Crew Dragon

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Crew Dragon
Vaisseau spatial avec équipage
Description de cette image, également commentée ci-après
Vue d'artiste du Crew Dragon effectuant les dernières manœuvres d'amarrage à la Station spatiale internationale.
Fiche d'identité
Organisation Drapeau : États-Unis NASA
Constructeur Drapeau : États-Unis SpaceX
Lanceur Falcon 9 bloc 5
Base de lancement Centre spatial Kennedy Pad 39-A
Premier vol 2 mars 2019 sans équipage
vers juillet 2019 avec équipage
Nombre de vols 1
Statut En cours de qualification
Caractéristiques
Hauteur 8,1 m
Masse à sec 6 350 kg
Masse totale ~ 13 tonnes
Ergols Peroxyde d'azote / UDMH
Propulsion 8 x 73 kN (SuperDraco)
16 x 400 N (Draco)
Source énergie Panneaux solaires
Atterrissage Parachutes
Performances
Destination Orbite terrestre basse
(Station spatiale internationale)
Équipage entre 2 et 7 astronautes
Fret total 6 tonnes
Volume pressurisé 9,3 m3
Autonomie Une semaine en vol libre
6 mois amarré
Type d'écoutille NASA Docking System
Maquette du vaisseau Dragon 2 présentée en aout 2014.

Crew Dragon ou Dragon 2 (anciennement Dragon V2), est un véhicule spatial développé par la société SpaceX pour le compte de l'agence spatiale américaine, la NASA, pour effectuer la relève des équipages de la Station spatiale internationale. Le vaisseau est capable de transporter un équipage de sept astronautes en orbite basse. Crew Dragon est l'un des deux vaisseaux développés en réponse à l'appel d'offres du programme CCDeV lancé en 2010 ; celui-ci avait pour objectif de reprendre les missions assurées provisoirement par les vaisseaux russes Soyouz à la suite du retrait de la Navette spatiale américaine en 2011.

Le vaisseau est largement inspiré du cargo spatial SpaceX Dragon qui assure depuis 2012 une partie du ravitaillement de la Station spatiale internationale. Outre Crew Dragon, la NASA a également sélectionné le CST-100 de Boeing pour jouer un rôle similaire. Comme ce dernier et contrairement aux générations précédentes des vaisseaux spatiaux (Soyouz, Apollo et Shenzhou), le dispositif de sauvetage utilisé en cas d'anomalie de lancement est constitué de moteurs-fusées intégrés qui écartent la capsule du lanceur en la poussant. Il se différencie du CST-100 principalement par l'intégration des servitudes à la capsule de l'équipage (sur le CST-100 ces équipements sont contenus dans un module de service distinct qui est largué avant la rentrée atmosphérique), par une superficie de panneaux photovoltaïques plus élevée lui fournissant une autonomie prolongée en vol libre ainsi que par la capacité à emporter une charge utile externe de plusieurs tonnes dans le module cylindrique creux baptisé tronc qui prolonge le vaisseau spatial. Contrairement au CST-100 le Crew Dragon se pose en mer à son retour sur Terre. Le vaisseau est conçu pour être réutilisé.

Un premier vol de qualification sans équipage (mais avec un mannequin à bord) a été réussi à l'heure prévue, le 2 mars 2019 à 02h49 (Heure locale). Il doit être suivi d'un test avec équipage planifié pour le troisième trimestre de 2019 avant la mise en service opérationnelle du vaisseau. Celle-ci mettra fin à la coûteuse situation de dépendance de la NASA vis à vis de l'agence spatiale russe pour la relève de ses équipages. A partir de 2020 le vaisseau Crew Dragon doit non seulement transporter les équipages mais également remplacer la version cargo SpaceX Dragon pour le transport de fret à la station spatiale internationale.

Contexte

Le retrait de la navette spatiale américaine et les difficultés de développement du vaisseau Orion

Après le retrait de la navette spatiale américaine, effectif depuis l'été 2011, la NASA ne dispose plus de moyens de transport pour amener ses astronautes à la station spatiale internationale. Elle doit recourir aux Soyouz russes. Lorsque la décision de retirer la navette spatiale avait été prise en 2004, la NASA prévoyait que le vaisseau Orion, développé dans le cadre du programme Constellation, la remplace dès 2014 pour assurer le transport des astronautes. Le développement du vaisseau Orion était complexe car celui-ci devait être utilisé à la fois pour desservir l'orbite basse et pour emporter son équipage jusqu'à la Lune et éventuellement au-delà. Chaque mission de ce vaisseau sera également très coûteuse car il est conçu pour l'espace lointain[1],[2].

