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Barge de récupération

navire de haute mer équipé de moteurs de maintien en position et d'une grande plate-forme d'atterrissage

Une barge de récupération autonome (en anglais autonomous spaceport drone ship, en abrégé ASDS) est un navire de haute mer dérivé d'une barge pontée, équipé de moteurs de maintien en position et d'une grande plate-forme d'atterrissage. La construction de tels navires a été commandée par la compagnie aérospatiale SpaceX pour permettre la récupération du premier étage de ses fusées en mer pour des missions à grande vitesse qui ne transportent pas assez de carburant pour revenir sur le site de lancement après avoir placé un véhicule spatial en orbite[1],[2].

Of Course I Still Love You transporte la première fusée ayant atterri avec succès en mer (Falcon 9 FT étage B1021, mission CRS-8, le 8 avril 2016).

SpaceX dispose depuis mi 2021 de trois barges opérationnelles : Just Read the Instructions (JRTI), Of Course I Still Love You (OCISLY) et A Shortfall of Gravitas (ASOG).

Les barges ASDS constituent un élément important du programme de réduction considérable des coûts de lancements spatiaux grâce à une « ré-utilisabilité totale et rapide »[3]. Elles ont été développées pour le programme de fusées réutilisables de SpaceX. Tout vol Falcon vers une orbite géostationnaire ou dépassant la vitesse de libération nécessite un atterrissage en mer, ce qui représente environ la moitié des missions de SpaceX[4].

Histoire modifier

En 2009, Elon Musk, PDG de SpaceX, a exprimé ses ambitions de « créer un changement de paradigme dans l'approche traditionnelle de réutilisation de fusées »[5].

En , SpaceX a annoncé publiquement avoir passé un contrat avec un chantier naval de la Louisiane pour la construction d'une plate-forme d'atterrissage flottante pour ses lanceurs orbitaux réutilisables. Les premières informations indiquaient que la plate-forme comporterait une aire d'atterrissage d'environ 90 m x 50 m et serait capable de se positionner avec précision afin de conserver sa position lors de l'atterrissage du lanceur[6],[7]. Le , Musk a publié une photographie de la « barge de récupération autonome » ainsi que des détails supplémentaires sur sa construction et sa taille[5],[8].

En , la première barge autonome utilisée, la barge Marmac 300 de McDonough Marine Service, était basé à Jacksonville, en Floride, à l'extrémité nord du terminal de croisières JAXPORT (autorité portuaire de Jacksonville), où SpaceX a construit un établissement de récupération des étages Falcon pendant les opérations post-atterrissage. Cette installation est constituée de quatre socles (6800 kg, 270 cm de hauteur, 244,5 cm de largeur) boulonnées à une base en béton. Une grue mobile débarque l'étage de la barge et la place sur l'installation. Les opérations comme le retrait ou le repliage des jambes d'atterrissage avant de basculer l'étage en position horizontale pour le transport par la route se déroulent ici[9].

La localisation des barges pour les premiers essais d'atterrissage se trouvait dans l'Atlantique à environ 320 km au nord-est du site de lancement à Cap Canaveral et à 266 km au sud-est de Charleston, en Caroline du Sud[3],[10].

Just Read the Instructions, barge pontée Marmac 300, en position pour le test d'atterrissage du vol 17 de Falcon 9, en avril 2015.

Le , lors de la réparation de la barge après le premier essai infructueux, Musk a annoncé que le navire devait être nommé Just Read the Instructions[11], avec un sistership prévu pour les lancements depuis la côte ouest qui sera nommé Of Course I Still Love You[12]. Le 29 janvier, SpaceX a publié une photo retouchée du navire avec son nom illustrant son apparence une fois peint[13]. Les deux barges portent le nom de deux Unités de contact générales (UCG), des vaisseaux spatiaux commandés par des intelligences artificielles autonomes, qui apparaissent dans L'Homme des jeux, un roman de la série La Culture de Iain Banks[14].

La première, Just Read the Instructions, a été retirée du service en après environ six mois de service dans l'Atlantique. Ses tâches ont été assumées par Of Course I Still Love You[15]. L'ancien ASDS a été modifié en supprimant les extensions qui avaient prolongé la surface de la barge et l'équipement (propulseurs, caméras et équipement de communication), précédemment ajoutés pour la transformer en plateforme d'atterrissage. Ces éléments ont été sauvegardés pour une réutilisation future[15]. En 2018, SpaceX a commencé la construction d'une troisième barge, A Shortfall of Gravitas[16].

La flotte active modifier

Début 2015, SpaceX a loué deux barges pontées supplémentaires, Marmac 303 et Marmac 304, et a entrepris des travaux pour les transformer en deux barges autonomes supplémentaires.

