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Nous vivons à une époque intéressante où le nombre de projets actifs de lanceurs super lourds a déjà dépassé le nombre de doigts d'une main. Les agences spatiales d'État et les entreprises privées annoncent leurs projets de création de fusées ultra-lourdes, et bien que la plupart devront voler dans les années 2020, nous avons la chance de voir le premier lancement de l'une d'entre elles l'année prochaine. Mais dans l'histoire de l'astronautique, des fusées très lourdes ont perdu à plusieurs reprises et ces projets ont été fermés. Qu'est-ce qui les attend maintenant?

Définition formelle

Désormais considérée comme une fusée ultra lourde, elle peut amener en orbite terrestre basse plus de 50 tonnes.

Tout pour la lune

Les premières fusées super lourdes avaient un seul objectif - la lune, et ont été développées pour les programmes lunaires américains et soviétiques. L'utilisation de solutions techniques similaires avec un module lunaire séparé et l'amarrage dans l'orbite lunaire ont conduit au fait que les roquettes se sont avérées assez similaires.

"Saturn V" et "N-1"

Avec un diamètre de plus de 10 m ("Saturn V" 10.1 "N-1" - un cône avec une base de 16,9 m) et une masse de lancement de trois mille tonnes ("Saturn V" 2970 t, "N-1" 2735 t) ces missiles étaient si énormes que maintenant il y a même des gens qui doutent de leur existence réelle.

Aux États-Unis, ils ont réussi à développer des moteurs oxygène-hydrogène et à les placer dans les deuxième et troisième étapes, de sorte que la charge utile du Saturn V était environ une fois et demie supérieure à celle du N-1 (~ 140 tonnes contre ~ 90). Saturne V était si spécialisé dans les missions lunaires qu'il est même difficile de dire combien de tonnes il apporterait sur l'orbite terrestre basse - la troisième étape a été allumée deux fois, se mettant d'abord et la charge utile en orbite basse, puis allumée pour la deuxième fois et accélérée Apollon sur la lune. Sans la troisième étape, la capacité de charge du Saturn V s'est avérée plus modeste - la masse de la station SkyLab lancée en orbite terrestre basse est d'environ 77 tonnes.

"N-1" dans la version lunaire était déjà une fusée à cinq étages. Trois étapes ont amené environ 90 tonnes en orbite basse. La quatrième étape a été consacrée à une accélération d'environ 40 tonnes vers la lune, et la cinquième a ralenti ~ 15 tonnes des navires orbitaux et d'atterrissage sur l'orbite de la lune.

Rien pour la terre?

Le programme de missiles super-lourds N-1 a été fermé en 1974 après quatre lancements infructueux. En plus des problèmes techniques, la roquette a également été tuée par un politicien qui est devenu V.P. Glushko ne pouvait pas bien comprendre une fusée, pour laquelle il avait refusé de fabriquer des moteurs dix ans plus tôt. S.P. Korolev a été contraint de se tourner vers Nikolai Kuznetsov et les relations avec Glushko se sont détériorées à jamais. Lorsqu'on lui a demandé s'il était possible d'utiliser avec succès le missile N-1, s'il y avait une volonté politique, il est désormais impossible de répondre. D'une part, les moteurs NK-33 ont été finalisés et testés selon les documents avec succès, d'autre part, l'accident d'Antares de 2014, sur lequel se trouvait le NK-33 des réserves "lunaires", s'est déroulé selon le scénario de l'accident N-1, et maintenant Vous ne pouvez pas dire que la conception du moteur a échoué ou qu’elles ne peuvent pas être stockées longtemps. Mais si les moteurs ne sont pas à blâmer,et dans les années 70, l'URSS aurait la volonté politique de donner une réponse asymétrique à la victoire américaine dans la course lunaire, "N-1" pourrait lancer des stations orbitales lourdes, des véhicules scientifiques ou interplanétaires.

La politique de "Saturne V" est morte en plus du succès. L'idée de lancer une station orbitale a fermé Apollo-20, et par 71, le même sort est arrivé à -19 et -18. La réduction du budget était si forte que les fusées et les navires déjà construits n'avaient rien à lancer et, au lieu de l'espace, ils sont allés dans les musées. Dans le contexte de l'idée d'une navette réutilisable qui avait l'air si belle sur le papier, Saturne V n'avait probablement aucune chance réelle de survivre. "Saturne V" a effectué 13 vols - deux tests, dix avec des personnes sur la lune et un avec une station orbitale en orbite terrestre basse.