Appel à l'industrie privée : l'appel d'offres CCDeV

Article principal : Commercial Crew Development.

Les retards accumulés par ce projet décidèrent la NASA à confier le développement de vaisseaux chargés exclusivement du transport en orbite basse des astronautes. Le programme COTS, mis sur pied en 2006, visait à confier à des candidats choisis à la fois le transport de fret et celui des astronautes (option D). Les deux candidats sélectionnés pour le programme COTS se sont concentrés sur le développement du vaisseau cargo qui constitue le besoin prioritaire. En 2010 la NASA lance donc le programme Commercial Crew Development ou CCDev (en français Développement commercial pour équipage) pour sélectionner de nouvelles entreprises susceptibles de travailler immédiatement sur le transport de passagers. CCDev inaugure comme le programme COTS une nouvelle façon de travailler de la NASA avec les industriels chargés de développer les véhicules spatiaux du programme spatial habité[3].

Pour les programmes de vol habité précédents (Programmes Mercury, Gemini et Apollo, Skylab, Navette spatiale américaine, Station spatiale internationale) les ingénieurs et techniciens de la NASA définissaient toutes les caractéristiques du matériel à développer ainsi que les fonctions de support et les modalités d'utilisation avant de confier le développement à des industriels. Le personnel de la NASA était fortement impliqué dans les processus de certification et de lancement ainsi que dans les opérations en vol. Tout le matériel développé ainsi que les infrastructures étaient la propriété de l'agence spatiale américaine. Pour les programmes COTS et CCDev la NASA définit un cahier des charges centré dans le cas du CCDev sur le besoin de disposer d'un système de transport assurant la sécurité des équipages, fiable et d'un coût modéré. Les industriels qui veulent répondre à ce besoin sont libres de définir la solution la plus efficace pour atteindre les objectifs définis par la NASA, et ils sont propriétaires du matériel développé. Ils prennent en charge le lancement et les opérations en vol. Les ingénieurs et spécialistes de la NASA travaillent en étroite collaboration avec ces industriels de manière à pouvoir contrôler la phase de développement tout en mettant à disposition leur expertise et les ressources de l'agence spatiale (bancs de tests, etc...) Les constructeurs peuvent également commercialiser leur produit auprès d'autres utilisateurs que l'agence spatiale américaine[4],[5].

Le cahier des charges de l'appel d'offres CCDev

Pour répondre au cahier des charges du programme, les sociétés participant à l'appel d'offres doivent fournir à la fois un lanceur et un vaisseau spatial remplissant les conditions suivantes[6] :

  • Pouvoir transporter deux fois par an un équipage de quatre personnes et leurs équipements jusqu'à la station spatiale internationale et ramener sur Terre un effectif équivalent,
  • Le vaisseau développé doit permettre de sauvegarder l'équipage dans le cas d'une anomalie se produisant sur le pas de tir ou durant la phase de vol propulsée,
  • Le vaisseau doit pouvoir servir de refuge dans l'espace durant 24 heures s'il se produit un événement grave (l'agence spatiale évoque le cas d'une fuite de la station spatiale internationale qui ne peut être réparée immédiatement),
  • Le vaisseau doit pouvoir rester amarré à la station spatiale durant au moins 210 jours (correspond au temps de séjour normal d'un équipage avec une marge de quelques dizaines de jours).

La NASA encourage les participants à faire preuve de créativité. Aucun solution technique n'est écartée (navette spatiale, vaisseau classique de type Apollo)[6]. .

