissé certains de ces composants hors de Dream Chaser pour sa prochaine série de tests.
“Nous avons presque tout terminé”, a déclaré Angie Wise, responsable de la sécurité de Sierra Space. "Nous terminons tous les panneaux de clôture. Nous le préparons essentiellement pour l’expédition. Nous avons vérifié le train d’atterrissage. Nous allons tout remettre en place, le ranger, puis le déplacer sur le support (de transport) et le sortir d’ici.
Dream Chaser est indéniablement un vaisseau spatial soigné, et son histoire est remarquable. Il s’appuie sur une vision de l’avenir des vols spatiaux qui remonte à l’aube de l’ère spatiale, combinant les éléments des fusées et des avions. La NASA étudie ou pilote des avions spatiaux presque continuellement depuis la création de l’agence, et l’armée est un grand fan des avions spatiaux depuis près de 60 ans. Virgin Galactic exploite un avion spatial suborbital pour les touristes spatiaux et les vols de recherche.
Sierra Space n’est donc pas à lui seul dans le domaine des avions spatiaux. Néanmoins, la société est la seule à persister dans une industrie qui a récemment donné la priorité aux vaisseaux spatiaux en forme de capsule ou aux conceptions originales comme la fusée Starship réutilisable de SpaceX. Dream Chaser sera le premier avion spatial commercial capable d’effectuer un vol orbital.
“Nous introduisons la première ligne spatiale révolutionnaire au monde”, a déclaré Vice. “Cela changera la façon dont nous voyageons de la Terre à l’espace et vice-versa.”
Sierra Space affirme que son Dream Chaser permettra à sa cargaison de revenir doucement sur Terre à une accélération maximale de 1,5 Gs. Ceci est utile pour les spécimens d’animaux et autres charges utiles sensibles. Dream Chaser fournira également des charges utiles plus proches des laboratoires qui analysent les résultats des expériences.
Dream Chaser fait environ un quart de la taille d’un orbiteur de navette spatiale, avec environ la moitié du volume habitable de la navette. Il mesure environ 9 mètres de long et a une envergure de 7 mètres. Ces ailes se replient, comme les ailes d’un avion de combat sur un porte-avions, pour s’insérer dans l’enveloppe de charge utile de sa fusée. Les premières missions Dream Chaser décolleront sur des fusées United Launch Alliance Vulcan depuis Cap Canaveral, en Floride, mais Sierra Space affirme que son avion spatial peut voler sur différents lanceurs.
Bien que l’avion spatial lui-même soit conçu pour un minimum de 15 vols, il comporte un module cargo supplémentaire qui n’est pas réutilisable. Cette nacelle cargo pressurisée, nommée « Shooting Star », est dotée de panneaux solaires qui se déploieront en orbite pour produire de l’énergie. Il est fixé à l’arrière du Dream Chaser et constituera le point de connexion entre l’avion spatial et la Station spatiale internationale.
Au total, Dream Chaser peut transporter jusqu’à 12 000 livres (5 500 kilogrammes) de marchandises jusqu’à la gare. La capacité de retour de l’avion spatial est d’environ 4 000 livres (1 850 kilogrammes), et le module cargo extensible Shooting Star, qui sera largué à la fin de la mission pour brûler dans l’atmosphère, peut éliminer plusieurs tonnes de déchets de la station spatiale. .
Des tests clés encore à venirLe prochain arrêt de Dream Chaser après avoir quitté l’usine de Sierra Space sera le centre de test Neil Armstrong de la NASA dans l’Ohio, anciennement connu sous le nom de Plum Brook Station. Le vaisseau spatial voyagera par la route depuis le Colorado, mais Sierra Space garde secrets son itinéraire et sa date d’expédition pour des raisons de sécurité. Wise a déclaré que le vaisseau spatial resterait au centre de test de l’Ohio pendant un à trois mois, en fonction du déroulement des tests.
Le module cargo jetable destiné au premier vol Dream Chaser vers la station spatiale a déjà quitté l’usine de Sierra Space pour l’Ohio. Une fois l’avion spatial Tenacity arrivé sur place, les équipes au sol connecteront les deux segments du cargo Dream Chaser et les feront passer par des tests intégrés. Ceux-ci comprendront des tests de vibration et acoustiques pour vérifier que le vaisseau spatial peut résister aux secousses et au bruit d’un lancement de fusée. Sierra Space placera également le vaisseau spatial dans une chambre à vide thermique géante.
