La navette spatiale pourquoi aussi cher ?

[stormshadow]

La navette spatiale américaine était censé coûté 10 fois moins que les fusées classique , être utilisé une fois par semaine et être bien plus fiable et robuste. Cependant la navette a fini par coûter plus cher que les fusées classique, être plus complexe et avoir un rythme de lancement similaire.

Pourquoi la navette spatiale n'a pas pu atteindre les objectifs initiaux du programme ?

[Dino]

De ce que j'en ai compris ce serait la maintenance, mais je suppose qu'il y a eu pas mal de production de documentation à ce sujet que je t'invite à lire  ;)

[proxima]

Pour ma part, je dirais qu'une série de décisions administratives et idéologiques ont complètement plombé ce projet.

1-regroupement de la fonction transport d'astronautes et transport de "fret" ==> complexification extrême du projet.

2-demande de retour sur Terre avec des masses embarquées énormes, ce qui n'a jamais été utilisé ==> nécessité d'un orbiter énorme avec de grandes surfaces aérodynamiques.

3-imposition par les militaires d'un "cross-range" irréaliste et jamais utilisé ==> obligation d'utiliser une forme type avion-spatial.

4-croyance non fondée que l'économie passe par la réutilisation maximale de tous les éléments ==> besoin d'un matériel à la fois hyper solide et hyper performant donc extrêmement cher.

5-quelques solutions techniques incompatibles avec la réutilisabilité et la sécurité ==> tuiles hightech très fragiles plutôt que revêtement métallique refroidi à l'eau.

6-mesures temporaires dangereuses qui deviennent définitives ==> mousse sur le réservoir externe.

7-transformation de la NASA en monstre administratif ==> le montant du budget devient plus important que la réalisation des objectifs.

8-lobying des industriels, des scientifiques et des politiques pour qu'on réalise leurs projets fétiches et que chacun obtienne une bonne part du gâteau. ==> perte de vue de l'objectif contrairement à ce qui s'était passé avec Apollo.

Plus d'infos sur la genèse du projet:

http://www.pmview.com/spaceodysseytwo/spacelvs/

Personnellement, je trouve que le projet SERV, sorte de grosse capsule Apollo SSTO, était très prometteur :

http://www.pmview.com/spaceodysseytwo/spacelvs/sld034.htm

https://falsesteps.wordpress.com/2012/08/18/servmurp-chryslers-space-truck/

http://en.wikipedia.org/wiki/SERV

Etude complète http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19770075726_1977075726.pdf (le lien n'a pas l'air de marcher en ce moment)

[Deres]

Les coûts annoncés provenaient en partie des effets d'échelle venant d'un lancement hebdomadaire largement au-dessus des besoins réelles.

Ensuite, les coûts de maintenance étaient fortement optimistes. Lors du premier vol, une grande partie des tuiles réfractaires s'étaient détachés. Le problème n'a jamais été totalement résolu. Comme l'intégrité des tuiles est vitale pour un retour sans encombre (cf. accident de Columbia), les tuiles devaient finalement être contrôlés/recollés/remplacés une par une à chaque vol. Ensuite, je crois que la maintenance des moteurs étaient aussi non négligeables. Finalement, à force de vouloir tout faire avec le même matériel, les américains ont obtenus un matériel qui faisait tout très mal. Pour le lancement des satellite en particulier, la charge utile est finalement très faible au regard de la taille du lanceurs et il faut en plus un moteur à poudre peu précis pour lancer le staellite. De plus, la présence de passagers a mis fin à la carrière commerciale de la navette car il est aberrant de risquer la vie d'astronaute pour lancer des satellites.

[stormshadow]

Merci pour vos réponses

Est ce que si on se lance dans un projet similaire aujourd'hui mais sans faire les mêmes erreurs (notamment toutes celle cité par proxima), pourra t-on atteindre les objectifs initiaux de la navette spatiales ?

[proxima]

A quoi servait la navette en réalité?

A construire et approvisionner la station spatiale, c'est tout.