Sélection du vaisseau Crew Dragon

La sélection des sociétés se déroule en plusieurs étapes. La phase CCDev 1 dotée d'une enveloppe de 50 millions US$ qui se déroule en 2010 a pour objectif de stimuler la recherche et le développement dans le domaine du transport spatial d'équipage. Cinq société sont retenues - Sierra Nevada Corporation via sa filiale SpaceDev qui propose le Dream Chaser candidat malheureux du programme COTS, Boeing associé à Bigelow Aerospace qui propose le CST-100, United Launch Alliance, Paragon Space Development Corporation et Blue Origin}[7]. Pour la la phase CCDev 2 (2010-2011), qui a pour objectif de proposer des nouveaux concepts et des évolutions de matériels existants, 270 millions US$ sont attribués à Blue Origin, Sierra Nevada Corporation, SpaceX et Boeing. La phase suivante devait être celle du véritable appel d'offres pour la fourniture d'une prestation complète mais le Sénat n'ayant pas alloué un budget suffisant[8],[9] une phase intermédiaire, baptisée Commercial Crew integrated Capability ou CCiCap, est proposée par la NASA. Trois sociétés sont retenues[10] :

Finalement la NASA décide le 6 septembre 2014 de retenir deux candidats[11] :

  • Boeing qui reçoit 4,2 milliards de dollars pour développer un véhicule spatial classique baptisé CST-100 Starliner lancé par la fusée Atlas 5.
  • SpaceX qui reçoit 2,6 milliards de dollars pour développer une version de son vaisseau cargo SpaceX Dragon adaptée au transport d'équipage et placée en orbite par son lanceur Falcon 9.
Comparaison des principales caractéristiques des deux candidats
du programme CCDeV comparées à celles du vaisseau Soyouz [12]
Caractéristiques CST-100 Crew Dragon Soyouz TMA M/MS
Constructeur Boeing SpaceX RKK Energia
Type véhicule de rentrée capsule Capsule Capsule
Masse 10 t. 7,5-10 t. 7,15 t.
Diamètre externe 4,56 m 3,7 m. 2,72 m. (module descente 2,2 m.)
Longueur 5,03 m. 7,2 m. 7,48 m.
Volume habitable 11 m3 9,3 m3 m3
Source énergie Panneaux solaires + batteries Panneaux solaires Panneaux solaires
Système d'éjection Propulseurs intégrés au module de service Propulseurs intégrés à la capsule Tour de sauvetage
Autonomie en vol libre 60 h Une semaine 4 jours
Méthode d'atterrissage Parachutes + airbags (Terre) Parachutes (mer) Parachutes + propulsion pour la vitesse résiduelle
Site d'atterrissage Terre ou mer Mer Terre
Lanceur Atlas V Falcon 9 Soyouz
Réutilisabilité Oui Oui Non
Autre caractéristique Capacité d'emport de cargaison non pressurisée Partie pressurisée subdivisée en deux modules

Selon les termes du contrat passé avec la NASA, les montants alloués aux deux constructeurs incluent un vol de qualification sans équipage suivi d'un vol de qualification avec un équipage comprenant au moins un astronaute de la NASA pour valider le fonctionnement du lanceur, du vaisseau et des systèmes au cours du lancement, des manœuvres en orbite et des opérations d'amarrage avec la Station spatiale internationale. Une fois la phase de certification achevée avec succès, chacun des deux constructeurs réalisera ensuite deux missions opérationnelles, ce nombre pouvant ensuite être porté jusqu'à six[13].

Déroulement du projet

Présentation de la maquette des aménagements intérieurs en 2014.

Sous-financement du programme

Les développements des projets des candidats ont été ralentis par les réticences budgétaires du Congrès américain envers ce programme et son sous-financement chronique jusqu'en 2014, la NASA ne pouvait avant cette date allouer les sommes nécessaires à ces sociétés. En conséquence, la date du premier vol initialement prévue en 2015 fut repoussée en 2017[14].

Présentation d'une première maquette

Test des SuperDraco.

La présentation d'une première maquette du Crew Dragon développé par SpaceX a lieu fin mai 2014. Le premier vol d'essais avec un équipage comprenant au moins un astronaute de la NASA est initialement prévu pour 2016 ou 2017. Le premier vol opérationnel est planifié par la NASA en décembre 2017 (premier vol USCV-1)[15],[16].

