[Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship

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On sera (relativement) vite fixés, car ce retour sur la Lune arrive à grands pas.

Thierz
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@montmein69 a écrit:
@Argyre a écrit:
Concernant la faisabilité, je pense qu'il y a du boulot, à commencer par l'envoi d'un Starship vers l'orbite lunaire. Ceci dit, la masse du Starship en question ne sera qu'une fraction de la masse d'un Starship martien et il n'est même pas question de placer des humains dans le vaisseau avant d'arriver en orbite lunaire, puisque c'est Orion qui va être utilisé. Autrement dit, les specs sont beaucoup plus simples et la faisabilité est bien plus accessible. Autre point important précisé par la NASA, il y aura au moins un vol qualificatif d'atterrissage sur la Lune et de redécollage vers l'orbite lunaire sans personne à bord. A tous ceux qui en doutaient, SpaceX ne dérogera pas aux procédures de qualification du vol habité.
A quand le prochain pas sur la Lune ? Vu où en est SpaceX, je pense qu'on peut raisonnablement envisager entre 4 et 8 ans.

Donc on peut estimer que la NASA, si elle maintient - sans doute pour de nombreuses missions - un trajet au départ de la Terre avec SLS/Orion c'est pour des raisons de sécurité. Idem pour le trajet de retour avec rentrée atmosphérique et atterrissage terrestre.
Cela peut se comprendre donc, de laisser au HLS-Moon Starship le seul rôle d'effectuer une navette entre soit Orion utilisé en mode Apollo, soit la Gateway positionnée en NRHO et le sol lunaire, et inversement le trajet retour seulement sur le même trajet.*
La fin de mission étant un retour vers la Terre à nouveau à bord d'Orion. La capsule étant qualifiée pour un retour à la seconde vitesse cosmique et un atterrissage assuré par parachutes/airbags.

Cela donne d'un autre côté le sentiment d'un gros doute de la NASA sur la capacité (du moins dans un délai court) de décoller avec un Starship pour atteindre une orbite terrestre en garantissant la sécurité nécessaire à un équipage (pas de système d'éjection en cas de décollage avorté), et doute tout aussi présent pour un retour depuis la Lune devant assurer la rentrée et un atterrissage sécuritaire avec du freinage sur le ventre, suivi de belly-flop et poser en douceur.

Space X n'avait peut-être pas tort d'être contraint de réaliser des dizaines de vols réussis, avant que l'autorisation lui soit donnée de faire voler des équipages.

D'accord dans l'ensemble. Mais non, Orion n'est pas qualifié pour l'atterrissage sur air bags, solution qui a été abandonnée (pas définitivement ?) lorsqu'Orion a subi sa cure d'amaigrissement, en même temps qu'une réduction de diamètre du module d'équipage. A noter que la solution avait été également prévue pour Apollo, et abandonnée pour une raison de poids. Elle a été finalement adoptée par le Starliner qui peut être considéré comme une lointaine évolution du module de commande d'Apollo.
Il reste qu'Orlon a, à mon avis, plus d'avenir que le SLS. Elle restera le refuge pour certaines phases des missions lunaires et une chaloupe de sauvetage, peut-être même pour le voyage vers Mars, même si elle ne devait servir (éventuellement) qu'à l'extrême fin du voyage. Il y une justification psychologique à cela.
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Exact ! J'aurais du écrire :
parachutes/sea bed FB_clinoeil
montmein69
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FB_reflechi  Une question va se poser assez rapidement si le vol vers le sol lunaire se passe bien, quid du Gataway ?
Comme Argyre le souligne on peut s'en passer. Reste que c'est un programme en lui-même, avec ses faiblesses , le SLS, et ses points forts (Orion en tête), mais pour un habitat permanent sur la Lune c'est un boulet au pied.
Soyons indulgent et souhaitons lui longue vie, mais pas dans le retour vers la lune où c'est complétement inutile voir contre productif.
Il vaudrait mieux que les deux projets soient séparés et aient chacun leur architecture.
SLS-Orion pour la Gataway et des lanceurs commerciaux pour la desserte lunaire.
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Anovel
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Non, on ne peut pas s'en passer. Orion a une autonomie dans l'espace sans être amarré de 20 jours dont 10j est consacrés à l'aller-retour Terre-Lune. La mission Artemis III est censé durer de 25 à 34 jours et le séjour sur la Lune doit être de 6 jours et demi, bien au-delà de l'autonomie d'Orion. Orion doit absolument être amarré à une station afin de prolonger sa durée de vie dans l'espace.
Petite Crevette
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Faux.

