Aerospike, X-33, Venture Star

Curieux qu'on entende plus parler de ce projet de navette à un seul étage, trouvez pas ? Surtout quand on sait que c'est Lockheed qui l'a récupéré (les "skunkworks" ça`vous dit quelque chose ?).

En faisant une petite recherche j'ai abouti ici:

http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/x-33/rs2200.htm

Maintenant essayez d'accéder aux pages techniques !...

Tout cela n'est-il pas passé à la poubelle des projets abandonnés ?

Le présent à la NASA, c'est de faire décoller un Ares 1 avec une capsule Orion.

Et aussi de faire redécoller un module lunaire LSAM .... qu'ils ne sont pa sûr d'envoyer .. car il faut une Ares V.

Bref de quoi s'occuper les méninges

Normand Calvé a écrit:Curieux qu'on entende plus parler de ce projet de navette à un seul étage, trouvez pas ?

C'est un peu normal, il a été annulé

Normand Calvé a écrit:Surtout quand on sait que c'est Lockheed qui l'a récupéré (les "skunkworks" ça`vous dit quelque chose ?).

Lockheed ne l'a pas récupéré, il a été attribué à Lockheed dès le début par la NASA.

Normand Calvé a écrit:Maintenant essayez d'accéder aux pages techniques !...

Oui et ? Un lien mort, vu le design de la page c'est pas étonnant ça date :
"Please note that the links on this website were current as of April 11, 2001. Because this website will no longer be maintained after that date, the reliability of links cannot be assured."

montmein69 a écrit:Tout cela n'est-il pas passé à la poubelle des projets abandonnés ?

...Disons au congélateur ou en hybernation :)
Ce n'est certainement plus une priorité avec le projet Constellation.
Mais, bon, il y a quant-même une idée à creuser dans un futur plus lointain pour les mises en orbite. N'y aurait-il pas d'ailleurs une possibilité d'envisager une sorte d'hybride scramjet / aerospike puisque la combustion ne se fait pas à l'intérieur d'une chambre de combustion, mais à l'extérieur. On commencerait en mode fusée aerospike tant que la vitesse est insuffisante, puis en mode scramjet (le comburant étant l'oxygène de l'air) pour revenir à l'approche du vide de l'espace au mode aerospike. Mais il y a beaucoup de progrès technologiques avant de pouvoir maîtriser une telle complexité.

Confirmation sur http://en.wikipedia.org/wiki/VentureStar. Le concept aerospike n'est pas encore mature...
D'une façon générale, il faudra attendre une vraie rupture techno pour envisager un SSTO (Single Stage To Orbit) type Venture-Star.

Pour espérer atteindre une orbite LEO (prenons DV=9700m/s) il faudrait avec une excellente Isp (aujourd'hui au mieux 400s), un indice constructif (masse structure/masse ergol) de 9,7%. Ajourd'hui, les lanceurs sont plutôt sur la tranche 30%.

Pour se rendre compte de l’ampleur du problème: une bouteille d’eau minérale aurait un indice constructif de 5%, ça ne laisse pas grand chose pour l'avionique, la mécanique moteur et tout le reste...

Mais l'aerospike est surement une bonne piste !

Bienvenue sur le site chipster, ça fait un sacré paquet de petits nouveaux en ce moment :cheers:

Pour revenir au X-33, c'est dommage, j'adorai la tête de ce lanceur mono étage. Mais la technologie n'était pas encore au point.
Et puis l'idée de l'aérospike est géniale mais demande à être encore travaillée. Des travaux sont toujours en cours sur ce point ?