Test d'interruption de lancement

Un premier test simulant une interruption du lancement suite à une avarie sur le lanceur est effectuée le 6 mai 2015 à Cape Canaveral. Le vaisseau Dragon 2 installé sur le pas de tir du complexe de lancement 40 met à feu ses huit moteurs-fusées SuperDraco qui fournissent une poussée de 54 tonnes durant 6 secondes en brûlant deux tonnes d'hydrazine et de peroxyde d'azote. Le vaisseau atteint à la fin de la phase propulsée une vitesse de 640 km/h et poursuit sur sa lancée sa montée jusqu'à une altitude de 1500 mètres. Parvenu au point culminant de sa trajectoire, la partie basse du vaisseau se détache et celui-ci bascule en pointant le bouclier thermique vers le sol. Trois parachutes pilotes destinés à stabiliser la capsule se déploient puis trois parachutes principaux ralentissent sa chute. La capsule amerrit dans l'océan une minute et 39 secondes après son lancement à environ 2,6 kilomètres du pas de tir. Malgré le mauvais fonctionnement d'un des moteurs, l'essai est considéré comme un succès[17].

Glissement de la date du premier vol

Dès 2013 les services d'inspection de la NASA officialisent le retard pris par le programme. Ceux-ci sont essentiellement dus au sous-financement du programme entre 2011 et 2013, aux difficultés techniques de SpaceX et de Boeing rencontrées dans la mise au point de leur vaisseau ainsi qu'aux retards administratifs de la NASA. Crew Dragon doit subir quelques modifications afin de garantir son étanchéité lorsqu'il amerrit à son retour sur Terre, le vaisseau ayant été initialement conçu pour se poser au sol. De son côté la NASA, qui doit valider les choix effectués par les constructeurs sous l'angle de la sécurité, contribue également au retard en répondant aux rapports et demandes de modifications adressés par SpaceX et Boeing avec un délai pouvant atteindre 7 mois[18],[19].

Projet de mission circum lunaire

Le vaisseau Crew Dragon est testé dans une chambre reproduisant les conditions à très haute altitude dans la Plum Brook Station sur le site du Glenn Research Center de la NASA.

En février 2017, SpaceX annonce une mission circumlunaire (un vol effectuant un survol de la Lune avant de revenir sur Terre) utilisant le vaisseau Crew Dragon qui serait lancée à cette occasion par la fusée lourde Falcon Heavy. L'équipage serait composé de deux touristes spatiaux payants[20]. Mais ce projet est abandonné en février 2018 car selon Elon Musk patron de SpaceX, il devient peu probable que la Falcon Heavy soit utilisée pour cet usage compte tenu des rapides progrès dans le développement du lanceur lourd BFR qui doit le remplacer[21]. En septembre 2018 SpaceX révèle que le client de ce projet fut Yusaku Maezawa qui préféra plutôt effectuer cette mission avec le BFR en développant le projet artistique dénommé DearMoon.

Abandon de l'atterrissage propulsé

L'un des aspects les plus spectaculaires du projet de SpaceX était le recours à un atterrissage propulsé : le vaisseau Crew Dragon devait réduire sa vitesse puis se poser en douceur sur le sol ferme en ayant recours uniquement à ses 8 moteurs-fusées SuperDraco d'une poussée unitaire de 71 kN montés par paires sur le pourtour du vaisseau sans utiliser de parachutes. Ce système de propulsion doit également être utilisé en cas de lancement interrompu pour assurer l'éjection du vaisseau loin du lanceur défaillant. Ce dispositif remplace le système habituel de la tour de sauvetage chargée de préserver la vie des astronautes dans ce cas de figure. Le vaisseau devait être également capable de se poser avec des parachutes en mer. Le recours à un atterrissage propulsé constituait une première dans le domaine spatial, tous les autres vaisseaux ayant recours soit à des parachutes pour se poser en mer ou sur Terre (Soyouz), soit à un atterrissage en vol plané comme les navettes spatiales. En juillet 2017 SpaceX décide d'abandonner cette solution qui impose, pour garantir la sécurité des équipages, une procédure de certification trop lourde. Par ailleurs selon le président de SpaceX, Elon Musk, ce mode d'atterrissage n'est plus celui envisagé pour la version martienne du vaisseau (Red Dragon) ce qui annule la synergie entre les deux projets. Le Crew Dragon se posera donc en mer en utilisant ses parachutes, un scénario de secours prévu dès le début de la conception du vaisseau[22],[23].