Oh encore, encore

La seconde génération conventionnelle de missiles super lourds tourne autour de l'idée de réutilisabilité. Et si la navette spatiale ne peut mettre en orbite que 27 tonnes de charge utile, alors l'orbiteur lui-même avec des ailes, une protection thermique et sept astronautes avec de la nourriture, de l'eau et de l'oxygène pèse moins de cent tonnes - la masse maximale de la navette et de la charge utile était de 122,5 tonnes. Il serait logique de créer un module de chargement unique pour des charges très lourdes, et le projet Shuttle-C était né. Au lieu d'une navette grande et lourde, un module sans pilote plus petit et beaucoup plus léger, qui, cependant, permettrait de lancer des centaines de tonnes dans la région, serait lancé.

Le projet se déroulait bien, a même réussi à faire une mise en page en taille réelle, mais en 1986, la catastrophe de Challenger a frappé. Après cela, les ambitions du programme de navettes se sont considérablement réduites - le programme de lancement de la navette a été fermé du cosmodrome de Vanderberg à l'orbite polaire et certaines améliorations techniques ont été annulées. Le projet Shuttle-C a réussi à survivre à cela, et dans les années 90, la NASA prévoyait de lancer des modules de 80 tonnes du navire martien dessus. Mais ensuite, la catastrophe de Columbia s'est produite et le programme de la navette spatiale a perdu tout avenir. Le fait que les vols prévus aient été effectués pendant huit ans de plus n'avait plus d'importance. En principe, Shuttle-C avait une chance non nulle de remplacer les navires habités - une version sans pilote aurait pu être produite dans les mêmes usines et ne risquait pas de perdre l'équipage, mais il semble que les politiciens ne voulaient rien gâcher,qui aurait le nom de "navette".

En URSS, ils ont de nouveau fait une option plus universelle - le lanceur Energia, normalement, sans aucune modification, pourrait transporter une charge utile unique ou un navire Buran réutilisable.

Mais ici, il ne fonctionnera pas pour trouver des chances pour un développement alternatif des événements. L'énergie et de nombreux autres systèmes techniques complexes ont été couverts par l'épave de l'Union soviétique, et deux vols réussis (l'un avec la plate-forme Polyus, l'autre avec Buran sans pilote) n'ont pas pu être poursuivis, et le matériel créé pour le programme n'a même pas été envoyé dans les musées - deux roquettes assemblées à Baïkonour se sont révélées être la propriété du Kazakhstan, se sont tenues pendant neuf ans dans un hangar et sont mortes sous un toit effondré.

Les zombies ne seront pas

Est-il possible de faire revivre Saturne V ou Énergie? Si vous réfléchissez un peu, la réponse devient claire. Les personnes qui ont conçu et fabriqué ces fusées connaissaient certaines caractéristiques techniques, à la retraite ou dans une tombe. La documentation est généralement perdue. L'équipement des usines dans lesquelles des centaines de milliers de composants divers étaient fabriqués était cassé ou désespérément dépassé et jeté. Et les usines elles-mêmes ne sont plus celles qui étaient dans les années 60 ou 80. Nous, en tant qu'humanité, des deux côtés de l'océan, n'avons pas oublié comment fabriquer des fusées, mais si nous voulons construire un lanceur ultra-lourd, même avec l'utilisation d'anciens projets, nous aurons toujours quelque chose de nouveau. Nous avons appris à fabriquer d'autres matériaux, des appareils électroniques encore plus avancés, et répéter aveuglément les vieilles décisions est stupide, beaucoup peut être amélioré.Par conséquent, certains nouveaux missiles super lourds peuvent utiliser d'anciens composants modernisés et, dans un sens, ils seront les descendants d'un passé glorieux.

La courbe sortira

Lorsque, après la catastrophe de Columbia, il est devenu clair que le projet de navette spatiale serait fermé, la question s'est posée de savoir quoi faire des usines, des entreprises et des travailleurs impliqués dans le projet. De plus, l'idée est venue de retourner sur la Lune avec le but ultime - une expédition sur Mars. Et pour tout cela, une fusée extra-lourde est souhaitable afin de ne pas lancer plusieurs fois des parties du navire et de ne pas les amarrer sur l'orbite de la Terre. Le projet Constellation ("Constellation") est donc né avec une fusée super lourde Ares V de 188 tonnes en orbite basse.

Dans la disposition de la fusée, vous pouvez facilement reconnaître l'héritage de la navette spatiale - les boosters à combustibles solides latéraux et un revêtement résistant à la chaleur caractéristique du réservoir du premier étage en orange. Les moteurs RS-25 de la navette devaient être sur la première étape, et sur la deuxième étape - une version mise à jour des moteurs du programme lunaire J-2 - J-2X.

