La navette — une nouvelle manière d’aller dans l’espace
AVEC un grondement qui fit vibrer le sol des kilomètres à la ronde, Columbia, le premier vaisseau spatial au monde à être réutilisable, partit de sa base à Cap Canaveral (Floride) en direction de l’espace. C’était le 12 avril dernier, exactement vingt ans après le vol du premier vaisseau spatial habité, celui du cosmonaute russe Youri Gagarine. Après 54 heures et demie et 36 révolutions autour de la terre Columbia se posait impeccablement et à l’heure prévue sur l’emplacement d’un lac asséché en Californie.
Cet exploit spectaculaire était le fruit de dix ans de travail et d’un investissement de dix milliards de dollars. Il fut salué comme ouvrant “la voie à une ère nouvelle dans les voyages cosmiques.” Certains l’ont décrit comme un “stimulant” pour une nation qui doute d’elle-même dans le domaine technologique. D’autres l’ont accueilli avec des sentiments mélangés, disant que “c’était un énorme gaspillage d’argent”.
Pourquoi des réactions si diverses? Qu’est donc la navette et qu’est-elle appelée à faire? La dépense en vaut-elle la peine?
Pourquoi la navette?
Autrefois, tous les engins spatiaux étaient lancés par des fusées qui ne servaient qu’une fois, se désintégraient dans l’atmosphère ou tombaient au fond de l’océan. Les vaisseaux coûteux eux-mêmes finissaient habituellement dans les musées après un seul voyage. Mais avec le Space Transport System [système de transport spatial] (S.T.S.), nom officiel de la navette spatiale, les choses ont changé. Le cœur du système est une flotte d’“orbiteurs”, dont le premier est Columbia (nom du premier navire des États-Unis à faire le tour du monde en 1790). On a décrit la navette spatiale comme un cargo de l’espace ou un camion qui peut faire jusqu’à cent voyages aller-retour. Cette nouvelle méthode rendra, en théorie, les voyages spatiaux beaucoup plus économiques.
Son rôle
Avec une charge utile possible de 29,5 tonnes, l’orbiteur peut transporter dans l’espace des satellites scientifiques, militaires et de télécommunications, et d’autres types de matériel — des télescopes, du matériel photographique, et même des laboratoires complets. Il peut aussi emmener des spécialistes pour conduire des expériences, pour étudier l’espace lointain et la terre, et pour mettre au point, réparer ou même récupérer un équipement défectueux. Avec le temps, il offrira la possibilité de placer sur orbite des hommes et du matériel dans le but de construire des stations spatiales qui serviront à la domestication de l’énergie solaire ou à la fabrication industrielle en apesanteur. Pour mener cela à bonne fin, la NASA (organisme de recherches spatiales et aéronautiques) construit actuellement trois orbiteurs supplémentaires à 500 millions de dollars l’un, Challenger, Discovery et Atlantis, si bien que peut-être trente à quarante vols annuels pourraient être programmés pour le milieu des années 80, et peut-être même cinquante vers 1990.
Coup d’œil sur le système
L’orbiteur Columbia mesure 37 mètres, pèse 72 tonnes et ressemble à un gros avion à ailes en delta d’une envergure de 24 mètres. À l’arrière se trouvent trois des plus imposants moteurs à fusée jamais construits. Ensemble ils fournissent une puissance plus grande que ce qui est nécessaire pour éclairer tout l’État de New York. Cependant, si l’on ne tient pas compte des tuyères, ils ne mesurent qu’environ un mètre et demi de hauteur. Même la pompe à carburant, de la taille d’un baril de pétrole, a la puissance de 28 locomotives diesel. La mise au point de ces moteurs à hautes performances a littéralement poussé la technologie actuelle jusqu’à ses limites, et les difficultés dans leur fonctionnement ont été une des raisons pour lesquelles le voyage inaugural de Columbia a été retardé, alors qu’il était originellement prévu pour début 1978.