“Nous allons le mettre sous vide et le soumettre aux températures extrêmes qu’il va connaître”, a déclaré Wise.
Ensuite, si tout se passe bien, le vaisseau spatial sera expédié au Kennedy Space Center de la NASA en Floride. Sierra Space indique que le premier vol Dream Chaser vers la station spatiale est actuellement prévu pour avril, mais que le calendrier comporte des risques. Le premier vol d’un nouveau vaisseau spatial est généralement sujet à des retards, et Sierra Space n’y est pas étranger.
Sierra Space placera son avion spatial sur le deuxième vol de la fusée Vulcan de United Launch Alliance, qui attend toujours son premier vol d’essai. L’équipe Dream Chaser surveillera de près le lancement par ULA de sa première fusée Vulcan, une mission désormais prévue pour décembre . La troisième incertitude du calendrier, a déclaré Wise, concerne le moment où la station spatiale disposera d’un port disponible pour recevoir Dream Chaser.
Illustration d’artiste de Dream Chaser en orbite avec son module cargo Shooting Star.Les ingénieurs de la NASA examinent les produits de données de Sierra Space, et les équipes du gouvernement et des entrepreneurs effectuent des tests conjoints pour garantir que Dream Chaser peut s’approcher en toute sécurité de la station spatiale, qui abrite sept personnes. Wise a déclaré que Sierra Space était dans la phase 3 du processus d’examen de sécurité en trois parties de la NASA.
“Nous venons de franchir une étape majeure au cours de laquelle nous et la NASA avons examiné tous les produits de commande de vol pour Dream Chaser et l’ISS”, a déclaré Vice. Il a déclaré à Ars qu’il ne s’attendait pas à des blocages dans les examens de la NASA alors que Sierra Space se rapprochait du lancement.
Lorsqu’il atteindra enfin son orbite, Dream Chaser franchira plusieurs portes techniques supplémentaires avant que la NASA ne donne le feu vert pour s’approcher de la station spatiale.
La NASA veut s’assurer que le vaisseau spatial peut garder le contrôle et répondre aux commandes d’urgence de l’équipage de la station spatiale. En supposant qu’il réponde à ces exigences, l’avion spatial volera sous la station et s’approchera par le bas, puis s’arrêtera à un peu plus de 30 pieds (10 mètres) du complexe, suffisamment près pour que le bras robotique canadien puisse l’atteindre et l’attraper. , et amarrez-le dans un port ouvert.
« Il va y avoir une série de défis. Nous sommes le premier vol d’un nouveau modèle de vaisseau spatial", a déclaré Jeff Davis, directeur principal du vol de Sierra Space pour le premier vol d’essai de Dream Chaser. "Je suis pleinement convaincu que United Launch Alliance nous amènera en toute sécurité dans un rayon de 200 milles marins. orbite, et ensuite notre vaisseau spatial doit faire son travail. »
Nous avons toute une série de démonstrations à faire", a déclaré Davis. “Le simple fait de savoir que l’ISS a des êtres humains à bord et que nous sommes un gros vaisseau spatial lourd qui s’approche d’eux représente une grande responsabilité.”
Après un séjour de 45 jours à la station spatiale, Dream Chaser retournera sur Terre, dans le but de retourner sur l’ancienne piste d’atterrissage de la navette spatiale en Floride. Un prototype du Dream Chaser a déjà testé les algorithmes d’approche et d’atterrissage autonomes de l’avion spatial lors d’un test de chute au-dessus de la Californie en 2017.
L’histoire du chasseur de rêves
Sierra Space et sa société mère, Sierra Nevada, poursuivent le concept d’avion spatial Dream Chaser depuis 15 ans. Avant cela, le programme était né d’une startup spatiale commerciale appelée SpaceDev, que Sierra Nevada a achetée en 2008. En remontant plus loin, la forme de Dream Chaser est basée sur la conception du corps de levage HL-20 développé par le centre de recherche de Langley de la NASA il y a plus de 30 ans.