Feu vert pour un remplissage des réservoirs avec l'équipage à bord

Pour les missions avec équipage, la NASA fait embarquer ses astronautes une fois le plein des réservoirs effectués. Cette procédure limite le risque d'une perte de l'équipage durant le remplissage des réservoirs qui présente des risques non nuls comme l'a démontré l'explosion au sol du lanceur Falcon 9 en septembre 2016. SpaceX a demandé que la procédure actuelle ("load and go") appliquée aux vols de son lanceur, qui nécessite que le remplissage débute seulement 35 minutes avant le lancement, soit reconduite pour les vols avec équipage. Cette procédure permet de remplir les réservoirs avec des ergols à température extrêmement basse, ce qui permet d'augmenter de manière significative la quantité stockée (les ergols sont beaucoup plus denses à ces températures). Mais cette procédure, qui évite de dégrader les performances du lanceur, impose que le remplissage des réservoirs se fasse après l'embarquement des équipages. Compte tenu des dispositions prises par SpaceX, le comité de la NASA chargé de s'assurer de la sécurité des lancements a validé en mai 2018 le recours à cette procédure pour les vols avec équipage[24].

Un report des vols coûteux pour la NASA

La conjugaison des restrictions budgétaires touchant le programme commercial de la NASA et des difficultés rencontrées par les deux constructeurs (SpaceX et Boeing) dans la mise au point du Crew Dragon comme du CST-100 Starliner entraînent un report de l'entrée en phase opérationnelle. Les premiers vols opérationnels prévus initialement en 2017 sont finalement repoussés au deuxième semestre 2019. En août 2015, la NASA est contrainte d'acheter pour la relève de ses astronautes 6 places à bord de vaisseaux Soyouzs utilisables en 2018. Celles-ci lui sont facturées 490 millions US$ par l'agence spatiale russe Roscosmos (81,7 millions par place mais comprend l'entrainement)[25]. En février 2017, la NASA achète de nouveau 5 places supplémentaires pour un un coût unitaire de 74,7 millions[26]. Enfin, elle envisage en février 2019 d'acquérir deux autres places pour garantir la continuité entre la dernière mission Soyouz véhiculant des astronautes non russes (mission Soyouz MS-13 programmée en juillet 2019) et les premiers vols opérationnels des deux nouveaux vaisseaux américains[27].

Schéma du Crew Dragon vu de face et des deux côtés : A Capsule équipage : partie pressurisée- B Capsule équipage : module de service non pressurisé - C "Tronc" - 1 Bouclier thermique - 2 Tuyère moteur SuperDraco (4 x 2) - 3 Panneaux solaires - 4 Tuyères moteurs Draco (4 x 4) - 5 Cône articulé protégeant le système d'amarrage à la station spatiale - 6 Trappe des parachutes pilotes - 7 Écoutille équipage - 8Trappe des 4 parachutes principaux - 9 Gaine des câbles et tuyaux reliant le tronc et la capsule de l'équipage (énergie, circuit régulation thermique,...) - 10 Radiateurs - 11 Prise ombilicale utilisée sur le pas de tir - 12 Ailerons de stabilisation en cas d'éjection au lancement - 13 Hublots.

Caractéristiques techniques

Le vaisseau Crew Dragon peu avant son premier vol. La face visible est celle recouverte de panneaux solaires.

Les principales caractéristiques du vaisseau dénommé tout d'abord Dragon 2 puis ensuite Crew Dragon (mais également avant sa présentation de mai 2014 DragonRider ou Dragon V2), sont les suivantes[28].