Le concept de l'aero spike est excellent, mais il demande de forts développements technologiques et ne pourra voir le jour qu'après beaucoup d'investissements. Ce n'était pas encore son heure, mais celle si viendra avant la fin de ce siècle.

aller, une petite video, pour les nostaliques...

http://www.msfc.nasa.gov/news/news/video/2001/video01-264.htm

en faisant une recherche sur le X33 je suis tombé sur ça :D

LE X-33 REVU ET CORRIGÉ PAR LA NASA

La NASA et Lockheed Martin (LM) ont convenu d'un plan pour poursuivre le développement du X-33 dans le cadre du programme de lanceurs réutilisables (RLV). Au cours d'essais structuraux réalisés en novembre 1999, un des réservoirs à hydrogène liquide du prototype X-33 avait été endommagé, ce qui avait conduit la NASA à négocier avec LM sur la suite à donner au programme. L'accord prévoit ainsi le remplacement des réservoirs en matériaux composites, initialement prévus pour équiper le lanceur, par des réservoirs en aluminium plus résistants. La NASA a aussi insisté sur les questions de sécurité et la réalisation d'un plus grand nombre de démonstrations technologiques au sol avant d'effectuer un vol. Elle accepte également de payer 68 millions de dollars à LM pour poursuivre les études sur le X-33 jusqu'en mars 2001. Mais pour bénéficier de financements supplémentaires et terminer le développement du prototype après cette date, LM devra resoumettre son projet à l'Agence américaine, qui le confrontera aux autres propositions du programme Space Launch Inititative. Le gouvernement a déjà investi près d'un milliard de dollars dans ce programme, et selon Al Smith, Vice-Président de LM Space Systems, 95% des composants du X-33 ont déjà été construits et le prototype lui-même est déjà intégré à 75%. Si le nouveau plan prévu par LM est financé, le premier vol qualificatif du X-33 devrait avoir lieu en 2003 !!!.

et la grosse déception :(

ce qu'il faut savoirn c'est qu'apres que la nasa ai abandonner le projet, lokeed martin a continuer la developer lui meme, sur ses fond propre. mais voila, ca coutai trop cher, et a leur tour ils ont arreter. fin definitive du projet.

Henri a écrit:

Le vrai problème est que le projet a été arrêté sous prétexte qu'il n'aurait jamais pu mettre de charge utile en orbite, mais en oubliant qu'il aurait été incroyablement instructif dans le cadre d'un développement incrémentiel vers un éventuel premier étage d'un TSTO réutilisable. Résultat, la mise initiale d'un G$ a été en pure perte...
C'aurait été un super X15 poussant à Mach 20 avec un extraordinaire retour sur expérience.

Attention. Si je ne me trompe pas, le X33 aurait servi de démonstrateur suborbital pour le développement du Venture Star qui lui aurait été un SSTO. Je crois que sa vitesse maxi se serait située plutôt vers Mach 15. Les problèmes du X33 se situaient notamment autour des réservoirs d'abord en matériaux composites problématique et remplacés ensuite par des réservoirs en aluminium mais le problème demeurait.

Le X-33 était un démonstrateur technologique qui aurait pu (péniblement) atteindre Mach 15 (avec un peu de chance).

L'objectif principal était de tester en vol la propulsion "aerospike" mais aussi et surtout les matériaux qui auraient permis de réaliser (plus tard, beaucoup plus tard) un SSTO. La NASA n'a jamais soutenu le VentureStar, qui était un concept 100% Lockheed Martin.

La clef du programme résidait dans les réservoirs cryotechniques multilobés en composite constituant la structure du véhicule. Lorsqu'il a été mis en évidence - dès les premiers essais de remplissage - que ça ne marchait pas, il a été envisagé de les remplacer par des réservoirs en alu, ce qui aurait été absurde, car le X-33 aurait alors perdu sa principale raison d'être.

La NASA a donc décidé de retirer ses billes plutôt que de s'entêter dans une impasse.

Cette vidéo rappelle l'histoire du X-33 et du VentureStar. Cependant, il ajoute un aspect plus politique à leur abandon, et minimise à postériori les difficultés techniques. Les réservoirs en composite auraient été fonctionnels vers 2004. Il note aussi qu'aucune avancée de ce projet n'a été retenue pour les projets Constellation ni pour le SLS...
Cet abandon serait-il une des plus grandes erreurs de la NASA? C'est ce que soutient l'auteur. 

Votre avis?

Le VentureStar pourrait-il revivre un jour?

Les défis techniques, 17 ans plus tard, seraient-ils plus facilement surmontables?

Y aurait-il un avenir économique à un tel lanceur? Capacité de CU? Transport d'équipage LEO et retour ?

