La capture de Mechazilla : Pourquoi le vol 5 de Starship vient de sauver les missions Artemis

Ça sonne comme l’idée d’un enfant de cinq ans qui joue avec ses bébelles. “Et là, la tour robot géante attrape la fusée qui tombe avec ses gros bras en métal !” Pourtant, le 13 octobre dernier, ce scénario complètement absurde s’est déroulé sur la côte sud du Texas. SpaceX a envoyé un propulseur Super Heavy de 71 mètres à la frontière de l’espace, puis l’a rattrapé au vol avec une paire de baguettes mécaniques.

Avant de lire : Dans mon article précédent sur Artemis III, j’ai expliqué comment l’alunissage de la NASA est lourdement freiné par la nécessité de ravitailler l’atterrisseur Starship en orbite. Ce texte explique comment le récent vol 5 de SpaceX répond directement à ce cauchemar logistique.

Table des matières

• La physique de stationner un gratte-ciel en parallèle
• Pourquoi les pattes d’atterrissage étaient une impasse
• Les mathématiques d’Artemis fonctionnent enfin
• Un retour à la réalité critique
• Sources

La physique de stationner un gratte-ciel en parallèle

Mettons l’ampleur de cet exploit en perspective. Le propulseur Super Heavy mesure 71 mètres de haut. C’est plus grand que la fusée Falcon 9 au complet, incluant sa coiffe. Il pèse environ 250 tonnes à vide, et il tombait d’une altitude de près de 100 kilomètres à des vitesses supersoniques.

Pour l’attraper, les ordinateurs de vol ont dû rallumer un sous-ensemble de ses 33 moteurs Raptor, diriger le cylindre d’acier en chute libre à travers les vents latéraux, et l’amener à un vol stationnaire précis, à vitesse zéro, entre deux bras mécaniques. Si la fusée dévie de quelques pieds, elle détruit le support de lancement. Si elle arrive trop vite, elle s’écrase.

Fait amusant : Les “baguettes” ne serrent pas réellement la fusée pour la retenir. Le propulseur possède deux minuscules points de charge renforcés, juste sous les ailerons en grille, qui s’insèrent parfaitement sur les bras. Tout le poids d’un immeuble de 20 étages repose sur deux chevilles métalliques. C’est l’équivalent matériel de transférer tout votre calcul lourd vers le backend — sauf que le backend est une tour de 120 mètres dans un marais qui explose de temps en temps.

Pourquoi les pattes d’atterrissage étaient une impasse

Si SpaceX sait déjà comment faire atterrir les propulseurs Falcon 9 sur des navires-drones avec des pattes d’atterrissage, pourquoi risquer la tour de lancement pour attraper Super Heavy ? La réponse se trouve dans la tyrannie de l’équation de la fusée.

Les pattes, c’est lourd. Les systèmes de déploiement hydraulique aussi. Chaque kilogramme de train d’atterrissage que vous ajoutez à une fusée est un kilogramme de charge utile que vous ne pouvez pas mettre en orbite. En déplaçant le matériel d’atterrissage de la fusée vers la tour de lancement, SpaceX a retiré des tonnes de poids mort du véhicule.

Plus important encore, les pattes nécessitent de l’entretien. Il faut des jours, voire des semaines, pour remettre à neuf un Falcon 9 après l’atterrissage. SpaceX veut redéployer Starship en quelques heures. On l’attrape, on l’empile, on le remplit de carburant et on le fait revoler.

Les mathématiques d’Artemis fonctionnent enfin

Cela nous ramène à la NASA et à la Lune. Pour amener le Human Landing System (HLS) à la surface lunaire, SpaceX doit le ravitailler en orbite basse terrestre. Selon la NASA, il faudra entre 10 et 15 vols de ravitaillement pour remplir un seul dépôt orbital.

Honnêtement, lancer 15 fusées jetables pour alimenter une seule mission lunaire est économiquement impossible. Même construire 15 propulseurs réutilisables qui prennent un mois chacun à être remis à neuf détruirait l’échéancier. La seule façon dont le ravitaillement orbital peut fonctionner, c’est si vous avez une petite flotte de propulseurs capables de voler, d’atterrir et de revoler dans la même semaine.

Le vol 5 a prouvé que la partie la plus difficile de cette équation — la récupération rapide du premier étage — est physiquement réalisable. Le goulot d’étranglement vient de passer de “pouvons-nous construire une fusée qui fait ça ?” à “pouvons-nous fabriquer assez d’oxygène liquide pour suivre le rythme ?”

Un retour à la réalité critique

Je suis incroyablement impressionné, mais gardons les pieds sur terre. Attraper le propulseur n’est que la moitié de la bataille. L’étage supérieur de Starship — la partie qui va réellement en orbite et qui doit survivre à la rentrée atmosphérique — a encore des problèmes. Lors du vol 5, le bouclier thermique a beaucoup mieux performé que lors du vol 4, mais nous avons quand même vu du plasma brûler à travers les ailerons avant.

De plus, prouver que vous pouvez attraper un propulseur une fois est très différent de prouver que vous pouvez l’attraper 15 fois de suite sans défaillance catastrophique. Le calendrier réglementaire de la FAA, bien que souvent critiqué par Elon Musk, existe pour une raison. Un tube d’acier de 250 tonnes qui rate sa capture et explose au-dessus de la plateforme de lancement retarderait le calendrier d’Artemis de plusieurs années.

Mais pour la première fois depuis l’annonce du programme Artemis, l’architecture de ravitaillement orbital ne ressemble plus à un rêve lointain. On vient de regarder un gratte-ciel tomber de l’espace et se faire attraper par un robot. Je pense qu’on va finir par régler le problème du bouclier thermique.

Sources

• SpaceX — Aperçu de la mission Starship Flight 5
• NASA — Architecture du système d’atterrissage humain (HLS)
• US Government Accountability Office — Rapports sur Artemis
• Everyday Astronaut — La physique de Mechazilla