- On a abandonné avec raison l'idée de réparer les satellites en orbite (type hubble).

- On a abandonné l'idée de redescendre les sats, les réparer et les renvoyer (avec le recul, c'était une demande complètement débile).

- L'histoire du cross-range de 3000/5000km pour satisfaire à l'envoi de satellites militaires en orbite polaire est aussi oubliée.

- On sait maintenant qu'on n'a pas necéssairement besoin d'envoyer des astronautes à chaque mission.

- La théorie comme quoi on devrait ramener d'énormes masses de nouveaux matériaux produits en apesanteur est tombée en désuétude.

- La précision obtenue pour le retour d'un engin de n'importe quelle forme est quasiment métrique grace aux progrès de l'informatique.

- On sait faire maintenant des matériaux très solides ou bien sacrificiels pour résister au retour dans l'atmosphère (PICA, boucliers monolithiques en résines phénoliques, super-alliages refroidis ou non).

- On a remplacé la propulsion mixte hydrogène/kérozène/oxygène par une simple suralimentation en oxygène ou hydrogène suivant l'altitude.

- On a progressé dans le domaine des tuyères aérospike ou "plug-nozzle".

- On sait faire des structures légères non métalliques et des réservoirs en matériaux composites.

- On se simplifie la vie en utilisant de moins en moins d'ergols toxiques qui plombent l'entretient d'une navette.

- On est prêts à accepter qu'une partie du système de lancement ne puisse servir qu'une fois.

.......

Bref, le cahier des charges pour une nouvelle navette serait largement simplifié et en plus on possède plein de nouvelles technologies qu'on n'entrevoyait à peine dans les années 70.

Reste à définir sérieusement et objectivement les besoins.

Une nouvelle navette servirait-elle uniquement à la station spatiale? A une nouvelle station spatiale? Au lancement de satellites? de quelle taille, vers quelle orbite? Dans quel but?

Une fois qu'on a défini les besoins, il y a deux approches:

- soit on fait comme spaceX avec une gamme très modulaire de matériel et de véhicules... quasiment jetables.

- soit on commence petit comme Blue Origin en construisant un véhicule sur un nouveau principe entièrement réutilisable sur le principe de SERV et des SSTO de Bono ( http://www.spacefuture.com/archive/history_of_the_phoenix_vtol_ssto_and_recent_developments_in_single_stage_launch_systems.shtml )... dans un premier temps pour le tourisme spatial.

D'un point de vue logique, je trouve que l'approche de spaceX est la plus cohérente et la plus rentable à moyen terme. D'un point de vue scientifique, je préfère l'approche de Blue Origin.

[stormshadow]

Et le skylon dans tous ça ?

Space X a l'ambition de rendre tous ces lanceurs entièrement réutilisable http://www.youtube.com/watch?v=5_1WJ7UUm8I

[proxima]

Et le skylon dans tous ça ?

Space X a l'ambition de rendre tous ces lanceurs entièrement réutilisable http://www.youtube.com/watch?v=5_1WJ7UUm8I

Je pense que skylon présente exactement les mêmes tares que la navette spatiale telle qu'elle a été construite:

-demande complètement inutile de décoller de n'importe où et d'atterrir n'importe où.

-taille trop ambitieuse pour un nouveau concept

-aucune marge de manoeuvre si jamais leur nouveau concept de réacteur (combiné stato-rockette) produisait un rendement 5% inférieur.

-buziness model douteux dans les circonstances actuelles.

Si Reaction Engines Limited avait proposé un engin capable de mettre 2.5t de charge utile au lieu d'un monstre prévu pour 20/30 tonnes, je serais plus optimiste.

Pareillement s'ils proposaient de tester le concept avec des statos largables en vol + des moteurs classiques type Vinci ou Vulcain ou RL10.

Quant à SpaceX et ses projets de ré-utilisabilité, j'ai comme un doute parceque ça va à l'encontre de leur méthode actuelle: produire en interne, en masse et pour pas cher des moteurs et des cellules simples.