À la base de lancement, l’orbiteur est accroché au monumental réservoir extérieur, aussi haut qu’un immeuble de quatorze étages, qui contient 720 tonnes d’oxygène et d’hydrogène liquides. Mais tout est brûlé en seulement neuf minutes par les trois moteurs principaux. Cependant, pour emporter ce poids dans l’espace, il faut plus que ces trois moteurs, aussi puissants soient-ils. Aussi, deux fusées à propergol solide (“boosters”) sont ajoutées le long du réservoir. Semblables à deux crayons gigantesques et remplies de 900 tonnes de poudre d’aluminium, les mêmes explosifs que ceux utilisés pour les feux d’artifice, elles développent une poussée cinq fois supérieure à celle des moteurs principaux. Ce sont les plus grandes fusées à poudre jamais construites et les premières à être utilisées pour un voyage spatial avec occupants.
L’ascension
Au décollage, les moteurs principaux de l’orbiteur furent mis à feu les premiers. Quelques secondes après, ce fut le tour des fusées d’appoint, et la navette commença son ascension, lentement au début. En deux minutes, les fusées avaient brûlé le reste de leur carburant et étaient détachées du réservoir par de petites charges d’explosif. Trois immenses parachutes s’ouvrirent pour aider l’amerrissage de ces boosters de 18 millions de dollars. Deux navires spécialement construits, le Liberty et le Freedom, attendaient dans la zone de chute pour les remorquer vers la côte; ces fusées seront réutilisées environ vingt fois avec une dépense de treize millions de dollars chaque fois.
Neuf minutes après le départ, le carburant dans le réservoir extérieur était épuisé, et la navette avait atteint l’altitude de 115 kilomètres. Le réservoir devait être largué à ce moment-là pour que la pesanteur le ramène vers la terre. L’échauffement du retour le disloqua et les débris se répandirent dans l’océan Indien. Ce réservoir de trois millions de dollars est la seule partie à ne pas être réutilisée. La récupération coûterait plus cher que le réservoir lui-même.
Maintenant Columbia glissait seule dans l’espace. La mise en œuvre des deux moteurs encore inutilisés du Module de manœuvre orbitale du vaisseau amena Columbia sur une orbite circulaire à 240 kilomètres au-dessus de la terre.
Autour de la terre
Dans l’habitacle, les deux pilotes ont le contrôle de 1 400 commutateurs et relais et de trois écrans de télévision reliés à cinq ordinateurs de bord. En vérité, entre les neuf minutes qui précédaient le départ et les derniers instants avant l’atterrissage, les ordinateurs dirigeaient la navette. Le système est appelé “redondant”: les quatre ordinateurs principaux traitent la même information et doivent arriver au même résultat. En cas de désaccord, l’avis de la majorité l’emporte. Si les quatre ne peuvent résoudre le problème, le cinquième, l’ordinateur de secours, est connecté, et il décide. Leur immense mémoire a une capacité de 134 millions de binons, et dans les phases critiques du vol ils accomplissent 325 000 opérations par seconde.
Un des principaux objectifs du premier vol était de tester les portes de la soute une fois la navette sur orbite. Sur la face interne des portes se trouvent quatre panneaux de radiateurs qui doivent être exposés dans l’espace pour dissiper la chaleur produite par tout l’équipement électronique du bord. Après ce test et quelques vérifications du système de navigation, Columbia était prête à revenir à terre.
La rentrée
Pour qu’il n’arrive pas à Columbia ce qui est arrivé au réservoir lors de sa rentrée dans l’atmosphère, 70 pour cent de sa surface extérieure est recouverte par environ 31 000 tuiles de silice afin de la protéger des 1 400 °C de température causée par le frottement atmosphérique. Le défi que représentait la construction de ce bouclier thermique réutilisable était tout aussi grand que celui de la construction des trois moteurs principaux. Les tuiles, dont pas une n’est semblable, furent dessinées et découpées par ordinateur, et collées à la main comme un gigantesque jeu de patience. Les problèmes énormes rencontrés durant la mise en place et le contrôle de ces tuiles furent une autre des causes majeures du retard de ce projet.