Le programme progressait assez bien, mais après les prochaines élections républicaines, Bush a été remplacé par le démocrate Obama. Et le programme Constellation a été fermé en 2009. Mais le problème de la fermeture des usines et des pertes d'entreprises n'a pas disparu, de sorte que le projet a en fait été ouvert en 2010, mais sous un nom différent. Maintenant, il est devenu connu sous le nom de Space Launch System, SLS. Sur les photos de complot, ils ont même repeint le réservoir du premier étage en blanc.

Mais le temps a passé, le programme s'est développé et il est devenu possible de ne pas observer la conspiration - le char sur les photos a été repeint.

En général, SLS est très similaire à Ares V - les mêmes boosters à combustible solide sur les côtés, les mêmes moteurs RS-25 de la navette au premier étage. Cependant, dans les étapes supérieures, le moteur J-2X a été remplacé par un RL-10 du booster Centaur.

D'une part, SLS est dans l'un des états les plus préparés de tous les projets. Les travaux sont en cours, de l'argent est alloué, le prochain lancement est prévu pour novembre 2018, et même si lui, comme c'est généralement le cas avec la technologie, avance d'un an ou deux, il peut toujours être le premier parmi les concurrents. D'un autre côté, aux USA, de nouvelles élections sont sur le point de se produire, et on ignore totalement comment le nouveau président développera le programme spatial. De plus, SLS peut être affecté uniquement par la motivation politique du projet - cette fusée ne peut pas être réduite et utilisée pour des lancements commerciaux, elle ne convient que pour des missions importantes et coûteuses vers un astéroïde ou une lune. Et le deuxième lancement n'est attendu qu'en 2022, et plus la distance entre les lancements est grande, plus les problèmes et les risques supplémentaires que les prochaines nouvelles affecteront négativement le programme sont importants.

Deux écrivent, trois à l'esprit

La société privée SpaceX a déjà deux projets de fusées très lourdes et, sur la base de considérations d'ingénierie évidentes, il pourrait y en avoir trois. Le projet Falcon Heavy est au plus haut degré de préparation. Le lanceur assemblé à partir des trois premières étapes du Falcon 9 devrait pouvoir lancer, selon les estimations de SpaceX, 54 tonnes en orbite basse.

L'énorme avantage du Falcon Heavy est qu'il contient un minimum de nouvelles pièces - les premières étapes du Falcon 9, même avec des modifications, ne différeront pas beaucoup de celles qui volent déjà. Le deuxième avantage est que les lancements de Falcon Heavy ont déjà annoncé des commandes commerciales. Cependant, il y a une situation très intéressante ici - un lanceur extra-lourd qui, comme l'écrit SpaceX, pourra lancer jusqu'à 22 tonnes sur une orbite de géo-transition, contracté pour des satellites assez ordinaires, à en juger par les informations ouvertes, il démarrera à 6 tonnes, c'est-à-dire qu'il lancera à partir de grande sous-charge. L'avantage économique d'un tel lancement est une question à laquelle seul SpaceX peut répondre, mais ils n'ont pas encore voulu le faire.

Le principal problème du Falcon Heavy peut être appelé des reports constants, initialement son premier lancement était déjà prévu en 2013. Il y avait de l'espoir pour un premier lancement en 2016, mais le récent crash du Falcon 9 a mis fin à ces plans. On ne peut qu'espérer que le lancement ne se poursuivra pas en 2018.

Mais Musk ne s'est pas arrêté à un seul projet de fusée ultra lourde entièrement réalisable. Lors du récent Congrès international d'astronautique, il a annoncé un projet complètement monstrueux de lanceur martien pour 550 tonnes de charge utile en version unique et 300 tonnes en version réutilisable.