Architecture

Le vaisseau Crew Dragon est largement basé sur la version cargo Dragon. Contrairement aux générations précédentes des vaisseaux spatiaux (Soyouz, Apollo et Shenzhou) qui utilisaient une tour de sauvetage larguée en altitude pour écarter le vaisseau en cas de défaillance du lanceur, le vaisseau Crew Dragon a recours à des moteurs-fusées intégrés qui écartent la capsule en la poussant et qui sont utilisables durant le reste de la mission pour les manœuvres orbitales. Ces moteurs-fusées devaient initialement remplacer les parachutes pour le retour sur Terre mais cette option n'a finalement pas été retenue. Il se différencie de son concurrent, le CST-100, principalement par la source d'énergie utilisée (panneaux solaires au lieu de batteries), l'intégration des servitudes (réservoirs, batteries, oxygène,...) à la capsule de l'équipage (sur le CST-100 ces équipements sont contenus dans un module de service distinct qui est largué avant la rentrée atmosphérique) ainsi que par la capacité à emporter une charge utile externe de plusieurs tonnes dans le module cylindrique creux baptisé tronc qui prolonge le vaisseau spatial. Contrairement à la version cargo Dragon, les panneaux solaires ne sont pas déployés de part et d'autre du corps du vaisseau mais sont fixes et tapissent la moitié du tronc. En effet le Crew Dragon a besoin de moins d'énergie ce qui a rendu cette solution possible. L'autre différence importante est le système d'amarrage de type NASA Docking System (NDS) qui remplace le système CBM utilisé par le cargo spatial. Les deux vaisseaux Crew Dragon et CST-100 sont les premiers à utiliser ce système d'amarrage androgyne international mis au point par la NASA. Le diamètre interne de l'écoutille de forme circulaire est de 80 cm (contre un carré de 127 cm de côté pour le CBM).

Caractéristiques générales

Le vaisseau Crew Dragon, haut de 8,23 mètres, comprend deux sous-ensembles. Le haut du vaisseau est constitué d'une capsule en forme de cône tronqué, haute de 4,88 mètres pour un diamètre maximal de 3,96 mètres. Sa base est formée par un bouclier thermique qui protège le vaisseau lors de la rentrée atmosphérique. La partie pressurisée est destinée à l'équipage (volume total de 9,3 m³) et contient également les moteurs de contrôle d'attitude et de guidage Draco, les réservoirs d'ergols, etc... Le haut de la capsule comprend une petite coiffe amovible qui protège le sas d'amarrage à la station spatiale internationale lors de la mise en orbite du vaisseau et de son retour sur Terre. La capsule comprend quatre hublots de relativement grande taille comparés aux vaisseaux antérieurs. Une écoutille sur le côté permet à l'équipage de s'installer dans le vaisseau. Deux trappes sont situées au-dessus et au-dessous de l'écoutille : la trappe supérieure recouvre le compartiment des parachutes pilotes qui effectuent le premier freinage et la stabilisation de la capsule lors du retour sur Terre tandis que la trappe inférieure donne accès au compartiment des quatre parachutes principaux. La partie inférieure du vaisseau de forme cylindrique, baptisée tronc (trunk en anglais), est haute de 3,66 mètres pour un diamètre de 3,66 mètres[29]. Cette partie du vaisseau n'est pas récupérée après la mission car elle est larguée avant la rentrée atmosphérique et est détruite durant celle-ci. La moitié de sa surface est recouverte de cellules photovoltaïques destinées à l'alimentation électrique tandis que l'autre moitié est recouverte de radiateurs destinés à la régulation thermique du vaisseau. Des petits ailerons permettent de stabiliser aérodynamiquement le vaisseau si celui-ci est éjecté par ses propulseurs à la suite d'une défaillance du lanceur. Le tronc est creux et permet de transporter du fret non pressurisé si nécessaire. Le volume disponible est de 37 m³. Le vaisseau permet de transporter une charge utile de 6 tonnes en orbite (dans la partie pressurisée ou non) et de ramener sur Terre un fret de 3 tonnes dans la partie pressurisée[30],[31].

Propulsion

Le Crew Dragon dispose de deux types de moteurs-fusées à ergols liquides qui sont caractérisés par le recours à un mélange hypergoliques de peroxyde d'azote et d'UDMH. Les huit moteurs-fusées SuperDraco d'une poussée de 73 kNewtons ne servent qu'à l'éventuelle éjection de la capsule en cas de défaillance du lanceur. Les 16 Draco d'une poussée unitaire de 400 Newtons sont utilisés pour les manœuvres et corrections orbitales. Ces moteurs sont répartis en quatre grappe de trois à la base de la capsule, ainsi que 4 autres à la face avant du vaisseau sous le cône amovible. Les moteurs sont disposés de manière à assurer une redondance en cas de défaillance de certains d'entre eux.

Aménagements intérieurs

Suni Williams dans une maquette du vaisseau.