Comme Columbia descendait en position redressée, à environ 128 kilomètres du sol, les tuiles commencèrent à être chauffées au rouge, et l’incandescence autour du vaisseau coupa toutes les communications radio. Pendant seize minutes Columbia était seule pour cette phase critique du voyage, et, à terre, l’équipe de contrôle et la foule qui attendait sur le sol du désert Mojave retenaient leur respiration.
Puis, soudain, les deux détonations du bang annoncèrent que Columbia avait résisté et allait maintenant atterrir. Pendant environ une minute, 10 000 regards furent rivés sur la navette alors qu’elle descendait en planant avec un angle d’atterrissage sept fois plus fort que celui d’un avion de ligne. Sa vitesse diminua et, quelques secondes après, elle touchait la surface du lac asséché à 345 kilomètres à l’heure. “Bienvenue, Columbia! Magnifique, magnifique”, cria l’annonceur de l’équipe de contrôle. Ainsi prenait fin le premier vol de la navette spatiale.
Des programmes sont en cours, afin d’apprêter Columbia pour son prochain voyage dans à peu près trois mois. Après cela, en 1982, il y aura deux vols d’essai d’une semaine qui concluront la phase expérimentale du projet.
Cela en vaut-il la peine?
L’avantage économique du S.T.S. résidait dans l’idée de faire voler la flotte des navettes environ cinquante fois par an entre 1979 et 1990. Si on n’effectuait que trente vols par an, le coût du vol serait à peu près le même qu’avec des fusées classiques. Actuellement, le programme n’exige pas plus de vingt vols par an, et il reste à voir s’il y aura un jour plus de commandes. Environ un tiers des vols sont commandés par l’armée. On a dit que sans elle il y a longtemps que la navette aurait été abandonnée. Beaucoup craignent que ce soit une escalade militaire sous le couvert du civil.
Même d’un point de vue scientifique, certains sont désenchantés. Joseph Veverka, président d’une commission scientifique de la NASA, a dit: “Ce qui est arrivé, c’est que le programme scientifique spatial dans ce pays a presque été anéanti.” Cela parce que “l’argent pour finir [la navette] fut retiré aux projets scientifiques”. Même la NASA est obligée de jouer auprès des autres le rôle sans prestige de routier de l’espace, parce qu’il lui reste peu d’argent pour conduire d’autres études ailleurs.
Tout en louant le S.T.S. comme étant “valable et rentable”, un groupe de scientifiques déclara dans une revue (Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences) qu’“aucun principe fondamental de physique, aucune application à court terme en biologie et aucun problème technique intéressant” ne bénéficieraient de ce projet. Lester Brown, directeur du Worldwatch Institute de Washington, a dit: “Par contre, il y a des problèmes urgents qui sont ignorés.” Il citait en exemple l’érosion des terres arables et l’endettement national.
Il n’y a pas de doute que le premier voyage presque sans faille de Columbia est un grand exploit technique. À cause de cela, beaucoup croient que cette nouvelle manière d’aller dans l’espace inaugurée par la navette signifiera un avenir meilleur pour l’humanité. Mais, alors que l’optimisme occasionné par le premier vol diminue, de nombreuses occasions s’offriront de reconsidérer l’engin volant le plus compliqué jamais construit par l’homme.
[Illustrations, page 25]
La navette spatiale
Les trois moteurs peuvent égaler en puissance 23 grandes usines hydro-électriques.
Le réservoir vide, de 3 000 000 de dollars, abandonné au bout de 9 minutes.
Bras pour la manipulation des satellites, des laboratoires spatiaux, etc.
Les ordinateurs traitent jusqu’à 325 000 opérations par seconde.
Les moteurs freinent pour la rentrée à 22 400 km/h suivant un angle de 40°.
Le bouclier de silice résiste à l’échauffement de rentrée de 1 400 °C ou plus.
Les boosters développent une poussée égale à celle de 25 avions gros porteurs.
Atterrissage à 320 km/h sur la piste prévue.