Falcon 9 (Anasis-II/Koreasat 116) - CCAFS - 20.7.2020 [Succès]

Giwa a écrit:https://www.spaceflightinsider.com/organizations/space-exploration-technologies/spacex-successfully-catches-both-anasis-2-fairing-halves/
Un article intéressant à propos de cette récupération des deux demies coiffes - lors du même vol - qui représente l’aboutissement de plusieurs années d’efforts. Il faut se rappeler qu’au début, une telle méthode de récupération paraissait assez abracadabrantesque...et pourtant elle a fini par réussir 

BBspace a écrit:

Giwa a écrit:https://www.spaceflightinsider.com/organizations/space-exploration-technologies/spacex-successfully-catches-both-anasis-2-fairing-halves/
Un article intéressant à propos de cette récupération des deux demies coiffes - lors du même vol - qui représente l’aboutissement de plusieurs années d’efforts. Il faut se rappeler qu’au début, une telle méthode de récupération paraissait assez abracadabrantesque...et pourtant elle a fini par réussir 

Je suis admiratif du résultat. De là à dire que c'est une technique du XXIe siècle.... ça fait très fin du XXe....

PierredeSedna a écrit:Le choix fait par les gens de SpaceX de renoncer à la récupération du 2ème étage de la Falcon 9 illustre leur pragmatisme. Ils ont dû calculer qu'au regard de l'espérance de vie limitée de la Falcon 9 si le projet Starship aboutit, le retour sur investissement prévisible n'était pas suffisant pour justifier l'investissement.

Ce retour sur investissement lui-même intégrait la comparaison entre les coûts d'entretien d'un 2ème étage réutilisable et les coûts du 2ème étage consommable. Un point à souligner est que les termes de cette comparaison réutilisable/consommable sont très différents pour le 1er et le 2ème étage.

En effet, indépendamment d'une évidence à rappeler et qui est que si on récupère le 2ème étage, on affecte des propergols à cette récupération et on réduit la masse maximale de la charge utile, trois autres paramètres importants de l'équation économique de la réutilisation sont : 

          - le nombre de réutilisations possibles après un simple entretien dit "léger" (sans maintenance lourde) ;

          - le coût de l'entretien "léger" entre deux vols ;

          - le coût du dispositif de récupération et de retour à l'atelier de maintenance après chaque vol.


1°) le nombre maximal de réutilisations possibles après un simple entretien dit "léger" 

Ce paramètre dépend lui-même de deux éléments, l'un relativement connu et l'autre très mal connu.

A - L'élément connu, c'est la durée maximale d'utilisation des moteurs Merlin sans maintenance lourde. On se souvient qu'avant les récupérations d'étages, SpaceX avait donné de la publicité à des essais d'allumage moteurs au sol correspondant à dix vols de premier étage. C'est sur le fondement de cet essai qu'ils se sont lancés dans la récupération des premiers étages.

Or, un point que tout le monde connaît, mais qu'il ne faut pas oublier quand on parle de scénario de récupération de 2ème étage, c'est que le Merlin d'un 2ème étage fonctionne trois fois plus longtemps que le 1er ! 

Donc, du fait de ce seul élément, il est très probable qu'un deuxième étage ne pourrait être utilisé que trois ou quatre fois sans maintenance lourde  (au lieu de 10 pour le 1er étage).

B - Le second élément déterminant le nombre maximal de réutilisations possibles sans maintenance lourde, c'est le degré d'usure de la structure du 2ème étage, sous l'effet des contraintes mécaniques, thermiques et vibratoires après chaque vol. SpaceX a fait quelques tests, n'allant pas jusqu'à la récupération totale, sur des retours en partie contrôlés du 2ème étage dans la haute atmosphère. Cela n'a pas dû être très concluant. En tout cas, la rentrée depuis une orbite terrestre s'effectue à une vitesse beaucoup plus grande que celle du 1er étage, et par ailleurs la structure du 2ème étage n'est pas la même que celle du 1er (moins haut, 1 seul moteur au lieu de 9, etc.). Donc on est en plein inconnu, aucune extrapolation de l'expérience de la récupération du 1er étage n'étant possible.