[ARPA]

La navette spatiale américaine était censé coûté 10 fois moins que les fusées classique , être utilisé une fois par semaine et être bien plus fiable et robuste. Cependant la navette a fini par coûter plus cher que les fusées classique, être plus complexe et avoir un rythme de lancement similaire.

Pourquoi la navette spatiale n'a pas pu atteindre les objectifs initiaux du programme ?

Quelques "petits" défauts ont diminué le nombre de lancement ce qui a grandement diminué sa rentabilité et donc son exploitation.

Déjà le bouclier thermique a été sous-estimé et demandait beaucoup trop d'entretien. (les tuiles doivent être contrôlé après chaque vols alors qu'on devait se contenter d'en changer beaucoup moins et se permettre de passer plusieurs vols sans les vérifier) Donc déjà il n'est plus possible de faire un vol hebdomadaire (avec 4 navettes faisant des vols de 2 semaines, on en a 2 presque en permanence dans l'espace et ça ne laisse que 2 semaines pour préparer un nouveau vol)

Ensuite pour chaque vols, on devait se contenter de faire le plein (des booster qu'on a récupéré et à peine revérifié) et installer un nouveau "réservoir" largable. En pratique les booster coûtaient presque aussi cher à vérifier que d'en produire de nouveaux.

Si on rajoute un gros problème de fiabilité (comparable à celui d'une fusée habitée, mais très loin d'un avion et donc d'un usage courant) et un coût encore astronomique, on ne peut plus se permettre d'utiliser des navettes pour n'importe quoi.

Du coup : (je reprend les arguments de proxima que je complète)

1-regroupement de la fonction transport d'astronautes et transport de "fret" ==> complexification extrême du projet.

Mais surtout problème de fiabilité donc coût humain trop élevé ne permettant même pas d'envisager d'utiliser la navette à la place d'une fusée pour du fret classique ce qui écarte la navette du marché civil.

2-demande de retour sur Terre avec des masses embarquées énormes, ce qui n'a jamais été utilisé ==> nécessité d'un orbiter énorme avec de grandes surfaces aérodynamiques.

Je crois que ça a quand même été utilisé une fois, mais l'évolution de l'informatique a rendu problématique l'idée de recyclage spatial et surtout le coût humain ne justifie pas de faire une mission juste pour récupérer une "épave". Donc alors que le vol de la navette devait être financé par la mise en orbite puis par la récupération "d'épaves spatiales" (d'un prix probablement loin d'être négligeable vu le prix ou les satellites sont assurés) on perd quasiment la moitié des sources de revenue envisagées.

3-imposition par les militaires d'un "cross-range" irréaliste et jamais utilisé ==> obligation d'utiliser une forme type avion-spatial.

Toujours le problème du coût humain, c'est moins dangereux d'utiliser des SR71, des U2 ou d'autres aéronefs (même en zone hostile) donc avant même de voir l'argument financier (combien a coûté la flotte d'avions espions ?) on préfère utiliser d'autres moyens. Donc la navette perd presque tout son marché militaire.

Ces petits détails ont suffit pour limiter la navette aux missions scientifiques de la NASA alors qu'il y avait le marché civil (double avec la récupération d'épave) qui aurait du exploser avec la réduction de coût (et donc l'impossibilité d'avoir des passagers civils et donc un hôtel spatial) et le marché militaire qui aurait logiquement suivi (surtout que les américains et les russes se serraient "battu" pour la récupération de leurs satellites usagés et qu'il faudrait surveiller les civils)

Donc la sous utilisation des navettes a impliqué un manque d'habitude et donc une explosion des coûts de maintenance et même probablement une baisse de la fiabilité. Le plus grave c'est aussi que les navettes conçues pour quelques centaines de vols ont été maintenu en service bien trop longtemps (à plus d'un vol par mois leur remplacement n'aurait probablement pas attendu plus de 20 ans) Ce prolongement de la durée de vie implique des surcoûts "classiques" avec une technologie qu'on ne trouve plus sur le marché (rien que l'entretien des ordinateurs des années 80 coûte plus cher que celui de ceux d'aujourd'hui) Mais aussi avec un surcoût par rapport à la concurrence. Les navettes sont devenues "obsolètes" par rapport aux fusées construites 10 à 30 ans plus tard.