Orion a une autonomie de 21 jours mais l aller retour prend neuf jours max (voir Apollo). Les 12 jours restant permettent amplement de faire un sejour sur la Lune de 7 jours avec des marges.
jassifun
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Bah, SpaceX doit faire un vol de démonstration du HLS avant d'embarquer des humains à bord.
Ca veut dire qu'il y aura un HLS en orbite lunaire après cette démonstration ... il pourrait servir de Gateway non ?  FB_clinoeil

A moins qu'il soit réutilisé (après ravitaillement) pour la mission habité ?!
Ce serait pas stupide vu qu'il aura déjà fait ses preuves!
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MrFrame

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@jassifun a écrit:Faux.

Orion a une autonomie de 21 jours mais l aller retour prend neuf jours max (voir Apollo). Les 12 jours restant permettent amplement de faire un sejour sur la Lune de 7 jours avec des marges.

Non, les missions Artemis n'utilisent pas la même trajectoire que les missions Apollo pour se rendre vers la Lune. Le trajet Terre-Lune pour rejoindre l'orbite NRHO durera 5 jours. Même chose pour le retour vers la Terre. On parle 10,1 jours pour l'aller-retour. De plus Orion doit rejoindre une orbite essentiellement polaire et très excentrique qui se situe entre 2 000 km jusqu'au limite de l'influence gravitationnelle de la Lune à environ 75 000 km avec une période orbitale entre 6 et 8 jours et dont la trajectoire est perpendiculaire à l'axe Terre-Lune. La méthode pour rejoindre cette orbite est bien différente que celle pour rejoindre l'orbite lunaire basse et "équatoriale" des missions Apollo.

[Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 9yrqU

Une fois l'orbite NRHO atteinte il faut attendre la bonne fenêtre de tir pour atteindre la surface qui est disponible une fois environ tout les 7 jours. La durée totale de la mission Artemis III est de 25 à 34 jours et le séjour sur la Lune de 6 jours et demi. Donc bien au-dessus de l'autonomie d'Orion.

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Ce petit graphique tombe à point nommé, merci ! Les delta-V qui sont affichés à proximité de la lune sont-ils offerts par le survol ?

Édit : mmmh non apparemment c'est une correction de trajectoire qu'il faut payer...
Thierz
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Au fond, est-ce que vous n’auriez pas tous les deux raison ?

Si l’on passe par l’orbite de halo, le décompte de @Petite Crevette est exact. 

Mais si le choix est fait de ne pas passer par la station Gateway, pourquoi viser l’orbite de halo ? Dans ce cas, on revient à une logique Apollo.  Le décompte de @Jassifun n’est-il pas alors pertinent ? Ce changement de l’orbite visée, bien sûr, supposant que la version du SLS utilisée pour lancer Orion ne soit pas trop étriquée.
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@PierredeSedna a écrit:
Mais si le choix est fait de ne pas passer par la station Gateway, pourquoi viser l’orbite de halo ? Dans ce cas, on revient à une logique Apollo.  Le décompte de @Jassifun n’est-il pas alors pertinent ? Ce changement de l’orbite visée, bien sûr, supposant que la version du SLS utilisée pour lancer Orion ne soit pas trop étriquée.

Tout simplement parce qu'une des exigences importantes pour déterminer la viabilité d'une orbite donnée est l'accessibilité de cette orbite en utilisant un moyen de transport existant. Actuellement, le véhicule Orion à une masse de 25 tonnes, avec environ 8 tonnes de propergol utilisable. Cela laisse un budget total en dV d'environ 1,25 km/secondes avec une durée de vie totale de 21 jours pour 4 membres d'équipage.  Ainsi, toute orbite choisie doit coûter moins de 1,25 km/secondes pour entrer et sortir de l'orbite. La limite de charge d'ergols d'Orion rend difficile l'accès aux orbites lunaires plus petites et il est immédiatement évident que les orbites basse lunaire sont carrément inaccessibles. Dans les scénarios sans modifications de l'inclinaison avec un insertion trans-lunaire de 5 jours les dV sont au minimum d'environ 0.9km/ secondes pour une mise en orbite basse lunaire. Orion pourrait réussir l'insertion en orbite basse lunaire, mais pas le voyage de retour qui coûte également environ 0.9km/ secondes.

D'autres facteurs sont bien sûr à prendre en compte mais l’accessibilité de cette orbite depuis la Terre en utilisant un vaisseau existant est l'un sinon le principal facteur.

[Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 HsruM

@jassifun Dommage d'avoir effacé ton post. Tu as affirmé deux fois que cela était faux sans apporter aucun argument qui permet un débat sain et constructif, alors xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx.

[mod]Allons allons, restons fair play pour garder un débat serein.