Ajoutons à cela le témoignage de Behnken et Hurley, qui sont les humains ayant observé de plus près un 2ème étage pendant son vol. Ils ont dit qu'ils avaient apprécié la douceur du 1er étage, mais qu'il fallait vraiment aimer le sport (je reformule à ma façon) pour supporter les vibrations pendant le fonctionnement du 2ème. Or, si les hommes sont un peu malmenés, le matériel l'est également... 


 2°) Le coût de l'entretien "léger" entre deux vols

A - En étant optimiste, on peut dire que le coût de l'entretien du moteur entre deux vols est le même pour le 1er et pour le 2ème étage.

Mais c'est un raisonnement simpliste : comme le 2ème étage fonctionne plus longtemps, il chauffe davantage. On voit bien d'ailleurs que la tuyère rougit pendant ce fonctionnement prolongé, ce qui nous donne toujours des sueurs froides pendant les lancements...

Ensuite, il doit y avoir de nombreuses différences pour le fonctionnement des moteurs entre le 1er et le 2ème étage. Une combustion dans le vide, ce n'est pas pareil que dans la basse atmosphère, un fonctionnement en solo, ça ne doit pas produire autant d'usure qu'un fonctionnement à 9... Les spécialistes diront quels facteurs accroissent l'usure et quels facteurs la réduisent.

B - S'agissant du coût que représenterait la remise en état de la structure du 2ème étage dans le cadre d'une maintenance "légère", il est probable qu'il ne peut pas être facilement extrapolé à partir du coût équivalent pour le 1er étage, pour toutes les raisons précédemment évoquées, notamment celles concernant la vitesse et la trajectoire. Les conditions de retour du 2ème étage feraient-elles apparaître des micro fissures ? Dans ce cas, cela se traiterait comment ? Faudrait-il, à titre préventif, renforcer la structure ? Mais alors avec un surcroît de masse qui réduirait encore plus la performance du lanceur ?


3°) le coût du dispositif de récupération et de retour à l'atelier de maintenance après chaque vol

1ère question, sur quel point du globe terrestre le 2ème étage reviendrait-il ? Au milieu des océans ? Dans ce cas, il faudrait que SpaceX ajoute à sa flotte maritime déjà coûteuse une barge et un navire de récupération de plus, à projeter peut-être au bout du monde, avec des contraintes de délai, et de météo fort complexes à gérer en pratique. Faudrait-il reporter encore davantage les lancements, ou renoncer à récupérer le 2ème étage, après avoir fait parcourir 20 000 km à un navire et un équipage à cet effet ?

La seule solution sérieuse est de faire revenir le 2ème étage à la base de lancement, ou en mer très près de celle-ci, après que le 2ème étage ait parcouru une ou deux orbites. Ce choix n'est probablement pas le plus économe en carburant, ce qui accroîtrait encore la réduction de la charge utile si le 2ème étage de la Falcon 9 devenait récupérable.

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Conclusion : 

Elon Musk et ses équipes ont dû explorer loin dans le détail tous ces sujets et arriver à la conclusion que cette récupération ne leur rapporterait rien financièrement et même représenterait une charge lourde, de nature à compromettre leurs autres projets.

Cela a dû être un peu rageant pour eux qui sont des adeptes du tout récupération.

On comprend mieux pourquoi SpaceX, en réponse notamment à ce problème, s'est lancé dans le projet Starship.

La Falcon 9 est une étape, elle est arrivée à son optimum, elle ne peut plus évoluer. On pouvait encore ajouter pour cette fusée la récupération des coiffes. C'est fait. 

Donc, SpaceX a compris qu'ou bien il fallait faire de la Falcon 9, avec ses progrès et ses limites, la Soyouz du XXIème siècle, disons jusqu'en 2057, ou bien qu'il fallait passer à autre chose de complètement différent, en le définissant de manière à ne pas retrouver les mêmes limites qu'avec la filière Falcon.

La première option était incompatible avec leur ADN, ils ont donc choisi le projet Starship, dont il reste à voir s'il est une utopie ou s'il est praticable (je penche pour la 2ème réponse), et si les conditions fInancières de l'aboutissement d'un tel  projet pourront être réunies (sur ce 2ème point, je suis plus dubitatif dans le contexte d'une Amérique en train de s'affaisser).