L'intérieur du vaisseau est aménagé de manière à pouvoir accueillir un maximum de 7 astronautes, mais la version utilisée par la NASA pour la relève des équipages de la station spatiale internationale en comptera moins afin d'augmenter l'espace disponible pour le matériel emporté[32]. Des écrans plats tactiles faisant face aux couchettes du pilote et du copilote rassemblent l'ensemble des données et des commandes. Pour les situations d'urgence, l'équipage dispose de boutons manuels classiques et d'une poignée centrale permettant d'éjecter la capsule durant le lancement. La cabine est conçue pour fonctionner en cas de dépressurisation accidentelle. Pour faire face à cette éventualité, les astronautes portent durant le vol une combinaison spatiale intégrale étanche et résistante aux flammes conçue par SpaceX. Un conduit ombilical relie la combinaison et le vaisseau. La combinaison spatiale prend en charge les communications avec l'extérieur et au sein de la cabine ainsi que la régulation thermique. Le casque est fabriqué par impression 3D. Les gants permettent d'utiliser les écrans tactiles[30].

Rentrée atmosphérique

Durant sa rentrée atmosphérique, le vaisseau est protégé de la chaleur générée par la transformation de l'énergie cinétique en énergie thermique par un bouclier thermique de type Pica de troisième génération.

Amarrage à la station spatiale internationale

Deux ports d'amarrage de la Station spatiale internationale (IDA-2 et IDA-3) au format NDS peuvent être utilisés par les vaisseaux Crew Dragon et CST-100 Starliner.

Contrairement au vaisseau cargo, le Crew Dragon peut s'amarrer de manière autonome à la Station spatiale internationale. Par ailleurs, le cône qui protège l'écoutille n'est pas largué dans l'espace mais est amovible et solidaire du véhicule, ce qui permet sa réutilisation. Le système d'amarrage est de type NASA Docking System (NDS) au lieu du système CBM utilisé par le cargo spatial. Les deux vaisseaux Crew Dragon et CST-100 sont les premiers à utiliser ce système d'amarrage androgyne international mis au point par la NASA. Le diamètre interne de l'écoutille de forme circulaire est de 80 cm (contre un carré de 127 cm de côté pour le CBM) et il permet le transfert d'énergie, données, commandes, air, communications et potentiellement d'ergols, eau, oxygène et gaz pressurisant. Pour permettre aux vaisseaux spatiaux de s'amarrer, la station spatiale internationale est équipée avec deux adaptateurs IDA (IDA-2 et IDA-3). Ceux-ci sont installés sur les ports d'amarrage des PMA eux-mêmes fixés sur les ports avant et zénithal du module Harmony. Les PMA étaient utilisés auparavant par la Navette spatiale américaine qui disposait d'un système d'amarrage périphérique androgyne de type APAS-95. IDA-2 a été installé le 19 août 2016 durant une sortie extravéhiculaire de l'équipage de la station[33] tandis que la mise en place d'IDA-3 est prévue en mai 2019[34].

Réutilisation

SpaceX a prévu de concevoir son vaisseau pour qu'il puisse effectuer une dizaine de vols. Néanmoins la version habitée utilisée par la NASA ne sera pas certifiée pour être réutilisée, afin de simplifier les procédures[32]. Les capsules seront cependant réutilisées afin de servir de vaisseaux cargo lors des missions de ravitaillement CRS-2.

Pas de tir

Passerelle permettant à l'équipage d'accéder au Crew Dragon.

Les lancements du vaisseau Dragon 2 sont effectués depuis le pas de tir du complexe de lancement 39A situé dans le centre spatial Kennedy en Floride. Cet ensemble de lancement a été utilisé dans le cadre du programme Apollo et pour les missions de la Navette spatiale américaine. Le dernier vol de la navette spatiale (mission STS-135) a décollé en 2011 depuis ce pas de tir. La tour utilisée pour préparer le lanceur a été réaménagée pour s'adapter aux caractéristiques du lanceur Falcon 9. Le bras permettant à l'équipage d'embarquer à bord du vaisseau a été relevé de 21 mètres et la glissière utilisée pour évacuer l'équipage et les techniciens en cas d'anomalie a été également rehaussée[35].