Mais ce n’est pas toute l’histoire. L’origine de Dream Chaser remonte à l’Union soviétique , qui a lancé à plusieurs reprises dans l’espace un corps de levage nommé BOR-4 au début des années 1980. Il s’agissait d’un modèle réduit d’un avion spatial étudié par les Soviétiques depuis les années 1960 et d’un précurseur de la navette spatiale russe Bourane. Après l’un des vols d’essai du BOR-4, un avion militaire australien a pris des photos de l’avion spatial alors qu’il était récupéré dans l’océan Indien. Les Australiens ont partagé ces images avec les responsables du renseignement américain, qui se sont tournés vers la NASA pour les aider à comprendre ce qu’ils voyaient.
Les chercheurs de la NASA ont utilisé les images pour effectuer une rétro-ingénierie du BOR-4 comme base d’un concept appelé HL-20. Le HL-20 n’a jamais volé, mais la NASA s’y est brièvement intéressée comme alternative à la navette spatiale pour le transport de l’équipage après l’accident de la navette spatiale Challenger. En 2006, SpaceDev a autorisé le concept HL-20 de la NASA comme point de départ du projet commercial Dream Chaser.
Une fois que Sierra Nevada a pris le contrôle du programme, après son acquisition de SpaceDev, la société a proposé Dream Chaser pour le programme d’équipage commercial de la NASA afin de transporter des astronautes vers et depuis la station spatiale. C’était l’un des trois finalistes de la NASA.
Le 24 octobre, Sierra Space a déplacé le module cargo Shooting Star derrière l’avion spatial Dream Chaser pour les vérifications avant son expédition vers l’Ohio pour des tests environnementaux.En 2014, la NASA a sélectionné Boeing et SpaceX et a attribué à chaque entreprise des contrats de plusieurs milliards de dollars pour terminer le développement de leurs capsules Starliner et Crew Dragon. SpaceX a désormais lancé 11 missions de vols spatiaux habités . Le Starliner de Boeing croupit et n’a toujours pas transporté d’astronautes .
La Sierra Nevada a réorganisé le programme Dream Chaser pour en faire un vaisseau spatial uniquement cargo, abandonnant temporairement la conception adaptée aux humains. Finis le cockpit, les fenêtres et le mécanisme d’amarrage permettant à Dream Chaser de se connecter seul à la station spatiale. La société a vu une autre opportunité d’obtenir le soutien de la NASA lorsque l’agence a annoncé qu’elle sélectionnerait un troisième sous-traitant pour livrer du fret à la station spatiale, aux côtés des opérateurs historiques SpaceX et Northrop Grumman, qui ont commencé à transporter du matériel vers l’avant-poste en orbite il y a dix ans.
Le pari s’est avéré payant. En 2016, la NASA a sélectionné Sierra Nevada pour rejoindre SpaceX et Northrop Grumman sur la liste des fournisseurs de transport de marchandises de l’agence. Il s’agissait d’une énorme victoire pour la Sierra Nevada, qui compte de riches propriétaires, mais elle n’était pas égale à la fortune d’Elon Musk ou à la base d’investisseurs d’un entrepreneur de défense comme Northrop Grumman. Cela a donné à Sierra Nevada un client phare dont on avait cruellement besoin.
Le contrat de service à prix fixe de la NASA couvre sept missions Dream Chaser visant à réapprovisionner la station spatiale et à ramener des marchandises sur Terre. L’agence spatiale n’a pas divulgué la valeur exacte du contrat, citant la nature compétitive du programme de réapprovisionnement commercial, mais les bases de données d’approvisionnement de la NASA montrent que l’agence a engagé jusqu’à présent 1,2 milliard de dollars à Sierra Space pour le programme de fret Dream Chaser. Cela n’inclut pas les plus de 350 millions de dollars fournis par la NASA à la Sierra Nevada il y a des années pour la variante d’équipage du Dream Chaser.
« Une invention par semaine »
Lorsque la NASA a attribué à Sierra Nevada le contrat cargo Dream Chaser, la société visait 2019 pour le premier vol vers la station spatiale. Il y a maintenant cinq ans de retard. Vice a déclaré que l’une des raisons du retard était la pandémie de COVID, qui a mis à rude épreuve les chaînes d’approvisionnement de l’industrie spatiale. Les pièces entraient et sortaient dans l’ordre, obligeant les managers à modifier continuellement les étapes pour mettre en place Dream Chaser.
