Boeing X-37

X-37
Premier vol	22 avril 2010
Type	navette spatiale sans équipage
Longueur	8,38 m
Envergure	4,57 m
Charge utile	kg
Masse - au lancement - à vide	5 tonnes 3,5 tonnes
Delta-v

Le Boeing X-37 Advanced Technology Demonstrator est un prototype de navette spatiale sans équipage développé par la NASA à compter de 1999, destiné à mettre au point de nouvelles technologies pour les décollages orbitaux et les rentrées atmosphériques et à préparer le remplacement de la navette spatiale américaine. C'est un engin de taille réduite pesant moins de 6 tonnes, doté d'une soute cargo, et avec une capacité de manœuvre orbitale importante.

Le X-37 est entièrement automatisé et dérive du X-40A avec une taille supérieure d'environ 120 %. En 2004, à la suite de la suppression du budget alloué au projet, le X-37 est repris par la DARPA, l'agence de recherche militaire américaine. En 2006, pour des raisons financières, cette dernière passe la main à la force aérienne des États-Unis qui, depuis, poursuit sa mise au point. Son premier vol atmosphérique a eu lieu le 7 avril 2006 en Californie à la base Edwards. Le premier lancement en orbite a eu lieu le 22 avril 2010. Les missions que pourraient remplir le X-37 au service de l'armée de l'Air ne sont pas connues car le projet est désormais classé confidentiel. On suppose qu'il pourrait être utilisé dans la lutte contre les satellites hostiles.

En 1998, la NASA lance le développement d'un démonstrateur volant de navette sans équipage pour valider de nouvelles technologies susceptibles de bénéficier au transport spatial. Les domaines de recherche prospectés sont la conception des réservoirs d'ergols, le bouclier thermique, l'avionique et les aspects structurels. En décembre 1998, la société Boeing est sélectionnée pour développer le X-37 qu'elle propose de développer à partir du dessin du X-40 qu'elle avait conçu pour l'Armée de l'Air : le coût, estimé à 173 millions de dollars, est partagé à 50/50 entre la NASA et Boeing. Au cours des quatre années suivantes la NASA, augmentera sa participation de 24 millions de dollars, et l'Armée de l'Air américaine apporte 16 millions de dollars pour financer l'ajout de panneaux solaires et d'un système de contrôle d'attitude requis pour une utilisation militaire.

Le X-37 est le troisième démonstrateur avancé développé par la NASA. Il prend la suite des X-33 et X-34 mais contrairement à ceux-ci, qui sont uniquement capables d'effectuer des vols atmosphériques, il peut être lancé en orbite et effectuer une rentrée atmosphérique. Le X-37 doit permettre de valider 41 nouvelles technologies. Le véhicule dispose d'une autonomie lui permettant de rester 270 jours en orbite. La forme du X-37 dérive de celle du X-40, dont il est une copie agrandie de 120%. Le X-40 est d'ailleurs utilisé dans le cadre du projet X-37 pour tester les procédures d'atterrissage automatiques au Dryden Flight Research Center de la NASA.

Le premier vol en orbite du X-37 était prévu initialement en 2002 : le X-37 devait être lancé par la navette spatiale américaine, ce qui conditionnait l'envergure maximum des ailes. En novembre 2002, Boeing reçoit un nouveau contrat de 301 millions de dollars pour continuer à travailler sur le X-37 dans le cadre du projet Space Launch Initiative de la NASA. Deux prototypes doivent être construits :

• le X-37 Approach and Landing Test Vehicle (ALTV) est utilisé pour valider la phase du vol atmosphérique et l'atterrissage. Il permettra de tester la stabilité aérodynamique, l'intégrité structurelle et les opérations de contrôle depuis le sol.
• Le X-37 Orbital Vehicle (OTV) est utilisé pour valider les phases de lancement, les opérations en orbite, la rentrée atmosphérique et l'atterrissage. Il doit permettre de tester notamment l'avionique, le bon fonctionnement du bouclier thermique et sa réutilisabilité. Le premier test du véhicule ALTV est programmé en 2004, tandis que le vol orbital doit avoir lieu en 2006.

En 2004, le lancement du programme Constellation entraîne une révision des priorités de l'agence spatiale. La NASA recentre ses travaux sur le vaisseau Orion. Le 13 septembre 2004, le projet X-37 est transféré à la DARPA, l'agence de recherche de la Défense chargée des projets avancés. Il devient un projet classé confidentiel.

Les tests atmosphériques débutent en utilisant le X-40A. Ce dernier, après avoir été hissé à une altitude de 4,5 km par un hélicoptère, est largué et effectue un atterrissage en mode automatique. Les 7 tests effectués en 2001 sont tous des succès. Les tests d'atterrissage sont confiés à la société Scaled Composites et à son avion White Knight. En 2006, après plusieurs vols captifs, le X-37 est lâché mais il subit quelques dommages durant l'atterrissage. Les vols suivants permettent de qualifier le X-37. En 2006, le projet est transféré à l'Armée de l'Air américaine.

