Ares V - Définition

Déroulement d'une mission lunaire

L’étage EDS de la fusée Ares V s’apprête à injecter en orbite lunaire les vaisseaux Altair et Orion

Le lancement d’Ares V se fait depuis l’aire 39B du complexe de lancement 39 du centre spatial Kennedy en Floride, d'où sont parties les missions lunaires du programme Apollo. Le complexe doit être réaménagé après l’arrêt complet des navettes spatiales pour pouvoir accueillir le nouveau lanceur.

Le lanceur Ares V une fois lancé place le module Altair avec le deuxième étage du lanceur toujours attaché sur une orbite terrestre circulaire basse de 243 km.

Le lancement d'Ares I est réalisé peu après celui de Ares V. Les astronautes du vaisseau Orion, une fois celui-ci placé en orbite terrestre basse, organisent un rendez-vous avec la fusée Ares V et sa charge utile 3 à 5 heures après le décollage de ce dernier selon le scénario qui sera retenu. Le vaisseau Orion s’accouple au module Altair par l’écoutille situé au sommet du vaisseau. Le deuxième étage d’Ares V est alors mis à feu pour fournir la vitesse nécessaire à l’injection de l’ensemble sur une trajectoire translunaire. Après extinction du moteur de l'étage EDS, celui est largué et placé sur une trajectoire qui l'amène à percuter le sol lunaire.

Caractéristiques

Le lanceur Ares V comme Ares I réutilise un grand nombre de composants existants pour limiter le coût de développement et partage certains d'entre eux avec le lanceur Ares I. Il est constitué de deux étages dont les moteurs consomment de l'oxygène et de l'hydrogène liquide flanqués de deux propulseurs d'appoint à poudre allumés au décollage. Le deuxième étage est utilisé d'abord pour placer la charge utile sur orbite basse puis pour injecter l'ensemble du train spatial lunaire en orbite lunaire. Les caractéristiques de ces étages sont les suivantes :

• Propulseurs d'appoint : la fusée Ares V utilise 2 propulseurs d'appoint dérivés de ceux de la navette spatiale américaine et ils sont comme ceux-ci mis à feu au décollage. La version utilisée utilise une nouvelle tuyère et une nouvelle enveloppe plus légère. Elle comporte cinq segments et demi au lieu des 4 de la navette fournissant une poussée plus importante. Chaque propulseur a une poussée de 1 712 tonnes. L’impulsion spécifique est de 276 secondes. Les propulseurs d'appoint s'éteignent au bout de 116 secondes puis se détachent du premier étage qui continue à propulser le lanceur durant 3 minutes supplémentaires.

• Premier étage : le premier étage reprend la structure du réservoir externe de la navette spatiale américaine avec un diamètre plus important (10 mètres au lieu de 8,4 mètres). Il est propulsé par 6 moteurs RS-68B de 318 à 362 tonnes (dans le vide) de poussée consommant de l'hydrogène et de l'oxygène liquide (impulsion spécifique de 365 secondes au niveau de la mer et 414 secondes dans le vide). Ces moteurs, qui propulsent le premier étage durant 303 secondes, sont une version améliorée de ceux utilisés sur le lanceur Delta IV de l'US Air Force.

• Deuxième étage : le deuxième étage, qui porte l'appellation d'Earth Departure Stage (EDS), utilise, comme le premier étage, de l'oxygène et de l'hydrogène liquide. Il est propulsé par un moteur unique J-2X, dérivé du moteur J-2 du deuxième étage des lanceurs Saturn IB et Saturn V. Ce moteur est identique à celui du second étage du lanceur Ares I pour réduire les coûts. Il a fait l'objet d'une évolution (version J2-S) à la fin des années 1960 avec production d'une petite série expérimentale. La version J-2X plus puissante doit utiliser le générateur à gaz développé pour le RS-68, et dispose d'une tuyère plus longue et d'un système de pilotage numérique. Long de 22 mètres pour un diamètre de 10 mètres, le deuxième étage peut être allumé plusieurs fois. Dans le cadre de la mission lunaire il est utilisé d'abord pour placer le module lunaire Altair sur une orbite terrestre basse de parking puis, après rendez vous avec le vaisseau Orion transportant les astronautes lui-même placé sur orbite par le lanceur Ares I injecter les deux vaisseaux sur une trajectoire lunaire. Pour la première phase sa puissance est utilisée à 100 % alors que la poussée est réduite à 81 % de la puissance nominale pour l'injection lunaire. .

• Performances : le lanceur Ares V permet de placer 188 tonnes en orbite terrestre basse et 71,1 tonnes à destination d'une orbite lunaire.