“Le COVID nous a vraiment ralenti dans la chaîne d’approvisionnement”, a-t-il déclaré. “Nous sommes désormais presque totalement intégrés verticalement en tant qu’entreprise, nous n’aurons donc pas ce genre de défis à l’avenir.”
Sierra Space construit ses propres propulseurs, tuiles de bouclier thermique, panneaux solaires et la majeure partie des faisceaux de câbles du vaisseau spatial. “Nous avons vraiment réfléchi aux endroits où il y avait des goulots d’étranglement, et nous avons éliminé ces goulots d’étranglement en effectuant le travail en interne”, a déclaré Vice. “Ce que nous avons découvert presque immédiatement, c’est que nous pouvons agir plus rapidement, fabriquer des produits beaucoup moins chers, et nous ne courons pas ce risque.”
Vice a désigné le système de propulsion de Dream Chaser comme l’un des principaux obstacles techniques du programme. Le vaisseau spatial dispose de 26 petits moteurs-fusées, chacun capable de fonctionner à trois niveaux de poussée discrets pour un contrôle précis ou des ajustements d’orbite plus importants. Unique dans l’industrie spatiale, ces propulseurs consomment un mélange de propulseurs de kérosène et de peroxyde d’hydrogène plutôt que de propulseurs hypergoliques toxiques qui s’enflamment au contact les uns des autres.
“Nous voulions avoir un système de carburant écologique au lieu d’utiliser des hypergoliques, afin que nous puissions l’atterrir sur une piste et pouvoir marcher jusqu’au véhicule sans porter de combinaison de protection contre les matières dangereuses”, a déclaré Vice. “C’était dur, je dois dire.”
Les ailes de Dream Chaser sont repliées sur cette image, qui montre des éléments du système de propulsion du vaisseau spatial et du tunnel de chargement pressurisé.Dream Chaser est conçu pour voler en orbite pendant six mois maximum. Un facteur limitant dans la durée de vie du vaisseau spatial est son utilisation de propulseur au peroxyde d’hydrogène.
“Nous sommes désormais les experts mondiaux en matière de peroxyde d’hydrogène, de décomposition du peroxyde d’hydrogène, de contamination des systèmes, des pompes, des vannes et des conduites”, a déclaré Vice. Le peroxyde d’hydrogène est corrosif pour de nombreux métaux et a tendance à se décomposer en eau et en oxygène.
“Nous sommes experts en zirconium”, a ajouté Vice. Le zirconium résiste aux effets corrosifs du peroxyde d’hydrogène et est l’un des rares métaux dont les ions ne catalysent pas la réaction de décomposition du peroxyde d’hydrogène, selon ATI , un producteur de métaux spéciaux.
“Il semblait y avoir une invention par semaine pour fabriquer un véhicule écologique, mais nous l’avons fait”, a déclaré Vice.
À l’avenir, Vice a déclaré qu’il pourrait décider de confier davantage de travail aux fournisseurs sous le toit de Sierra Space. Il réfléchit à ce qu’il faut faire concernant un accord annoncé l’année dernière pour Spirit AeroSystems afin d’aider Sierra Space à produire des modules cargo Shooting Star. “Nous continuons d’évaluer ce que nous voulons externaliser et ce que nous voulons externaliser, et nous verrons où cela nous mènera finalement.”
Lockheed Martin est l’un des fournisseurs sur lesquels Sierra Space compte. Le géant de l’aérospatiale et de la défense a construit la structure primaire composite de Dream Chaser dans l’usine où il assemble les avions de combat F-35. Lockheed Martin a livré une deuxième structure nue Dream Chaser, située à quelques dizaines de mètres de l’avion spatial Tenacity.
Une fois Tenacity sorti, les techniciens de Sierra Space commenceront à travailler sur la structure secondaire du deuxième vaisseau spatial et installeront les tubes, les harnais et l’avionique. Il faudra environ deux ans pour équiper entièrement le deuxième avion spatial cargo, désigné DC-102, et les projets Sierra Space coûteront deux fois moins cher que le premier, selon Vice. Cela permettra de répondre à la demande d’au moins 30 missions cargo, qu’elles soient destinées à la Station spatiale internationale ou à de futures stations spatiales commerciales, ou qu’elles soient volantes en tant que missions autonomes pour des clients privés ou gouvernementaux.
