Le projet Starship d’Elon Musk prend forme. Il s’agit pour rappel de la nouvelle génération de fusée réutilisable devant emmener des humains sur Mars. Après plusieurs tests sur l’étage supérieur, SpaceX se prépare à faire décoller son premier étage Super Heavy Booster. D'autres étapes suivront.

Chez SpaceX, l’année 2020 aura été marquée de plusieurs réussites, notamment l’envoi d’astronautes dans la Station Spatiale Internationale (ISS) dans le cadre d’une mission commerciale pour la NASA. En parallèle des dizaines de lancements et retours de fusées Falcon 9 et du déploiement progressif de sa constellation Starlink, le fabricant avance sur sa prochaine génération de fusée : Starship, connue sous le nom de BFR jusqu’à fin 2018.

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Bien qu'elle comporte deux étages, les prototypes testés ne correspondent qu’au second, la partie supérieure… ils mesurent déjà une cinquantaine de mètres de hauteur, soit quasiment autant que le lanceur européen Ariane 5.

Le premier étage, Super Heavy Booster, devrait décoller pour un vol à faible altitude (« hop ») d’ici quelques mois selon Elon Musk. Actuellement, les travaux avancent, la suite du plan prévoyant un vol orbital en 2021, un lancement commercial en 2022 et un voyage destination Mars en 2024. Mais tout n'a pas été rose.

Retour sur un an d’explosions et de réussites

Les tests de la partie supérieure ont en effet mal débuté dès la fin 2019 avec l'explosion du prototype MK1. Elle s’est déroulée lors d’un essai visant à « mettre les systèmes sous une pression maximum, si bien que le résultat n'était pas complètement inattendu. Il n'y a pas eu de blessés, et ce n'est pas un grave revers ».

En février, le prototype SN1 (Serial Number 1, la nouvelle dénomination utilisée par SpaceX) subissait le même revers, puis c’était au tour de SN3 en avril à cause d’une « erreur de configuration du test plutôt qu’une erreur de conception ou de construction ». Il faudra attendre le mois d’avril et SN4 pour que le test cryogénique soit enfin passé avec succès… avant  que ce prototype n’explose lui aussi en juin lors d’un essai de mise à feu statique.

Le premier décollage avec succès est arrivé en septembre avec SN5, qui a atteint 150 mètres avant de venir se reposer sur la terre ferme sans encombre. Un second vol à 150 mètres s’est déroulé quelques jours plus tard avec SN6, de quoi réjouir Elon Musk : « Il s'avère que vous pouvez faire voler n'importe quoi haha ». 

En décembre, après deux reports, dont un moins de 2 secondes avant le lancement, SN8 décollait pour un test à haute altitude (12,5 km). Il a effectué un retournement en vol comme prévu, mais s’est écrasé dans une gerbe de flammes en raison d’une vitesse trop élevée à l’arrivée. Elon Musk y voyait néanmoins un succès, car de nombreuses étapes avaient été franchies : « Super test. Félicitations à l’équipe Starship ! », lâchait-il sur Twitter.

Après une petite chute sans gravité, SN9 est installé sur le pas de tir depuis le 22 décembre, paré à décoller.

Les deux étages en détail

Starship est à la fois le nom de la fusée et du second étage (SNx). Avec 120 mètres de hauteur, la version finale  de l'ensemble sera bien plus imposante. Aux dernières nouvelles, il se décomposera de la manière suivante : 

Le premier étage Super Heavy Booster

• 70 mètres de haut pour 9 mètres de diamètre
• Réservoirs d'une capacité de 3 400 tonnes 
• Poussée totale de 72 000 kN (il est question de 28 moteurs Raptors pour l’instant) 

Le second étage Starship (comme la fusée complète)

• 50 mètres de haut pour 9 mètres de diamètre
• Réservoirs d'une capacité de 1 200 tonnes 
• Poussée totale de 12 000 kN avec six moteurs Raptors

La partie supérieure sera déclinée en deux versions, Crew et Cargo, différents dans l’aménagement intérieur de la coiffe. Cette dernière mesure 9 mètres de diamètre pour 18 mètres de hauteur, soit un peu plus de 1 100 m³.