[Chevalier Gilles]

je trouve que le fait que la navette pouvais revenir avec une cargaison était très utile car imaginez ce qui se serait passé si le module colombus de l'iss ne fonctionnait pas correctement? he bien on le redescend, on le répare et on le renvoie

[alpacks]

je trouve que le fait que la navette pouvais revenir avec une cargaison était très utile car imaginez ce qui se serait passé si le module colombus de l'iss ne fonctionnait pas correctement? he bien on le redescend, on le répare et on le renvoie

Houla, ce genre de truc une fois installé : même si il ne marche pas ... A bord de l'ISS tu auras tout loisir pour te pencher dessus depuis l'intérieur, mais aussi mission extérieur en scaphandre pour réparer ce qui ne va pas !

La capacité de retour sur terre sécurisé de la navette aurait été bien utile, pour virer quelques saloperies issues de la guerre froide en orbite basse, et bourrées de radio-isotopes ultra radio-actifs comme les GTR des satellites d'espionnages secrets sans "panneaux solaires" pour la discretion maximale

Rappelons nous qu'un de ce genre de satellite pourri s'est déja crashé sur terre, d'origine soviétique en + et pire encore : sur le territoire US déclenchant une pollution au plutonium (très certainement 238, l'un des pires qui soit) et qu'il est fort probable que d'autres poubelles inconnues du grand public attendent de mourir en pariant sur une combustion totale lorsque la ré-entrée sera effective !

Il aurait été pas mal que les USA profitent de la navette pour supprimer définitivement ces vieux sat espions, quelque soit leur origine (et vu leur puissance politique : rien a secouer qu'ils soient russes ou pas) et d'ailleurs il est possible que cela ait été fait d'ailleurs pour quelques uns d'entre eux, vu qu'il me semble qu'il existe plusieurs missions STS dont la charge utile embarquée de départ était "confidentielle défense" ... Destination ect

Un autre point intéressant d'utilisation du volume utile ramenable sur terre de la navette : aurait été de s'en servir pour des missions d'échantillons de grandes quantités d'astéroïdes ... En grande quantité parce que se contenter de  quelques flocons de régolite de surface d'astéroïdes vistités par des missions : est insuffisant, on peu passer a coté de beaucoup de données ! Les missions lunaires étaient bien revenues avec des quantités non négligeables de roches lunaires !

Le problème est qu'il aurait fallu des missions vers des astéroïdes de sondes capables de le faire ! Et a ce niveau c'est l'une des pires raisons (ou meilleurs selon le sens ou l'on perçoit les mots) pourquoi on a arreté trop tot ce programme de navette qui aurait pu exprimer un  meilleur potentiel en patientant ...

Par contre, pour la question des interventions satellites en court de vie : rien de dit qu'il n'y en aura pas d'autres ... Hubble n'a toujours pas de successeur réel (james webb n'est pas un successeur, du fait de sa capacité observatoire bien différente) et malgré les derniers grands gains de performances optiques sur la dernière mission d'hubble : il reste encore des progrès a faire dans le domaine !

(pour donner un ordre d'idée, avec les derniers travaux qui 'il y a eu sur Hubble, le télescope est aujourd'hui capable d'observer les détails d'une galaxie a 300 millions d'années lumière, de la même manière qu'un téléscope de 8m aurait observé sur une galaxie a 100 millions d'Al il y a 20 ans)

Et Hubble apporte des données inestimables qu'il est toujours justifiée encore d'espérer pouvoir aller + loin dans un futur proche, avec un téléscope de génération future ... Personellement je ne pense pas qu'il soit tant erroné que ça de faire des interventions en court de vie : Hubble a eu 5 missions il me semble ... Et la plupart d'entres elles : gonflèrent les capacités de l'instrument qui aujourd'hui regarde avec une précision époustouflante incroyablement loin

Le modèle n'est pas errroné, c'est la volonté de politique spatiale qui s'essouffle c'est pas pareil ...

