DC-XA - Définition

Introduction

McDonnell Douglas DC-XA, concept de lanceur réutilisable

Le DC-X, abréviation pour Delta Clipper ou Delta Clipper Experimental, était un prototype de lanceur à un seul étage (Single-stage-to-orbit (SSTO))non habité, à décollage et atterrissage vertical, réutilisable, construit par McDonnell Douglas en collaboration avec l'Initiative de défense stratégique du Département de la Défense des États-Unis de 1991 à 1993. Après cette période, il a été donné à la NASA, qui en a amélioré la conception pour une meilleure performance, créant le DC-XA. Le projet a été abandonné en 1997.

Historique

Selon Jerry Pournelle : « Le DC-X a été conçu dans mon salon et vendu au président du National Space Council Dan Quayle par le général Graham, Max Hunter et moi. » D'après Max Hunter, il s'était efforcé de convaincre Lockheed-Martin de la valeur du concept pendant plusieurs années avant de prendre sa retraite. En 1985, il écrit un article intitulé The Opportunity (L'opportunité), précisant le concept d'un lanceur mono-étage construit à moindre coût à l'aide de pièces disponibles sur le marché et de techniques déjà développées, mais Lockheed-Martin n'est suffisamment intéressé pour financer un tel programme.

Le 15 février 1989, Pournelle, Graham et Hunter parviennent à rencontrer le vice-président Dan Quayle. Ils vendent l'idée au SDIO, argumentant que tout système d'armes basées dans l'espace devrait pouvoir être desservi par un engin spatial beaucoup plus fiable que la navette spatiale, offrant des coûts de lancement plus bas avec de bien meilleurs temps de rotation. Ils font valoir qu'un tel engin devrait être mono-étage, toute autre conception de lanceur requérant une reconstruction entre chaque lancement, opération longue et coûteuse, sauf si les éléments éjectés sont très simples ou jetables. L'utilisation de pièces non-réutilisables de moindre coût est certainement possible, comme en témoigne le réservoir externe de la navette spatiale, mais cela implique des mesures de sécurité au moment du tir pour s'assurer que les parties ne tombent pas sur des zones habitées. Seule une conception Single-stage-to-orbit (SSTO) permet d'éviter tous ces problèmes, bien que la construction et la phase de test nécessaire pour obtenir des engins de faible poids soient plus coûteuses.

Compte tenu des incertitudes de la conception, le plan de base était de produire un véhicule d'essai « simple » en vue d'acquérir de l'expérience avec un engin rapidement réutilisable. Une fois l'expérience acquise avec le premier véhicule, un plus grand prototype serait construit pour les essais sous-orbitaire et orbitaire. Enfin un véhicule commercialement acceptable serait développé à partir de ces prototypes. Conformément à la terminologie générale de l'aéronautique, on a proposé que le petit prototype devrait être appelé le DC-X, « X » pour « expérimental ». Cela serait suivi par le DC-Y, « Y » se référant à des prototypes de pré-exécution des aéronefs commercialisables. Enfin, la version de production serait connu sous le nom DC-1. Le nom « Delta Clipper » a été choisi délibérément pour aboutir au « DC » de l'acronyme, un hommage au célèbre avion DC-3, qui rendit le prix des voyages aériens abordable.

Essais

Premier vol

Premier atterrissage

La construction du DC-X commence en 1991 à l'usine de montage McDonnell Douglas d'Huntington Beach. Le bouclier de protection est construit par Scaled Composites, mais la majorité de l'engin spatial est construit à partir de pièces déjà testées (dans d'autres programmes), y compris les moteurs et les systèmes de contrôle de vol.

Le DC-X effectue son premier vol, qui dure 59 secondes, le 18 août 1993. Il effectue deux autres vols, le 11 et le 30 septembre 1993, lorsque le financement est stoppé, effet secondaire de la liquidation du programme Initiative de défense stratégique. L'astronaute Pete Conrad est au centre de contrôles au sol pour certains vols.

Un financement supplémentaire est cependant accordé et le programme d'essais redémarre le 20 juin 1994 avec un vol de 136 secondes. Le vol suivant, le 27 juin 1994, connaît une explosion (mineure), mais l'engin exécute avec succès un arrêt de mission et un atterrissage automatique. Les tests redémarrent après la réparation des dommages et trois autres vols sont effectués : le 16 mai 1995, le 12 juin, et le 7 juillet. Lors du dernier vol, un atterrissage brutal endommage le bouclier de l'engin, le financement pour le programme est coupé et il n'y a pas de fonds pour effectuer les réparations nécessaires.

À ce stade, la NASA accepte de reprendre le programme. Au concept original du démonstrateur DC-X, la NASA applique une série de mises à jour majeures pour tester de nouvelles technologies. En particulier, le réservoir d'oxygène est remplacé par une citerne légère Al-Li russe (soudée par friction-malaxage), et le réservoir de carburant est remplacé par une nouvelle conception en matériaux composites. Le système de contrôle est également amélioré. Le véhicule est appelé le DC-XA, rebaptisé Clipper Advanced/Clipper Graham, et les vols reprennent en 1996.

Lors du premier vol du 18 mai 1996, un incendie mineur se déclare lorsque l'atterrissage, volontairement lent, entraîne une surchauffe du bouclier. Les dommages sont rapidement réparés et le véhicule peut voler encore deux fois, les 7 et 8 juin, à un intervale de 26 heures. Lors du second de ces vols, le 8 juin, le véhicule vole à 3 140 mètres et pendant 142 secondes, les meilleures performances jamais réalisées par l'engin. Le vol suivant, le 7 juillet 1997, s'avérera être son dernier. À l'atterrissage, un pied ne s'est pas déployé à cause d'une ligne hydraulique déconnectée, le DC-XA tombe et un des réservoirs d'oxygène liquide se fissure, entraînant une fuite qui alimentera un incendie qui détruira le prototype.

Dans un rapport après l'accident, la Brand Commission de la NASA pointera la responsabilité de l'accident sur une équipe qui rencontrait de gros problèmes de financement. Nombre d'entre d'entre eux venaient du programme SDIO et se montraient très critiques du manque d'enthousiasme de la NASA pour le programme. La NASA avait pris le projet à contrecœur. Issu de l'Initiative de défense stratégique , un programme militaire, celui-ci était devenu le sujet de manœuvres et d'affrontements « politiques » au sein de la NASA, à cause notamment de sa concurrence avec leur projet « maison » X-33 / VentureStar. Pete Conrad fixe alors le prix d'un nouveau DC-X à 50 millions de dollars, mais la NASA décide alors de ne pas reconstruire l'engin à la lumière des contraintes budgétaires.

La NASA axera plutôt son travail sur le développement du VentureStar de Lockheed Martin qui, selon elle, répond à certaines critiques du DC-X ; de nombreux ingénieurs de la NASA préféraient notamment le principe de l'atterrissage horizontal du VentureStar à l'atterrissage vertical du DC-X.

• Hauteur : 12 mètres
• Diamètre : 4,1 m
• Masse à sec : 9 100 kg
• Propergols : oxygène et hydrogène liquides
• Moteurs : quatre moteurs de fusée RL-10A-5
• Poussée des moteurs : 6 100 kgf