Le concept d’artiste de l’avion spatial a été conçu par Northrop Grumman, avec l’aide de Scaled Composites et de Virgin Galactic, pour le programme XS-1 de DARPA.
Le XS-1 est un avion spatial en cours de développement par les États-Unis. l’agence de haute technologie de l’armée, l’Agence des projets de recherche avancée de la défense (DARPA). L’objectif principal du projet est de réutiliser le vaisseau spatial fréquemment, avec un taux de lancement proposé de 10 missions d’une journée en seulement 10 jours. En mai 2017, DARPA a sélectionné Boeing comme fournisseur pour les phases 2 et 3. Des combats d’essai sont prévus pour 2020. Le XS-1 (Experimental Spaceplane 1) est prévu pour voler des charges utiles de moins de 5 millions de dollars par vol, pesant chacune entre 3 000 et 5 000 livres. (1 360 à 2 267 kilogrammes). L’engin de type avion est également censé voler plus vite que Mach 10, soit 10 fois la vitesse du son. « Les technologies dérivées du programme XS-1 permettront des capacités de lancement spatiales de routine avec un coût, une opérabilité et une fiabilité comparables à ceux des avions », peut-on lire dans un article de Space.com de novembre 2013. «L’objectif à long terme est de faire en sorte que les technologies XS-1 soient prises en charge non seulement pour le lancement de la prochaine génération pour les clients gouvernementaux et commerciaux, mais également pour les avions hypersoniques et spatiaux à portée mondiale.
Des décennies de concepts
Jusqu’à présent, il n’y a pas eu de véhicule spatial entièrement réutilisable en raison de complications techniques. La navette spatiale de la NASA, un système partiellement réutilisable, a volé 135 fois entre 1981 et 2011. Des parties de la navette spatiale devaient être re-fabriquées pour chaque vol, comme les réservoirs externes et un certain nombre de carreaux pour le système de protection de rentrée (qui serait endommagé ou tomberait pendant l’atterrissage.) Autres tentatives précoces de réutilisation Les lanceurs spatiaux comprennent le X-30 (1980) et le X-33 VentureStar (années 1990), qui n’ont jamais volé. La DARPA a également tenté un programme appelé Accès réactif, petite cargaison, lancement abordable (RASCAL) au début des années 2000. Pour le XS-1, DARPA a initialement annoncé le programme en 2013 et il est maintenant en phase 2/3. En 2014, DARPA a déclaré que la réutilisation serait utile pour les lancements rapides à faible coût. « Dans un contexte de baisse des budgets et de l’évolution des capacités des adversaires, un accès rapide, abordable et routinier à l’espace est de plus en plus crucial pour la sécurité nationale et économique », a déclaré DARPA dans un communiqué de presse. DARPA a souligné que les lancements de satellites sur des fusées doivent être programmés des années à l’avance et coûtent beaucoup d’argent. « La DARPA a créé son programme Experimental Spaceplane (XS-1) pour aider à surmonter ces défis et créer un nouveau paradigme pour des opérations spatiales plus routinières, réactives et abordables », a ajouté l’agence. En 2014, trois équipes ont été sélectionnées pour concourir pour le contrat de vol:
- Northrop Grumman à la tête de l’équipe, avec Scaled Composites pour la fabrication et l’assemblage et Virgin Galactic pour les opérations
- Masten Space Systems (responsable) et XCOM Aerospace
- Boeing (lead) et Blue Origin
Les tâches de la phase 1 incluaient le développement du véhicule, la découverte et la réduction du risque de création de technologies et de processus « de base », et la détermination de la marche à suivre pour la phase de vol, a indiqué DARPA. « DARPA s’attend à ce que les artistes explorent d’autres approches techniques du point de vue de la faisabilité, de la performance, de la conception du système, des coûts de développement et des coûts opérationnels. Ils doivent également évaluer les possibilités de transition à court terme pour les utilisateurs militaires, civils et commerciaux », a écrit l’agence. Le programme est entré dans la phase 2 en 2016. En 2017, DARPA a choisi Boeing pour construire et tester le XS-1. « Le XS-1 ne serait ni un avion traditionnel ni un lanceur conventionnel, mais plutôt une combinaison des deux, avec pour objectif de réduire de dix fois les coûts de lancement et de remplacer le temps d’attente frustrant par un lancement à la demande ». Jess Sponable, responsable du programme DARPA, dans un communiqué de presse de mai 2017. «Nous sommes très satisfaits des progrès de Boeing sur le XS-1 jusqu’à la phase 1 du programme et nous sommes impatients de poursuivre notre étroite collaboration dans cette progression nouvellement financée vers les Phases 2 et 3 – fabrication et vol.
La poursuite du développement
L’objectif ultime du programme de développement est un test en vol, lorsque Boeing et DARPA tenteront de faire 10 lancements en 10 jours. Cela arrivera en phase 3. Tout d’abord, il y aura plusieurs vols de shakedown, puis le XS-1 effectuera plusieurs lancements spatiaux avec des vitesses allant de Mach 5 à Mach 10. Le XS-1 enverra également une charge utile de démonstration d’une masse comprise entre 900 et 3 000 lbs. (environ entre 410 et 1 360 kg). «En cas de succès, le programme pourrait permettre à l’avenir d’offrir un service commercial pouvant fonctionner avec des coûts récurrents de 5 millions de dollars ou moins par lancement, y compris le coût d’une phase supérieure non récupérable, en supposant un taux de renouvellement récurrent d’au moins dix vols par an – une petite fraction du coût des systèmes de lancement aux États-Unis militaire utilise actuellement pour des charges utiles de taille similaire », a déclaré DARPA dans son communiqué de presse de mai 2017. «Le coût de 5 millions de dollars est le coût réel et non le prix commercial», a déclaré DARPA. «Un autre objectif du programme est d’encourager le secteur des lancements commerciaux à adopter des approches, des processus et des technologies XS-1 qui facilitent le lancement à la demande et un redressement rapide – des besoins militaires et commerciaux importants pour le XXIe siècle. Pour atteindre cet objectif, la DARPA a l’intention de publier des données sélectionnées de ses essais de phase 2/3 et fournira à toutes les entités commerciales intéressées les spécifications pertinentes pour les charges utiles potentielles « , a ajouté DARPA. Les délais d’exécution rapides nécessiteront l’utilisation d’une technologie qui est déjà en place sur les avions militaires, a déclaré la DARPA, comme des «composants de sous-systèmes facilement accessibles» que les ingénieurs peuvent retirer rapidement pour l’entretien et les réparations. Le XS-1 utilisera également certains systèmes connus, tels que le moteur Aerojet Rocketdyne AR-22 qui est une version du moteur principal de la navette spatiale. XS-1 aura également une part de technologies innovantes. Ceux-ci comprennent des réservoirs de propergols extrêmement légers pour contenir de l’oxygène liquide et de l’oxygène liquide, des ailes composites hybrides métalliques et des surfaces capables de survivre à de multiples rentrées, ainsi que des capacités de vol autonomes. Ressources additionnelles