Ceci dit, SLS devrait pouvoir redonner aux USA une capacité d'intervention très similaire a la navette, et ce jusqu'aux points Lagrange en + , donc le modèle d'intervention est potentiellement viable encore : il ne l'est évidemment pas si on se contente de construire des sondes/télescopes spatiaux a durée de vie de moins de 15 ans (voir encore moins avec les téléscopes spatiaux spécialisés dans l'infrarouge refroidis a l'hélium liquide comme Hershel et Spitzer) on pourrait très bien construire des télescopes spatiaux comme Hubble construit pour durer au minimum 25 ans et les réaliser de sorte a avoir une visite potentielle d'amélioration (car les missions autour d'Hubble étaient loin d'être de simples missions de maintenances : c'était des missions "d'évolution de l'instrument")

Un autre domaine qui est dommage de ne pas avoir profité de la soute de la navette pour utiliser des données et accroitre le savoir technologique : c'est justement de ramener sur terre sondes technologiquement complexe a longue durée de vie ET téléscopes spatiaux de longue durée de vie aussi : pour étudier la fragilisation spatiale et les durées de vie : en ramenant les instruments on pourrait étudier de très prêts comment ils se sont usés dans l'espace, et gagner des connaissances pour augmenter certaines durées de vie

[ARPA]

La capacité de retour sur terre sécurisé de la navette aurait été bien utile, pour virer quelques saloperies issues de la guerre froide en orbite basse, et bourrées de radio-isotopes ultra radio-actifs comme les GTR des satellites d'espionnages secrets sans "panneaux solaires" pour la discretion maximale

Rappelons nous qu'un de ce genre de satellite pourri s'est déja crashé sur terre, d'origine soviétique en + et pire encore : sur le territoire US déclenchant une pollution au plutonium (très certainement 238, l'un des pires qui soit) et qu'il est fort probable que d'autres poubelles inconnues du grand public attendent de mourir en pariant sur une combustion totale lorsque la ré-entrée sera effective !

Pour ça la mise en orbite haute (800/1000 km) me paraît plus sure. On ne sait pas vraiment recycler les déchets radioactifs, donc autant les mettre loin de tout en attendant qu'ils soient moins pollués. Ceux actuellement à 800 km d'altitude devrait attendre quelques millions d'années avant de se désintégrer dans l'atmosphère. Si on les ramène sur Terre, il faudra trouver ou les stoker pour plusieurs dizaines de milliers d'années.

Un autre domaine qui est dommage de ne pas avoir profité de la soute de la navette pour utiliser des données et accroitre le savoir technologique : c'est justement de ramener sur terre sondes technologiquement complexe a longue durée de vie ET téléscopes spatiaux de longue durée de vie aussi : pour étudier la fragilisation spatiale et les durées de vie : en ramenant les instruments on pourrait étudier de très prêts comment ils se sont usés dans l'espace, et gagner des connaissances pour augmenter certaines durées de vie

Cela permettrait aussi de changer la "charge utile" et de recycler le reste du satellite (panneaux solaires et probablement d'autres équipements comme les radios et autres systèmes de communications)

[stormshadow]

Sinon une solution pour réduire le coût des lanceur/augmenter la cadence des vols serait de rendre tous les 2ème étages qui se retrouve en orbite réutilisable en les faisant retourner sur terre et atterrir verticalement sur le pas de tir pour être réutilisé immédiatement.

Pour les orbites hautes/GEO et injection lunaire/interplanétaire un troisième étage avec propulsion électrique et qui revient se mettre dans le second étage (afin d'être réutilisable comme le second étage) après sa mission serait utilisé.