Thierz[/mod]
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Un truc auquel je n'avais pas réfléchi concernant cette orbite : contraint-elle les alunissages à se faire uniquement sur un cercle passant par les pôles et orthogonal à l'axe Terre-lune ? Càd finalement que les missions se dérouleraient toujours avec la Terre rasant l'horizon ?

_________________
Documents en édition libre pour le FCS (Google Drive) :

  • [Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 Favicon3 Jalons des prototypes Starship
  • [Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 Favicon-001 Plan du site de Boca Chica
  • [Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 Favicon3 Classement du grand concours de pronostics SpaceX (règlement)
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Oui.
Le principe c'est d'être en constant contact avec la Terre.
Raoul
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Pour anticiper... un peu FB_clinoeil ! En imaginant un Mars Starship , son plan de vol pour l’atterrissage martien devrait ressembler pour le début à celui d’un Earth Starship en planant  et en fin de parcours à celui d’un Moon Starship en rétropropulsion. En effet l’air martien est trop raréfié pour réduire encore la vitesse jusqu’au subsonique en planant à proximité du sol .
Donc cette double expérience d’un atterrissage terrestre et d’un alunissage des Starship sera quand même utile pour Mars.
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Giwa
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@Giwa a écrit:Pour anticiper... un peu FB_clinoeil ! En imaginant un Mars Starship , son plan de vol pour l’atterrissage martien devrait ressembler pour le début à celui d’un Earth Starship en planant  et en fin de parcours à celui d’un Moon Starship en rétropropulsion. En effet l’air martien est trop raréfié pour réduire encore la vitesse jusqu’au subsonique en planant à proximité du sol .
Donc cette double expérience d’un atterrissage terrestre et d’un alunissage des Starship sera quand même utile pour Mars.

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@cyberpaps a écrit:
@Giwa a écrit:Pour anticiper... un peu FB_clinoeil ! En imaginant un Mars Starship , son plan de vol pour l’atterrissage martien devrait ressembler pour le début à celui d’un Earth Starship en planant  et en fin de parcours à celui d’un Moon Starship en rétropropulsion. En effet l’air martien est trop raréfié pour réduire encore la vitesse jusqu’au subsonique en planant à proximité du sol .
Donc cette double expérience d’un atterrissage terrestre et d’un alunissage des Starship sera quand même utile pour Mars.

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Comme je n'ai pas suivi cette série , cela va me prendre un certain temps à retrouver les réponses !  FB_clinoeil
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Giwa
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@Thierz a écrit:Un truc auquel je n'avais pas réfléchi concernant cette orbite : contraint-elle les alunissages à se faire uniquement sur un cercle passant par les pôles et orthogonal à l'axe Terre-lune ? Càd finalement que les missions se dérouleraient toujours avec la Terre rasant l'horizon ?

Oui, on favorisera l'observation des pôles mais presque la totalité de la surface le long de la trajectoire sera accessible.

[Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 180304015459531366

De plus, en raison de la nature des petites orbites périodiques sur la lune, la communication continue avec la Terre est impossible pour le plus petites orbites. Avec des périodes mortes allant de 2 heures à un peu plus d'une demi-journée, peu importe l'orientation ou l'inclinaison sélectionnée, l'orbite sera occulté de la Terre environ la moitié du temps. Ce fait ne rend pas ces orbites inaccessible, mais indésirables en raison des coupures régulières des communications qui se produiraient plusieurs fois par jours entre une à plusieurs heures chacune.

La communication avec la surface de la Lune est également un facteur clé et peut être critique pour certaines missions. Les orbites plus petites sont potentiellement problématique de par la proximité avec la surface avec des révolutions rapides qui donnera probablement aux sites soit une couverture très courte ou pas de couverture du tout. Les orbites plus grandes fournissent une meilleur couverture. L'orbite NRHO sud du point L2 par exemple favorise le pôle sud et la face caché de la Lune avec jusqu'à 86% de couverture du pôle sud et près de la totalité de l'hémisphère sud de la face caché de la Lune.
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En lien avec les échanges ci-dessus il faut rappeler que l'orbite basse autour de la Lune n'est pas stable et son maintien nécessite une consommation importante d'ergols incompatible avec le maintien sur une longue période d'un engin spatial à une altitude suffisante. La raison : les irrégularités du champ gravitationnel lunaire dues aux réplétions de la croute lunaire (en anglais mascon). C'est une des trois raisons qui justifiaient le choix d'une orbite de halo (les deux autres sont la quasi absence d'éclipse solaire et de discontinuité dans les communications avec la Terre).
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Pline

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On parle d'environ 50m/sec par an pour le maintient à poste en orbite lunaire basse. Ce qui est à peu près l'équivalent de la dépense annuel pour le maintient à poste des satellites géostationnaire. Ce n'est pas insurmontable mais néanmoins non-négligeable.