Au lieu d'un SSTO, s'il devenait un TSTO (lanceur 2 étages) dont le 1er étage ferait un retour comme une F9? Ou utiliser le Stratolaunch, avec une version plus petite de 230t (le X-33 aurait eu une masse au décollage de 129t)

Comme ce fut le cas de la navette, le X33 est un projet démarré bien trop tôt, alors que la technologie n'était pas disponible ou non maitrisée.
Il est probable qu'aujourd'hui nous serions capable de faire voler un tel démonstrateur. Le problème, c'est qu'une fois que le mal est fait, le concept est grillé pour de nombreuses années.

C'est un truc qui m'a toujours étonné, dans le militaire et le spatial, les décideurs sont super conservateurs et ne jurent que par les technologies éprouvées.
Mais de temps à autre, ils se lance dans des programmes avant-gardistes, non maitrisés et presque toujours voués à l'échec. On dirait qu'ils sont incapables d'évaluer une prise de risque.

GNU Hope a écrit:Comme ce fut le cas de la navette, le X33 est un projet démarré bien trop tôt, alors que la technologie n'était pas disponible ou non maitrisée.
Il est probable qu'aujourd'hui nous serions capable de faire voler un tel démonstrateur. Le problème, c'est qu'une fois que le mal est fait, le concept est grillé pour de nombreuses années.

C'est un truc qui m'a toujours étonné, dans le militaire et le spatial, les décideurs sont super conservateurs et ne jurent que par les technologies éprouvées.
Mais de temps à autre, ils se lance dans des programmes avant-gardistes, non maitrisés et presque toujours voués à l'échec. On dirait qu'ils sont incapables d'évaluer une prise de risque.

Salut,

j'ai un peu de mal avec ces affirmations.
Question : pensez vous vraiment que si ce concept était réellement viable, Elon Musk ne lui aurait pas préféré ça plutôt que son système partiellement réutilisable ?
Pensez vous qu'Elon Musk est "trop conservateur" pour laisser de coté une technologie prometteuse et aurait préféré développer sa propre solution, nettement moins juteuse financièrement (on ne récupère qu'un bout et pas tout) et bien plus compliquée techniquement (ramasser le truc , le ramener et le reconditionner) ?

Quand aux militaires "super conservateur"... c'est quand même le contraire, c'est justement les militaires qui sont a la base de nombreuses révolutions technologiques qui redescendent ensuite vers le civil.
Normal, le but des militaires (des pays développés), c'est de se donner des coups d'avances sur l'ennemi potentiel.
L'histoire le montre surtout depuis 1914 (et grosse modo les premiers avions et premiers tanks), mais ça a toujours été le cas (invention de la poudre, développement de la marine etc.).
Quand on regarde la différence entre un avion de 1914 et un de 1918, on a du mal a croire qu'il ne s'est passé que 4 ans.

La liste des innovations technologiques réalisées par les militaires depuis "seulement" 1 siècle est si grande qu'il est impossible d'être exhaustif sur le sujet.
D'ailleurs, qui d'autre équipe actuellement ses engins (missiles) de scramjet que les militaires par exemple ?
Le meteor, qui est en passe d'équiper nos rafales, possède un statoreacteur (le nom français du scramjet), et a derrière lui, ~20 ans d'études.
Alors certes, la plage est toute petite et la durée de fonctionnement aussi (majorité du vol en mode balistique, comme tout les missiles sauf de croisière).
Mais c'est les militaires et personne d'autre qui l'utilisent en ce moment.
Je passe sur le radar, le micro onde, les alliages, l'informatique embarquée etc etc etc.
Même les fusées spatiales dérivent directement du travail des militaires.
Au final, les seuls militaires conservateurs (en matière technologique, pas de doctrine) sont ceux qui n'ont pas les moyens financiers d'être innovants. ;)

Elon Musk n'est ni un militaire ni issu du monde spatial. i.e. Il sait prendre des risques calculés si le jeu en vaut la chandelle.
Le falcon 9 est un judicieux mélange de technologie éprouvée et d'innovation technique. Les moteurs merlin sont probablement les meilleurs moteurs kerolox jamais produits mais de bon vieux kérolox quand même. Le freinage par rétro-propulsion est une avancée géniale qui n'a nécessité aucun bond technologique.

