Alliance de lancement unie
United Launch Alliance a identifié la cause profonde d’une panne qui a détruit l’étage supérieur de sa fusée Vulcan fin mars. Selon le directeur général de la société, Tory Bruno, l’étage supérieur Centaur V est tombé en panne en raison d’une contrainte plus élevée que prévu près du sommet du réservoir de propulseur à hydrogène liquide et d’une soudure légèrement plus faible.
Bruno a décrit la nature de l’échec et les mesures prises par l’entreprise pour y remédier lors d’une téléconférence avec des journalistes de l’espace jeudi. Il a déclaré que United Launch Alliance travaillait à faire voler la fusée lourde Vulcan lors de sa première mission au cours du quatrième trimestre de cette année.
Panne de réservoir
L’étage supérieur Centaur V a été détruit lors des tests de pression au Marshall Space Flight Center en Alabama le 29 mars. Bruno a déclaré qu’il s’agissait du 15e test d’une série de 45 tests visant à qualifier l’étage Centaur pour tous les profils de mission potentiels. Cependant, vers la moitié du test, le réservoir d’hydrogène a commencé à fuir et, en l’espace de quatre minutes et demie, la fuite s’est étendue.
Pendant ce temps, l’hydrogène s’est échappé dans une zone confinée du banc d’essai, un espace relativement clos. Après avoir atteint une concentration inflammable et trouvé une source d’inflammation, l’hydrogène a pris feu. Cela a gravement endommagé le banc d’essai ainsi que le réservoir d’hydrogène et le réservoir d’oxygène liquide – chargés d’azote liquide pour ce test.
Assez rapidement, l’équipe d’enquête sur les pannes a identifié que la fuite s’était produite dans le dôme avant, ou section supérieure, du réservoir d’hydrogène. En analysant des morceaux du réservoir à l’aide de la « fractographie », Bruno a déclaré que les enquêteurs ont pu identifier l’origine de la fissure dans le réservoir en acier inoxydable, près du sommet du dôme.
Pour comprendre la nature de l’échec, Bruno a déclaré que la société avait exécuté un modèle haute fidélité des charges et des contraintes sur le dôme d’hydrogène à cet endroit et avait constaté qu’il y avait des charges étonnamment plus élevées à cet endroit. De plus, l’équipe a analysé la résistance des soudures à proximité et a constaté qu’elles n’étaient pas aussi élevées que celles évaluées précédemment.
« Les deux choses ensemble, des charges plus élevées et une résistance quelque peu inférieure dans la soudure, sont ce qui a provoqué le début de la fissure », a-t-il déclaré. « L’autre chose que je vous demanderais d’apprécier, puisque nous sommes complètement transparents ici, c’est que nous avions déjà 15 tests, ce qui représente considérablement plus de tests et d’exposition à de nombreux autres cycles de pression et beaucoup, beaucoup plus de temps avec le structure sous pression que cela ne se produirait jamais dans un seul vol. »
Mesures correctives
Pour remédier à l’échec, Bruno a déclaré que le correctif est relativement simple. La zone proche de la rupture sera renforcée par un anneau supplémentaire en acier inoxydable et des bandes de métal. Ces actions correctives ajouteront environ 140 kg à la masse de l’étage supérieur, ce qu’il a qualifié de perte négligeable de capacité de charge utile sur un véhicule censé soulever 27 tonnes métriques en orbite terrestre basse.
La société prépare un nouveau dôme avec ces correctifs, et ce réservoir Centaur V subira une poignée de tests de pression supplémentaires pour vérifier son comportement prévu. De plus, l’étage supérieur Centaur V qui devait être utilisé lors du premier vol de la fusée Vulcan, connue sous le nom de mission Cert-1, car il s’agit du premier des deux vols de certification de l’US Space Force, a été expédié depuis le site de lancement vers l’usine de la société à Decatur, en Alabama. Il subira des modifications similaires.
Bruno a déclaré que la réalisation des tests de qualification finaux pour l’anomalie Centaur V et la modification de la version de vol du réservoir sont les deux dernières étapes nécessaires avant que Vulcan puisse se lancer. Il s’est dit satisfait des performances du premier étage de la fusée lors d’un récent test de « préparation au vol », lorsque les moteurs BE-4 de la fusée se sont allumés pendant quelques secondes.
« Nous étions vraiment très satisfaits du tir de préparation au vol », a déclaré Bruno. « Tout était phénoménal. Et il n’y avait, je dirais, aucune action requise sur le matériel, aucune des procédures. »
Calendrier
Bruno a déclaré qu’il prévoyait une période de quatre à six semaines entre la fin des tests de qualification et le lancement de Vulcan. Cette mission transportera un atterrisseur lunaire pour Astrobotic, ainsi que deux satellites de test pour la mégaconstellation Project Kuiper d’Amazon. En plus de l’état de préparation de la fusée, la date de lancement de la mission Astrobotic sera également déterminée par les conditions d’éclairage sur la Lune pour l’atterrisseur, il n’y a donc que quelques dates de lancement acceptables par mois.
Le deuxième vol de Vulcan lancera le vaisseau spatial Dream Chaser pour Sierra Space. CNBC a rapporté cette semaine que l’un des deux moteurs BE-4 destinés à voler sur ce noyau Vulcan a explosé lors des tests d’acceptation en juin dans les installations de Blue Origin dans l’ouest du Texas. Bruno a déclaré qu’il était assez courant que des pièces de fusée échouent à ces tests d’acceptation, en particulier dans les premiers stades de développement. Il a déclaré que Blue Origin comprend la cause du problème et a des moteurs supplémentaires en construction.
En supposant que cette deuxième mission de certification ait lieu au cours du premier trimestre 2024, United Launch Alliance et l’US Space Force auraient besoin de quelques mois pour examiner les données de ces deux premiers lancements. Après cela, la fusée Vulcan serait certifiée pour les lancements de sécurité nationale. Bruno a déclaré que la société visait le deuxième trimestre de 2024 pour ce lancement initial de Space Force.
Comme c’est souvent le cas dans les missions spatiales, ce calendrier semble plutôt optimiste. Mais il semble que United Launch Alliance ait une voie claire vers le lancement final de sa fusée Vulcan et la préparation du véhicule pour un long manifeste qui comprend à la fois des missions pour l’armée ainsi que des dizaines de vols pour la constellation Kuiper d’Amazon.