Comment SpaceX compte-t-il réapprovisionner Starship dans l’espace ?

SpaceX détaille le plan de test en vol orbital de Starship

La traversée de l’espace est l’un des principaux objectifs de SpaceX, qui a développé le vaisseau spatial orbital Starship à cette fin. Mais l’une des choses que le « navire réutilisable » ne peut pas « réutiliser » est son carburant. Connaissant nos limites actuelles d’exploration spatiale, la société parie sur un système pour alimenter le vaisseau spatial pendant ses vols là-haut. Mais SpaceX lui-même n’a jamais détaillé comment il entend réapprovisionner le vaisseau spatial au large de la Terre.

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Elon Musk lui-même, fondateur et PDG de l’entreprise, n’a jamais beaucoup parlé du sujet : dans les présentations de SpaceX faites en 2018 et 2019, l’homme le plus riche du monde s’est limité à énoncer la méthode comme « propulseur ajusté par accélération en ‘milli G' ». [unidade de medida de aceleração com base na gravidade] utilisant des propulseurs contrôlés », lors d’une conférence de presse avec des journalistes américains.

Ironiquement, dans cette même phrase, il y a une réponse possible à l’énigme :

En 2006, une étude publiée par Lockheed Martin détaille une méthode possible de remplissage par accélération. Bref, un transfert de carburant pourrait se produire si un réservoir et un véhicule tentent de se séparer lors du ravitaillement, mais essayons de détailler la technique.

Fondamentalement, la physique moderne stipule qu’un corps en mouvement dans un objet qui le contient a tendance à rester dans le même mouvement que cet objet. C’est le principe d’inertie. Pensez quand vous voyagez en bus : la voiture bouge, et vous aussi, parce que vous êtes debout dedans. Si vous sautez dans le transport, votre corps ne « retombera » pas mais ira dans la même direction que lui.

L’inverse est également vrai : les corps à l’état de repos ont tendance à le rester. C’est la partie appuyée par l’étude de 2006.

Dans un environnement apesanteur, le propulseur à l’intérieur du réservoir d’un engin spatial « se décolle » des parois de ce réservoir. Si le navire accélère, ce carburant restera au repos jusqu’à ce qu’il touche à nouveau les parois de la structure, qui est alors fermée.

Maintenant, disons qu’un navire a accéléré l’un de ses propulseurs, mais a ouvert une vanne ou une trappe de l’autre côté : l’effet immédiat est qu’en essayant de maintenir un état de repos, le carburant essaierait de s’échapper du réservoir, ce qui, grâce à la vanne ouverte, a maintenant une sortie.

L’étude place un scénario dans lequel un char et un vaisseau spatial se connectent dans un environnement apesanteur. La prémisse ci-dessus serait alors appliquée comme suit : le réservoir entraînerait ses propres propulseurs dans la direction opposée du navire, et avec la vanne de connexion ouverte, le carburant passerait de l’un à l’autre, ravitaillant efficacement le véhicule principal.

Il a même un nom : « Transfert de propergol cryogénique décanté», ou « Transfert fixe de propulseur cryogénique », dans la traduction littérale.

SpaceX a expliqué comment il entend ravitailler Starship lors de ses voyages spatiaux

Le vaisseau spatial, avec la fusée Super Heavy, constitue le plus grand ensemble de lancement de vaisseau spatial aujourd’hui (Image: SpaceX/Publishing)

Il reste bien entendu des doutes auxquels il faut répondre : on ne sait pas encore, par exemple, quelle serait l’accélération nécessaire pour que cet échange se produise. Et cela pourrait aussi être impacté par la taille et la capacité de charge du char, du navire, des propulseurs utilisés dans les deux véhicules… Une chose finit par tirer l’autre, constituant le système complet.

L’étude considère l’accélération d’un engin spatial d’environ 100 tonnes capable d’accélérer à 0,0001 G (1 G = 35 km/h en moyenne). Étonnamment, dans ce scénario, seulement 45 kg de propergol (oxygène et azote) seraient consommés pour maintenir l’accélération.

Dans le cas de Starship, le scénario le plus extrême positionné par certains analystes est celui de deux navires complets avec une soute attachée au même réservoir – quelque chose autour de 1600 tonnes et avec la vitesse « en milli G » proposée par Elon Musk étant d’environ 10 fois plus grand que proposé dans l’étude de Lockheed Martin, environ sept tonnes (environ 0,5% de la charge totale) de son propulseur de méthane et d’oxygène seraient consommées pour maintenir l’accélération.

Selon les tuyaux et les conducteurs utilisés dans le transfert, SpaceX pourrait transférer plus d’un millier de tonnes de carburant en quelques heures seulement.

Il convient de rappeler que, comme nous en avons déjà parlé ici, il ne s’agirait pas de « garder des chars » dans l’espace et de leur emmener le vaisseau spatial, mais bien le contraire. Un ravitaillement complet du navire nécessiterait quelque part entre huit lancements de chars, qui seraient effectués après les ascensions du transport principal, c’est-à-dire lors d’un voyage vers la Lune, l’objet le plus proche de la Terre.

Bien sûr, tout cela reste spéculatif, car SpaceX n’a ​​pas encore détaillé le fonctionnement de son système d’approvisionnement. Et cela devrait encore prendre du temps : le vol inaugural de Starship, si tout se passe bien, devrait avoir lieu en décembre de cette année, sans pilote, avec une montée en orbite et un retour sur Terre. Parallèlement, la NASA développe le projet Artemis, qui ramènera l’homme sur la Lune d’ici 2024.

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