En 1961, un astronaute américain a atteint l'espace pour la première fois et s'est envolé dans les cieux dans une capsule en forme de boule de gomme.

Depuis, les gens se sont envolés pour la lune, créé des avions spatiaux et conçu des fusées qui reviennent sur Terre pour des atterrissages de précision. Mais lorsque les astronautes décollent l'année prochaine du sol américain pour la première fois en six ans, leur véhicule de prédilection sera une autre capsule.

Boeing Co. et SpaceX s'appuient sur une conception éprouvée, car les deux sociétés développent chacune des vaisseaux spatiaux dans le cadre de contrats de la NASA pour transporter des astronautes vers la Station spatiale internationale.

Malgré les vaisseaux spatiaux élégants des imaginations de science-fiction ou le corps ailé familier de la navette, les ingénieurs sont revenus encore et encore à la capsule apparemment maladroite pour une raison simple - cela fonctionne.

"La capsule est une technologie très durable, " a déclaré Matthieu Hersch, professeur adjoint d'histoire des sciences à l'Université Harvard. "Ce n'est peut-être pas romantique de voler, mais cela va vous amener là-bas et revenir en toute sécurité."

Depuis la fin du programme des navettes, les États-Unis se sont appuyés sur la Russie pour transporter leurs astronautes vers et depuis la station spatiale dans le vaisseau spatial Soyouz, une autre gélule.

Boeing et SpaceX ont déclaré qu'ils étaient convaincus que leurs véhicules voleraient l'année prochaine, malgré les récents rapports du Government Accountability Office des États-Unis indiquant que les retards des deux sociétés ont repoussé les premiers vols d'essai au-delà de la date limite initiale.

Le nouveau vaisseau spatial possède un certain nombre de fonctionnalités qui n'étaient pas disponibles sur les capsules précédentes - écrans tactiles, grandes fenêtres, une électronique plus puissante et des matériaux plus légers.

Les combinaisons spatiales que les astronautes porteront ont également été allégées. SpaceX a publié plusieurs photos de sa combinaison spatiale, qui, selon le directeur général Elon Musk, a été testé pour garantir que les astronautes resteraient en sécurité même si la pression dans la capsule diminuait soudainement. La combinaison spatiale "Boeing blue" de Boeing est environ 40% plus légère que les combinaisons précédentes, et les gants ont été spécialement conçus pour permettre aux astronautes d'interagir avec des écrans tactiles.

Au début du programme spatial américain, les astronautes se sont plaints de rouler dans tout ce qui permettait un contrôle humain aussi limité. Emprunter le nom à quelque chose que vous avalez n'a pas renforcé l'attrait.

Initialement, il y avait un grand enthousiasme pour faire ressembler ces engins spatiaux à des avions, mais il était difficile de créer des ailes capables de naviguer dans diverses parties d'une mission et de survivre à la chaleur de la rentrée, dit Hersch.

Tout vaisseau spatial conçu pour transporter des humains a un ensemble spécifique d'exigences. Il doit être efficace dans son volume avec suffisamment d'espace pour tous les systèmes de vie nécessaires, mais avoir une masse aussi faible que possible. Il doit également résister à d'énormes forces G, pression et chaleur pendant le lancement et la rentrée.

Le bouclier thermique sur l'émoussé d'une capsule, le fond légèrement incurvé aide à protéger l'équipage lorsque le véhicule rentre dans l'atmosphère.

Les capsules sont aérodynamiquement stables lorsqu'elles se déplacent à des vitesses supersoniques lors de la rentrée et nécessitent peu de manœuvres pour revenir sur Terre en cas d'urgence, leur donnant « la stabilité inhérente, " a déclaré David Giger, directeur principal de l'ingénierie de développement de Dragon chez SpaceX.

"Ce qui est vraiment intéressant dans la conception de la capsule, c'est qu'elle est efficace sur le plan aérodynamique à la fois en montée et en descente, " a déclaré David Barnhart, directeur de l'USC Space Engineering Research Center. "Il suffit d'un événement pour le faire reculer, qui est essentiellement une brûlure de rentrée, et c'est bien car cela minimise les pièces mobiles et les complexités."

En créant un vaisseau spatial pour le programme d'équipage commercial de la NASA, Boeing et SpaceX se sont appuyés sur l'exemple de leurs prédécesseurs.

Boeing a construit sa conception sur la base de certaines des données de Mercury et Gemini des années 50 et 60, ainsi que l'Orion de la NASA, un vaisseau spatial d'équipage qui a volé pour la première fois en 2014 et qui devrait voyager dans l'espace au sommet de la fusée Space Launch System de l'agence en 2019.