À la suite des vols atmosphériques, le premier vol orbital est programmé en 2008. Mais le programme subit des retards, et le premier lancement est finalement effectué le 22 avril 2010 à 23h52 Temps universel coordonné depuis le pas de tir 41 de la base de lancement de Cape Canaveral. Le X-37B OTV-1 (B désigne la version militaire, A la version de la NASA) a été mis en orbite basse par une fusée Atlas V 501 . Une fois sa mission remplie, à une date qui n'est pas encore déterminée, l'appareil viendra se poser en mode automatique sur la piste d'atterrissage de la base de lancement de Vandenberg . L'Armée de l'Air n'a donné aucune information précise sur la nature de la charge utile. Elle a indiqué que différentes expériences seraient menées de manière à tester les senseurs, les sous-systèmes, les composants et les différentes technologies mis en œuvre à bord du X-37B. Un second test est planifié pour 2011.

Ce véhicule est la première navette spatiale militaire développée par les États-Unis depuis l'annulation du projet Dyna-Soar. La navette est conçue pour se placer en orbite basse et effectuer des manœuvres orbitales. Le X-37 peut se placer sur une orbite comprise entre 230 et 1 064 km d'altitude. Il dispose d'une autonomie de 270 jours en orbite. La rentrée atmosphérique s'effectue comme pour la navette spatiale américaine en position cabrée de 40°. Le X-37 poursuit ensuite sa descente avec une pente de 20° en volant à 400 km/h, avant de se poser de manière automatique sur un terrain d'atterrissage classique.

Structure

Le X-37 est long de 8,38 m pour une envergure de 4,57 mètres. Selon la NASA, la masse à vide ne dépasse pas les 3,5 tonnes, pour une masse totale de 5,45 tonnes. La structure, qui est isolée de l'extérieur par un bouclier thermique, utilise, contrairement à la navette spatiale, des panneaux en composite plus léger que l'aluminium qu'il remplace.

Charge utile

Le X-37 dispose d'une baie cargo fermée par deux portes selon une disposition similaire à celle de la navette spatiale. La baie fait 1,2 x 2,13 mètres.

Propulsion

Le X-37 a un moteur-fusée unique, le AR-2/3 de Rocketdyne, alimenté par des ergols hypergoliques : l'hydrazine et le peroxyde d'azote ont remplacé le peroxyde d'hydrogène et le JP-8 prévus initialement. Les réserves d'ergols disponibles donnent au X-37 une grande capacité de manœuvre.

Bouclier thermique

Le bouclier thermique bénéficie des travaux effectués depuis la conception de la navette spatiale américaine. Il utilise des tuiles en céramique de type Toughened Uni-Piece Fibrous Insulation (TUFI), en particulier pour protéger la partie ventrale, très exposée. Ce type de tuile, qui est utilisée en remplacement sur la navette, offre plus de résistance aux chocs. Pour les parties moins exposées, le X-37 utilise également des revêtements thermiques, à la fois plus performants, et générant moins de traînée que ceux utilisés sur la navette. Enfin, le bord d'attaque des ailes n'est plus protégé par du carbone-carbone renforcé, mais par des tuiles de type TUFROC (Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-Resistant Composite) traitées pour résister aux mécanismes d'oxydation à l'œuvre durant la rentrée atmosphérique.

Gouvernes

La queue de l'appareil en V est constituée de gouvernes qui agissent à la fois sur la profondeur et la direction, ce qui permet de réduire l'énergie nécessaire pour contrôler l'avion durant les phases de vol à grande vitesse ; cette disposition libère de la place pour un aérofrein utilisé avant l'atterrissage. Les gouvernes ne sont plus manœuvrées par des systèmes hydrauliques, mais par des systèmes électromécaniques.

Énergie

Le X-37 abandonne les piles à combustible de la navette spatiale américaine au profit de panneaux solaires, déployés en orbite depuis la soute cargo, ils permettent d'accroître la durée des séjours en orbite en rechargeant les batteries d'accumulateurs.

Lancement

Le X-37 devait initialement être transporté dans l'espace par la navette spatiale. Il a finalement été modifié pour être lancé par un lanceur classique Delta IV ou Atlas V. Pour ne pas perturber l'aérodynamisme du lanceur durant la traversée de l'atmosphère, une coiffe de 5 mètres de diamètre, taille standard pour le lanceur, recouvre la navette au lancement.

Les missions que le X-37 serait amené à remplir ne sont pas officiellement connues. Le X-37 pourrait être utilisé pour identifier des satellites hostiles, inspecter de près un satellite ou placer très rapidement une petite charge utile en orbite.