L'orbite lunaire basse a été éliminée parce que:

1- Orion ne peut l'atteindre. (En fait si, mais n'aura pas assez de dV pour en repartir ce qui reviens au même.)
2- La ligne de visée entre la Gateway et la Terre est occultée 50% du temps.
3- En orbite lunaire basse, le flux de chaleur rayonné et réfléchi par la Lune est non-négligeable. Comme on suppose que le vaisseau possède des radiateurs fixes, ils ne sont pas en mesure de suivre le soleil donc on suppose que seule la moitié de la surface du radiateur est disponible pour la dissipation de chaleur tandis que le reste est soumis à un éclairage solaire complet. En d'autres termes, le maximum radiatif est si grand, essentiellement équivalent au flux solaire, que d'autres systèmes de régulation thermiques seraient nécessaires.

[Artemis] HLS - SpaceX - Moon Starship - Page 9 210420033234323494
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Le casque s'inspire des jeux vidéos "Halo" et Mass Effect
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Une question que je me pose sur la mission du starship lunaire : il est prévu qu'un starship citerne en orbite basse terrestre fasse le plein du starship lunaire avant qu'il ne parte pour l'orbite lunaire. Mais à la fin de la mission, qu'adviendra-t-il du Starship lunaire ? Destruction ou réutilisation future possible via un ravitaillement en orbite lunaire ?

Edit: je viens de voir que c'était discuté dans la page précédente mais sans grands détails. Est-ce qu'il existe des sources officielles à ce sujet ? (de SpaceX ou dans un doc de la NASA)
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@Capora a écrit:Y a t'il déjà une discussion sur les rentrées et sorties d'argent de SpaceX ou faut-il la créer?

Je pense qu'Elon Musk finance plus que tu ne le crois (directement ou indirectement).

Pas besoin de Musk, ils viennent juste de rentrer près de 1.2milliards de dollars (850M en février et 314M en avril) :
https://www.cnbc.com/2021/04/14/elon-musks-spacex-amends-february-equity-raise-to-nearly-1point2-billion.html


Et je pense que les investisseurs se bousculent vu le buzz autour de tout ce que fait spaceX.
L'entreprise est maintenant valorisée à 74 milliards de $.

Musk "finance" par le fait qu'il ne se verse sans doute pas de salaire (à vérifier).
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https://caseyhandmer.wordpress.com/2021/03/26/lunar-starship-and-unnecessary-operational-complexity/

Un article qui calcule la masse que le starship peut emmener sur la lune selon plusieurs configurations, c'est vraiment très instructif!
J-B
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excellent article , facile à comprendre, grosse somme de travail !!!
philippe26
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https://twitter.com/jeff_foust/status/1386788609550913545?s=20

Jeff Foust a écrit:

Blue Origin a déposé une réclamation auprès du Government Accountability Office au sujet de la sélection de SpaceX par la NASA dans le cadre du concours Human Landing System. «La NASA a exécuté une acquisition défectueuse pour le programme Human Landing System et déplacé les poteaux du but à la dernière minute», a-t-il déclaré.

https://twitter.com/jeff_foust/status/1386789710278840326?s=20

Jeff Foust a écrit:

Un point intéressant pour qui parcourt la contestation: Blue Origin affirme que son offre était de 5,99 milliards de dollars, un peu plus du double de l'offre gagnante de SpaceX. (La déclaration de sélection de la source de la NASA indiquait seulement que le prix de Blue Origin était "nettement plus élevé".)
jassifun
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https://s3.amazonaws.com/images.spaceref.com/news/2021/BlueOriginProtest.pdf

Quand on lit la réclamation officielle de Blue Origin au GAO, on voit qu'elle est tout de même très argumentée tant sur le plan juridique que sur le plan technique. Si elle insiste sur le fait que la Nasa a brutalement décidé de ne financer qu'une offre au lieu de deux comme prévu initialement, elle comporte aussi tout un volet sur la mauvaise évaluation technique, à son avis, de la proposition de la National Team et une autre sur l'évaluation, selon elle par trop favorable, de celle de SpaceX, alors que cette dernière est basée sur le développement d'un système complet et nouveau à un rythme peu réaliste, et largement incompatible avec la philosophie des développements déjà engagés par la Nasa. 

Un document à lire dans le détail, car il comporte notamment des précisions sur certains points peu connus, comme les risques présentés par les divers éléments après utilisation, les limitations des techniques d'atterrissage, celles des télécommunications, etc.
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