Pour revenir à la frilosité des militaires, il n'y a qu'en temps de guerre qu'ils font faire des progrès à la technologie. Le programme Apollo n'aurait probablement jamais abouti sans la guerre froide.
J'ai fait deux ans de militaire en début de carrière. Je peux dire que dans les matériels embarqués sous avion, les technologies étaient éprouvée ou anciennes quand elle n'étaient pas obsolètes.

Après cet aparté un peu hors sujet, Je reviens sur le X-33 et la propulsion Aerospike.
Je pense qu'aujourd'hui nous avons fait de tels progrès dans la technologie des matériaux haute température que ce type de moteur mériterait de nouvelles études. Idem pour les réservoirs en composite et les structures légères. La fabrication additive nous permet aussi de gagner du poids sur un grand nombre de pièces. Bref, ce sont tous ces petits progrès qui mis bout à bout rendent possible un tel véhicule.

Dans le même ordre d'idée, le BFR ne pourra exister que grâce à ces avancées technologique.

Ceci me suscite une idée farfelue.
L'aerospike du X-33 était un J-2 modifié.
SpaceX pourrait tout aussi bien faire un Raptor aerospike.
Le BFS pourrait avoir ses 7 propulseurs en tout temps efficaces et adaptés à sa très grande versatilité.

un aerospike au methalox? c 'est pas top, l'idée d'origine vien du fait que les SSME de la navette avait une isp magistral de 450s tomber a 350S au sol. bien que supérieure a la majorité des moteur utilisé en premier étage, ce delta de performance entraîne (a débit constant) une perte de poussé d'environ 30%(isp*go=poussé/debit) et une augmentation des besoin d’ergols, donc de la masse au décollage , donc de besoin de poussé, donc de masse moteur, donc de besoin d'ergol, donc de la masse au décollage, etc.   le problème a donc était réglé avec des booster a poudre. 
Par contre avec du methalox, on aura au mieux 370s dans le vide et peut être 320s avec la même tuyère au sol. donc l’écart ne justifie plus trop la complexité du système (bon  si on arrive a faire un aerospike simple, pourquoi pas)

Mais, plus que la propulsion, le defi du mono étage c 'est les réservoirs. a premier vu methalox a clairement l'avantage grâce au volume. Mais au vu de la différence d'isp entre les deux propulsion, a masse en orbite égal, on aurai besoin d'environ deux fois plus d'ergols (en masse) pour le methalox. Or avec l’état de l'art actuel, a masse d'ergol égal, une réservoir d'hydrolox (plus volumineux) est environ deux fois plus lourd que sont équivalant kerolox (pas de retour sur le methalox mais on devrais pas être loin) . donc on se retrouve avec une masse de réservoir proche et on résous pas le problème.

Je verrais bien un BFS aerospike pour des liaisons P2P à moyennes distances, laissant le BFR pour les plus longues.

phenix a écrit:un aerospike au methalox? c 'est pas top, l'idée d'origine vien du fait que les SSME de la navette avait une isp magistral de 450s tomber a 350S au sol. bien que supérieure a la majorité des moteur utilisé en premier étage, ce delta de performance entraîne (a débit constant) une perte de poussé d'environ 30%(isp*go=poussé/debit) et une augmentation des besoin d’ergols, donc de la masse au décollage , donc de besoin de poussé, donc de masse moteur, donc de besoin d'ergol, donc de la masse au décollage, etc.   le problème a donc était réglé avec des booster a poudre.

Salut,

les moteurs LOX/LH2 tournent tous entre 430s et 450s d'Isp dans le vide (433s pour le vulcain par exemple).
Rappelons que la puissance des SSME au decollage ne représente que 15% de la puissance totale, donc la différence entre l'Isp au sol et dans le vide ne fait perdre que ~3.5% de poussée au total decollage, en ce qui concerne l'influence des seuls SSME.
Rappelons aussi que les SSME du shuttle peuvent varier de 69% a 109% de leur puissance nominale.
sachant que la séquence de tir obligeait a réduire les SSME a 80% peu après le decollage pour les repasser a 103+% juste après maxQ (a 11/12 km).
Sans les boosters a poudre, le Shuttle n'a pas la moindre chance de decoller, même si on lui quadruple le nombre de ses SSME.
On ne peut donc pas dire stricto sensu que la perte d'Isp due a la pression atmosphérique a été compensée par l'adjonction de booster ("le problème a donc était réglé avec des booster a poudre").