La faisabilité d'un tel projet dépasse la portée des capacités actuelles du masque - il est trop cher pour lui et n'a pas de scénarios réels pour un usage commercial (la livraison de marchandises par fusées est le rêve des pionniers de la science des fusées, qui ne se combinent pas avec l'économie de la logistique). Mais en même temps, SpaceX a récemment testé avec succès le nouveau moteur au méthane Raptor avec trois cents tonnes de poussée. Bien que vous ne puissiez pas simplement le mettre sur le Falcon 9 au lieu du Merlin à oxygène-kérosène - d'autres composants dictent différentes tailles de réservoir, et un moteur de 2,7 mètres ne monte pas sur une fusée d'un diamètre de 3,7 mètres. Et ici, pour Musk, une option très rationnelle est enlisée - avec quatre moteurs au premier étage et un diamètre de, disons, 4,5 mètres, nous obtenons un excellent lanceur avec une masse de lancement de l'ordre de 1000 tonnes et une charge utile d'environ 30 à 40 tonnes sur une orbite basse.Un missile de trois de ces blocs retirera 70-100 tonnes, et de cinq - dans la région de 150-200 tonnes. Tous les chiffres sont donnés très approximativement, car il y a beaucoup d'inconnues, mais les paramètres résultants sont impressionnants. Sur un monobloc, il sera possible de gagner un excellent argent en lançant des satellites en orbite géostationnaire, et des options plus lourdes conviennent aux ambitions de Mask ou aux contrats avec la NASA. Mais pour une raison quelconque, Musk a choisi d'annoncer au lieu d'une fusée réaliste.Mais pour une raison quelconque, Musk a choisi d'annoncer au lieu d'une fusée réaliste.Mais pour une raison quelconque, Musk a choisi d'annoncer au lieu d'une fusée réaliste.impressionnant, mais irréaliste .

Cheval noir

Une autre société privée, Blue Origin, qui développe avec succès une fusée et un navire pour le tourisme suborbital, a également été surprise par l'annonce du développement d'un lanceur ultra-lourd New Glenn. Sa capacité de charge officielle n'a pas encore été annoncée, je dois donc deviner. Avec un diamètre de 7 mètres et une poussée de moteurs du premier étage de 1 700 tonnes, un tel lanceur peut mettre en orbite basse de l'ordre de 100 tonnes de fret. La principale question est de savoir pourquoi et pourquoi Bezos a choisi une si grande fusée, car on ne sait pas comment il va gagner de l'argent avec.

Ale est à l'est

Un autre cheval noir est la Chine. On sait que des travaux y sont menés sur un programme lunaire habité et, en conséquence, ils auront besoin d'une fusée ultra-lourde. On sait que son nom de travail est «Great March 9», le premier vol est prévu dans les années 2020 et la capacité de charge devrait être d'environ 130 tonnes. Faire un tel lanceur pour la Chine, qui est probablement la première économie du monde, est fondamentalement possible, la question est dans la volonté politique.

Pénats autochtones

Les travaux de création d'un lanceur extra-lourd sont en cours avec nous. De la fusée ultra-lourde "Angara" ne fonctionnera en aucune façon - la taille des modules est petite. Par conséquent, un éventuel programme lunaire nécessiterait au moins 4 lancements. Ce n'est pas très efficace, donc le projet du lanceur sur des modules universels plus lourds est suspendu depuis longtemps. De plus, les technologies du moteur-fusée à propergol liquide le plus puissant RD-170 sont bien présentes dans le RD-171 pour la fusée Zenit. Au cours des vingt-cinq dernières années, la vie de Zenit a été empoisonnée par des problèmes politiques, et elle est très probablement terminée. Mais les fusées d'une dimension similaire, maintenant appelées Phoenix et Sunkar, semblent très intéressantes. Un bloc d'une tonne à 17,la version à trois blocs de 40 tonnes et la version à cinq blocs avec un grand pas d'hydrogène de 100 tonnes permettront, en principe, de réaliser un vol vers la Lune avec un lancement de la version super lourde.

Pourquoi?

Des missiles super lourds sont-ils nécessaires? Ils ont un avantage unique: l'absence de nécessité d'assembler le navire à la Lune ou à Mars avec un grand nombre de lancements. Mais historiquement, tous les lanceurs ultra-lourds ont été perdus et leurs projets ont été arrêtés. Pourquoi - c'est facile à comprendre. Si vous avez un camion minier, vous pouvez bien sûr transporter des centaines de tonnes de terrain en un seul voyage, mais il ne vous sera pas pratique de le conduire au travail tous les jours. Cela ne fonctionnera pas pour gagner de l'argent sur une fusée ultra-lourde - les satellites en orbite géostationnaire, bien qu'ils se développent, ne le font pas rapidement.

Oui, dites-vous, si une fusée extra-lourde apparaît, alors nous pouvons lancer d'énormes satellites à des dizaines de tonnes au GSO. Mais des fusées très lourdes ont volé avant et pendant leur vie, souvent longue, pour une raison quelconque, aucune d'entre elles n'a survécu au contrat pour un tel satellite. Il me semble qu'il y aura un développement lent plutôt que spasmodique. Et cela signifie que la fusée super lourde doit être universelle et pouvoir gagner de l'argent dans une version plus légère.

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