Comment SpaceX compte récupérer le deuxième étage de ses fusées

Ce n’est un secret pour personne : dans sa stratégie de réduction des coûts, SpaceX essaie de réemployer un maximum de pièces utilisées lors de ses missions. La firme sait par exemple récupérer sans aucune difficulté le premier étage de son lanceur Falcon 9 — elle y est encore parvenue avec la mission TESS. Par ailleurs, elle s’exerce pour réceptionner en douceur la coiffe de ses engins.

Pour l’instant, cette étape n’est pas maîtrisée. En mars, la société a échoué à attraper les deux morceaux de la coiffe. En principe, ils sont censés tomber dans des bateaux sur lesquels des filets sont tendus pour ne pas risquer une déformation de la pièce ou du pont du navire. Ils sont par ailleurs ralentis par un parachute qui se déploie et localisés grâce à un signal GPS.

Une coiffe de fusée Falcon 9.

Source : Thiep Nguyen & Christopher Wiant

Les difficultés de récupération rencontrées avec la coiffe — SpaceX entend procéder à de nouveaux tests pour améliorer l’ouverture du parachute — ne constituent bien sûr pas un frein à la réflexion de l’étape d’après, celle qui consiste à récupérer le second étage. C’est ce qu’a fait savoir Elon Musk dans des messages publiés mi-avril sur Twitter

« Cela peut sembler dingue, mais SpaceX va essayer de ramener l’étage supérieur de la fusée à partir de sa vitesse orbitale, à l’aide d’un ballon géant et le faire atterrir sur une maison gonflable », a-t-il écrit. Entre les lignes de cette description quelque peu curieuse, il semble que l’entreprise spécialisée dans l’aérospatiale va utiliser un concept de bouclier thermique gonflable.

Protéger l’étage

C’est l’approche qui paraît la plus plausible au regard de la vitesse extrême qu’atteint le second étage du lanceur dans la thermosphère, cette couche de l’atmosphère située entre 95 et 600 kilomètres d’altitude. Durant le parcours de l’engin dans cet environnement, à 165 kilomètres d’altitude, sa vitesse atteint 25 000 km/h, rappelle Air et Cosmos, soit plus de mach 20 — vingt fois la vitesse du son.

Hors de question, donc, de ralentir l’appareil avec de simples parachutes : ils seraient arrachés ou brûleraient pendant la rentrée atmosphérique, à cause des frottements de l’air à très haute vitesse, ces derniers étant provoqués par la traversée successive de couches de plus en plus denses de l’atmosphère. En la matière, c’est vers le bouclier thermique qu’il faut se tourner.

Le bouclier thermique gonflable Irve.
CC NASA/Langley/Sean Smith

Intérêt de la Nasa

Plus exactement, vers le bouclier thermique gonflable. Cette approche n’est pas nouvelle : en 2012 par exemple, la Nasa a testé cette technique lors d’un vol d’essai suborbital qui a eu lieu à 460 km d’altitude, avec une rentrée atmosphérique à près de 9 000 km/h. Au cours de ce vol suborbital, le bouclier Irve-3 (Inflatable Re-entry Vehicle Experiment 3) a fonctionné.

Au cours de cet essai, Irve-3 a pu protéger sa charge utile des températures extrêmes qui ont été produites pendant la rentrée atmosphérique (plus de 1 000°C) et des accélérations de plus de 20 G. Cette approche est déjà utilisée, avec un bouclier thermique rigide, pour protéger par exemple des  charges utiles envoyées sur Mars. Par ailleurs, l’agence spatiale américaine travaille sur d’autres pistes.