Pour avoir un bon lanceur il faut qu'il soit léger devant la puissance de ses propulseurs !
Et cette puissance c'est la masse éjecté par la vitesse d'éjection (pour faire simple).
L'impulsion spécifique donne le temps de vol possible pour un poids d'ergols.

en faite l'impulsion spécifique en tant que telle ne sert a rien (d’ailleurs je comprend pas on l'utilise) . se qui est interesent c'est que Isp*9,81= vitesse d’éjection des gaz (pour un moteur anaerobie) et que cette vitesse d’éjection est utilisé dans la sainte équation de Tsiolkovski.  Donc vu que la poussé dépend du débit et de la vitesse d’éjection, elle dépend de l'isp.

Anovel a écrit:Pour avoir un bon lanceur il faut qu'il soit léger devant la puissance de ses propulseurs !
Et cette puissance c'est la masse éjecté par la vitesse d'éjection (pour faire simple).
L'impulsion spécifique donne le temps de vol possible pour un poids d'ergols.

Attention, il y a un piège quand même.
Car il n'y a  pas que la masse qui pose problème dans les ergols, y a aussi l'encombrement :
Or, le plus gros problème du cryogénique, c'est le volume considérable occupé par l'hydrogène qui oblige a construire une très grosse fusée.
exemple flagrant :


https://fr.wikipedia.org/wiki/Ariane_5

en rouge, le ballon d'oxygène du premier étage a une masse 132 tonnes, l'énorme réservoir bleu d'hydrogène, ne pèse lui que 26 tonnes, alors qu'il est 4 fois plus volumineux !

Donc ici on a une très bonne Isp (vulcain cryogénique) mais qui a l'inconvénient a la fois d'avoir une faible poussée (moins de 10% de celle du décollage) et en plus de nécessiter un très gros encombrement.

Dans l'espace tout est histoire de compromis.
Sachant que la variable la plus importante de l’équation ça reste le retour sur investissement (dans le cadre de l'industrie civile).
Donc le cryogénique, c'est pas automatique pour faire une bonne fusée, même si c'est la meilleure Isp.
Comme Musk est en train de le démontrer : l'important c'est pas d'avoir le moteur au meilleur rendement, c'est d'avoir la fusée la moins chère pour faire le même travail.
C'est comme ça qu'on devient un acteur majeur de l'industrie, c'est pas en recherchant les moteurs les plus performants possible.
C'est en tout cas le paradigme actuel, sur lequel va se baser aussi Ariane 6 avec son premier étage full poudre moins cher que la solution ariane 5, pourtant plus performante en Isp.

C'est jamais trivial les affaires spatiales, c'est pas parce qu'on a le meilleur moteur que c'est la meilleure solution.
On peut même dire que la meilleure solution est toujours celle qui permet de faire le boulot au moindre cout.
Si on prend le falcon 9, dont le premier étage doit garder des ergols pour revenir se poser au sol, on se rend même compte que c'est de loin le lanceur ayant la pire performance de tous... qui est pourtant le plus rentable.

Donc il faut faire très attention lorsqu'on emploi le terme de "bon lanceur" et préciser si c'est dans une optique purement technologique (Isp) ou dans une optique économique (le moins cher au kg en orbite).
Sachant évidemment que la performance pure n'a aucun intérêt si elle ne sert pas une finalité particulière.

Carcharodon a écrit:
C'est en tout cas le paradigme actuel, sur lequel va se baser aussi Ariane 6 avec son premier étage full poudre moins cher que la solution ariane 5, pourtant plus performante en Isp.

C'était la version CNES qui a été finalement mise de côté, Ariane 6 reste sur le même modèle avec moteur cryo central + 2 (ou 4 boosters poudre) comme Ariane 5.