Lanceur

Le Crew Dragon fixé au sommet de son lanceur Falcon 9 pour le vol inaugural.
Article principal : Falcon 9.

Le seul lanceur qualifié pour la mise en orbite du Crew Dragon est la fusée Falcon 9 dans sa version "bloc 5". Pour répondre au cahier des charges de la NASA qui vise à réduire la probabilité de perte de l'équipage en dessous de 1/270[29], SpaceX a développé cette nouvelle version, également utilisée pour les autres missions commercialisées par SpaceX. Parmi les exigences figurent la nécessité pour la structure du lanceur de supporter une charge supérieure de 40% à la charge maximale calculée alors que cette valeur n'est que de 25% pour le lancement de satellites. Le matériau des réservoirs d'hélium, à l'origine de la perte d'un lanceur, a également été remplacé[36].

Historique des vols

Vols de qualification

Pour qualifier le vaisseau, la NASA demande à SpaceX que soient effectués deux vols de qualification entre lesquels doit s'intercaler une démonstration du système d'éjection au moment où la pression aérodynamique est maximale (max Q) démontrant la capacité de ce système de faire face à une défaillance du lanceur au moment le plus défavorable[24].

La première mission du Crew Dragon, baptisée SpX-DM1 est lancée le 2 mars 2019 depuis le pas de tir 39A du Centre spatial Kennedy. Ce vol sans équipage a pour objectif de vérifier le fonctionnement du vaisseau durant les phases critiques du vol. Le déroulement de la mission est un succès et le vaisseau amerrit cinq jours plus tard le 8 mars à 13h45 UTC au large de la Floride où il est récupéré par un navire qui le ramène à la base de Cape Canaveral. Là il doit être examiné, remis en état puis préparé pour le test du système de sauvetage programmé[37].

Le deuxième vol de qualification SpX-DM2, un vol de qualification avec équipage qui doit se dérouler au cours de l'été 2019 mais qui pourrait être repoussé à la fin de l'année. L'équipage sélectionné est constitué des astronautes de la NASA Robert Behnken et Douglas Hurley. Si ces deux vols remplissent leurs objectifs, le vaisseau sera considéré comme qualifié[38],[39].

Utilisation opérationnelle

Une fois les vols de qualification achevés, les vols opérationnels, qui assureront la relève des équipages de la Station spatiale internationale, doivent démarrer. Un contrat pour 12 vols a été passé par la NASA en 2017 dont 6 seront effectués par la capsule Crew Dragon entre 2019 et 2024 (prévisions). Chaque vol transportera un équipage pouvant comprendre jusqu'à 4 personnes, les vaisseaux Soyouz continuant à assurer le transport des cosmonautes russes.

A partir de 2020 le vaisseau Crew Dragon doit non seulement assurer la relève des équipages mais également remplacer la version cargo SpaceX Dragon pour le transport de fret à la station spatiale internationale[29] .

Références

  1. Killian Temporel et Marie-Ange Sanguy, « Starlinerː le taxi pour l'ISS de Boeing », Espace & Exploration n°38,‎ mars-avril 2017, p. 28 à 37
  2. (en) Renae Merle, « NASA’S COMMERCIAL CREW PROGRAM: UPDATE ON DEVELOPMENT AND CERTIFICATION EFFORT », sur Washington Post, Washington Post,
  3. Stefan Barensky, « Transport spatial habitéː l'offre privée », Espace & Exploration n°4,‎ juillet-aout 2011, p. 54 à 61
  4. (en) « CCDev press kit : How is Commercial Crew Different? », NASA, (consulté le 10 mars 2019)
  5. (en) « CCDev », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le 7 décembre 2018)
  6. a et b (en) « Commercial Crew Program :facts sheet », NASA (consulté le 7 décembre 2018)
  7. (en) « NASA Unveils Commercial Human Spaceflight Development Agreements and Announces $50 Million in Seed Funding for Commercial Crew », sur SpaceRef.com,
  8. (en) Frank Morring, « NASA Shifts CCDev Back To Space Act », Aviation Week,
  9. (en) Dan Leone, « Citing Budget Uncertainty, NASA Switches Commercial Crew Procurement Approach », sur Space News,
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Voir aussi

Articles connexes

Lien externe