La charge totale peut dépasser les 100 tonnes en orbite terrestre basse. C’est donc largement plus que Falcon Heavy (avec trois premiers étages de Falcon 9) qui est annoncé à 63,8 tonnes. SpaceX affirme aussi être capable de déposer 100 tonnes à la surface de la Lune ou de Mars, en « faisant le plein » de sa fusée dans l’espace.

Ces caractéristiques techniques sont susceptibles de changer, ce ne serait pas la première fois. Pour rappel, lorsqu'Elon Musk présentait la première fois Starship (BFR à l’époque) en septembre 2016, la fusée mesurait alors 122 mètres de haut pour 12 mètres de large. Un an plus tard, des changements étaient apportés et elle passait à respectivement 106 et 9 mètres. Fin 2019, il était question de 118 et 9 mètres, contre 120 et 9 mètres actuellement.

Le club fermé des lanceurs de plus de 100 tonnes

SpaceX n’est pas seule à vouloir envoyer de grosses charges dans l’espace. La NASA prépare sa fusée Space Launch System (ou SLS) qui sera capable d’emporter jusqu’à 130 tonnes en orbite basse. Comme nous l'avons évoqué récemment, la Chine est aussi sur le coup avec Long March-9 pouvant elle aussi de dépasser les 100 tonnes.

Ariane 6 ne viendra pas jouer sur ce terrain (voir notre magazine #2), avec un maximum de 22 tonnes pour la version A64 avec quatre boosters latéraux. Même chose pour la Delta IV Heavy de l’United Launch Alliance qui est à 29 tonnes « seulement ». Rappelons que la palme est pour le moment toujours détenue par le « monstre » Saturn V qui était capable d’emporter 140 tonnes en orbite basse. Ce lanceur était en service dans les années 60 et 70.

Disposer d’une capacité de chargement importante permet d’emporter davantage de matériel pour l’exploration spatiale, ou des satellites plus gros. Dans la conquête de Mars par exemple, il faudra embarquer des membres d’équipage, de grosses quantités de fret et de matériel, du carburant pour les manœuvres d’atterrissage sur la planète rouge et le retour, etc. Elon Musk n’a pas caché son ambition d’explorer le Système solaire avec Starship.

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Le premier vol de Super Heavy Booster en approche

La modularité est une part importante de Starship : la version Crew du second étage pourrait être utilisée pour des déplacements sur Terre, tandis que la version à deux étages servira pour l’exploration d’autres planètes.

Mais on n’en est pas encore là, tant s’en faut. Seuls des prototypes du second étage ont décollé (et explosé) pour le moment, avec d’indéniables progrès sur l’année 2020. Interrogé sur le premier « hop » (à 150 mètres d’altitude) de Super Heavy Booster, Elon Musk annonce qu’il arrivera dans « quelques mois », sans plus de précision.

Et ensuite ?

Il faudra alors combiner les deux morceaux pour lancer une fusée Starship complète dans l’espace… et la faire revenir. Selon Elon Musk, « il faudra atteindre au moins SN20 ou plus pour avoir Starship 1.0 ». Le premier vol devrait avoir lieu en 2021, si tout va bien.

Il y a quelques semaines à peine, Elon Musk prévoyait toujours d’envoyer une mission cargo sur Mars en 2022, suivi par des humains en 2024 ou 2026 (une fenêtre de lancement s’ouvre tous les deux ans pour rappel). La version Crew de Starship pourra transporter « jusqu’à 100 personnes vers une orbite basse, la Lune et Mars. Cette configuration comprend des cabines privées, de grands espaces communs, un stockage centralisé, des abris contre les tempêtes solaires et une zone dédiée à l'observation ».

Ce qui paraissait un rêve un peu/beaucoup/complétement (rayez la mention inutile) fou il y a quelques années prend de plus en plus forme. Reste à voir si l'histoire finira bien, ou comme dans un mauvais téléfilm.

Ce n’est PAS une vraie photo.