À plus long terme, Sierra Space étudie comment rendre la section cargo Shooting Star récupérable et réutilisable. Une idée, a déclaré Vice, serait d’ajouter un bouclier thermique gonflable pour tenter de ramener le module cargo au sol intact.
“Nous effectuons une série de tests sur cette technologie”, a déclaré Vice. "Nous commencerons petit. Nous lancerons des choses et ramènerons de petites choses, et nous passerons à la taille (pleine) et nous verrons si cela fonctionne. Si c’est le cas, cela change complètement la donne parce que même sur Dragon (de SpaceX), le tronc de Dragon est brûlé à chaque fois. Nous avons pris du recul et avons dit : « Pouvons-nous réutiliser l’ensemble du système ? »
Les nobles ambitions de Sierra
Le véritable rêve, cependant, est de transformer Dream Chaser en un transporteur de personnes, une deuxième version de l’avion spatial que Sierra Space appelle le DC-200.
“Pour le moment, nous nous concentrons sur la préparation d’un équipage Dream Chaser pour la période 26”, a déclaré Vice. “Il y a encore beaucoup de travail à faire sur le DC-200, mais nous sommes toujours très concentrés là-dessus.”
Le travail de la société sur la version en équipage de Dream Chaser provient de ses propres coffres privés. Sierra Space a levé 1,7 milliard de dollars auprès d’investisseurs privés, principalement des fonds d’actions et de capital-risque, depuis sa scission de Sierra Nevada en 2021. La société a annoncé une valorisation de 5,3 milliards de dollars le mois dernier, avec 3,4 milliards de dollars de « contrats actifs ».
Vice a déclaré que Sierra Space était “en pleine phase de conception” du Dream Chaser, évalué par les humains. “À l’heure actuelle, notre objectif est de savoir comment réfléchir réellement au système d’avortement.”
Une version de Dream Chaser avec équipage capable de voler serait exposée au flux d’air aérodynamique lors du lancement, sans la protection du carénage de la charge utile d’une fusée. “Nous essayons de penser très différemment à la façon de mettre en place un système d’abandon qui ne ressemble à rien de ce qui a été fait auparavant, donc ce n’est pas si coûteux et si long”, a déclaré Vice. Il a refusé de fournir des détails supplémentaires sur le système d’interruption du lancement, qui serait nécessaire pour séparer l’avion spatial d’une fusée en panne.
Si Dream Chaser est le produit le plus célèbre de Sierra Space, la société travaille également sur des habitats gonflables qui pourraient être utilisés pour construire de futures stations spatiales commerciales. Sierra Space s’est associé à Blue Origin, la société spatiale de Jeff Bezos, sur un concept de station spatiale connu sous le nom d’Orbital Reef. Il s’agit de l’une des nombreuses stations spatiales privées à l’étude pour succéder à la Station spatiale internationale, dont la retraite est prévue en 2030.
Mais des rapports récents, notamment ceux d’Ars , suggèrent que le partenaire principal Blue Origin pourrait se désintéresser d’une station spatiale en orbite terrestre basse. CNBC a rapporté le mois dernier que le partenariat Blue Origin-Sierra Space était « sur des bases difficiles ». Un rapport de Reuters indique que Blue Origin a réaffecté le personnel du programme de la station spatiale.
Vice a repoussé ces informations lundi : “Je pense que cela a fait beaucoup de bruit dans la presse pour rien. Je me sens très bien que nous ayons une relation solide avec Blue Origin.”
Que Blue Origin conserve ou non son intérêt dans une station spatiale, Sierra Space considère une plate-forme commerciale en orbite terrestre basse comme un élément central de la stratégie à long terme de l’entreprise. Il semble que Vice soit à toute vapeur dans ce domaine.
“La vraie beauté de notre approche chez Sierra Space est que nous construisons l’ensemble de la plateforme, une plateforme commerciale”, a déclaré Vice. "Nous construisons donc à la fois les systèmes de transport et les destinations dans l’espace. Bien sûr, Dream Chaser va fournir du fret et de l’équipage à notre station commerciale. C’est ainsi que nous envisageons notre stratégie. Au lieu de compter sur qui d’autre construit le la suite de l’ISS, c’est nous.