Rob Adkisson, l'ingénieur en chef de Boeing pour le programme d'équipage commercial, a déclaré que la conception de la capsule compacte du CST-100 Starliner correspond à sa mission de « transporteur de personnes, " par rapport à la plus grande navette spatiale qui fonctionnait essentiellement comme un "camion d'avant en arrière".

"Cela ressemble beaucoup aux Gémeaux et à Mercure, " a-t-il dit à propos du Starliner. " Mais c'est un peu différent. "

Le Starliner du géant de l'aérospatiale de Chicago explosera dans l'espace sur une fusée Atlas V avant de se déployer et de s'amarrer de manière autonome à la station spatiale. En revenant sur Terre, le vaisseau spatial va larguer son module de service, déployer des parachutes pour ralentir et laisser tomber son bouclier thermique afin que les coussins gonflables du véhicule puissent se gonfler pour un atterrissage au sol plus doux.

Des mannequins chevauchant le Starliner lors d'un récent test ont été "à peine bousculés" à l'intérieur, dit Adkisson. La capsule est conçue pour être réutilisée 10 fois.

Une version de la capsule est en cours de test dans une installation de Boeing à l'extérieur de Los Angeles où les structures spatiales du programme Apollo, les fusées originales Delta et Delta II et des parties de la station spatiale ont également été nettoyées avant leurs missions. La capsule CST-100 Starliner devrait effectuer son premier vol d'essai en juin 2018, avec un vol d'essai en équipage deux mois plus tard.

"Vous concevez des marges solides dans ce que vous faites, démontrer que tout fonctionne comme nous l'attendons, " Adkisson a déclaré. "Cela nous donne beaucoup de confiance et donne à notre client beaucoup de confiance que nous l'avons cloué."

Une évolution majeure est le réglage fin de la protection thermique de la capsule. The Starliner's base heat shield has an ablator, a proprietary material that absorbs energy on re-entry and only chars "like a marshmallow, " said David Schiller, leader of Boeing's commercial crew aerostructures integrated product team.

The base heat shield and its four backshells located around the crew vehicle are made of composite materials. A glass-phenolic honeycomb core is wedged between the composite layers, like an ice cream sandwich, to provide high strength while staying lightweight. The entire vehicle is covered with thermal protection, including a type of woven ceramic "blanket" similar to the ones used on the space shuttle, and ceramic tiles on the backshells to deflect heat.

Like Boeing, SpaceX also looked to previous capsules when it first embarked on its Dragon spacecraft.

À l'époque, the company, headquartered near LA, was still very young, so engineers looked at the legacies of the Mercury, Gemini and Apollo programs. The lessons are incorporated in its Dragon 2 crew transporter capsule, along with those learned from developing SpaceX's Dragon 1 vehicle, currently used by NASA to take supplies to the space station.

The Dragon 2's abort system is a marked change from the capsule used in the Apollo program, which used a rocket on a tower located at the top of the capsule and was discarded on the way up to orbit. SpaceX's launch abort system can be used at any time during the ascent and stays on the capsule so it can be recovered on splashdown - part of the company's emphasis on reusability, said Giger of SpaceX.

Dragon 2 will also utilize more advanced avionics technology than was possible during the Apollo missions - the capsule's avionics draw less than half the power of the Apollo spacecraft and lunar module combined - and the avionics are smaller and can be consolidated into fewer numbers of components. The most obvious examples are the touch-screen displays inside the capsule.

The SpaceX capsule will also utilize more automation, such as its docking ability, to improve safety and allow the crew to focus on crucial tasks, Giger said. The company is also working on developing the capsule's precision landing capability in the ocean so recovery crews can arrive within minutes.

"Just because it looks like a capsule does not mean the inherent technology is the same, " Giger said.

Dragon 2, which will ride into space on a Falcon 9 rocket, is set to make its first test flight in February 2018, and a crewed flight will come four months later.

En attendant, the capsule's hardware is going through qualification testing and software is being developed and evaluated, said Garrett Reisman, director of space operations at SpaceX and a former NASA astronaut who flew on two space shuttle missions.

"We're trying to take a giant leap forward in safety, " Reisman said. "We have the opportunity to do that through design, improvements in technology and also by leveraging all the history that our partner NASA brings to the table ... to make sure we don't repeat mistakes made in the past."

©2017 Los Angeles Times
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