Of Course I Still Love You modifier

Of Course I Still Love You de SpaceX, basée sur la barge océanique Marmac 304

La deuxième barge de récupération, Of Course I Still Love You (OCISLY), était en construction dans un chantier naval en Louisiane début 2015 à partir d'une coque différente, Marmac 304, afin de desservir les lancements sur la côte est. Elle a été construite pour remplacer le premier Just Read the Instructions et est entrée en service pour le vol 19 Falcon 9 à la fin de . En , son port d'attache était Jacksonville, en Floride[12],[15], mais après , elle a été transférée 260 km plus au sud, à Port Canaveral.

Bien que les dimensions du navire soient presque identiques à celles du premier ASDS, plusieurs améliorations ont été apportées, notamment un mur anti-souffle en acier érigé entre les conteneurs arrière et le pont d'atterrissage. Le navire était en place pour un essai d'atterrissage de la mission CRS-7, qui a échoué au lancement le [15].

Le , le premier étage du lancement du vaisseau Dragon CRS-8 a atterri avec succès sur OCISLY, constituant le premier atterrissage réussi en mer[17].

En , l'étage central du vol d'essai de Falcon Heavy a explosé suite à l'impact dans l'océan près d’OCISLY, endommageant deux des quatre propulseurs de la barge[18]. Deux propulseurs ont été retirés de la barge Marmac 303 afin de réparer OCISLY[19].

Vue latérale d’OCISLY amarrée en mars 2017.

Just Read the Instructions modifier

La troisième barge ASDS, utilisant la coque Marmac 303, a été construite en 2015 dans un chantier naval en Louisiane et a traversé le canal de Panama en juin 2015, transportant ses extensions sous forme de cargaison sur son pont pour respecter la largeur du canal[15],[12].

Le port d'attache de Marmac 303 est le port de Los Angeles, situé sur le campus de recherche et d'affaires maritimes AltaSea, à l'extérieur du port de San Pedro. La plate-forme a commencé à y accoster en , en prévision de la construction principale d'AltaSea, prévue pour 2017[20],[21].

SpaceX a annoncé que Marmac 303 serait le deuxième ASDS à être nommé Just Read the Instructions (JRtI) en , peu de temps avant sa première utilisation comme plate-forme d'atterrissage pour le vol 21 de Falcon 9[22].

Le , JRtI a été utilisé pour la première fois dans le but de récupérer un premier étage de Falcon 9 de la mission Jason-3 de Vandenberg[15]. L'étage a atterri avec succès sur le pont. Cependant, une pince de verrouillage n'a pas réussi à s'engager sur l'une des jambes, ce qui a provoqué le basculement de la fusée, qui a explosé à l'impact[23]. Le , SpaceX a lancé le vol 29 de Falcon 9 depuis Vandenberg et a fait atterrir le premier étage sur JRtI, situé à environ 370 km au large, dans l'océan Pacifique, ce qui en fait le premier atterrissage réussi dans le Pacifique[24].

A Shortfall of Gravitas modifier

La quatrième barge de récupération est en construction en et devient la deuxième ASDS active basée sur la côte est. Elle est basée à Port Canaveral. Cette barge utilisable simultanément avec OCISLY, s’appelle A Shortfall of Gravitas (ASoG) et, comme le reste de la flotte, son nom est basé sur les noms utilisés dans la série Culture[25]. La barge devait être opérationnelle mi-2019[26] mais est livrée mi 2021.

Caractéristiques modifier

Les ASDS sont des navires autonomes capables de se positionner avec précision. À l'origine, leur précision était de moins de 3 mètres, même par temps de tempête[8], à l'aide d'informations de position GPS[27] et de quatre pods à moteur Diesel[28]. Outre le mode de fonctionnement autonome, les navires peuvent également être contrôlés par télérobotique[3].

Les pods sont des unités extérieures de propulsion hydraulique avec des unités modulaires à entraînement diesel-hydraulique fabriquées par Thrustmaster, un fabricant d'équipements maritimes au Texas[5]. La fusée devant atterrir doit non seulement atterrir à l'intérieur de la surface du pont mais doit également faire face à la houle et aux erreurs GPS[5],[29].

SpaceX équipe ses navires avec une variété de capteurs et de technologies de mesure permettant de collecter des données sur les étages et les tentatives d'atterrissage, dont des caméras GoPro standard[30].

Au centre de l'aire d'atterrissage de la barge, un cercle entoure le « X » stylisé de SpaceX, marquage d'atterrissage[31].

Le « X » stylisé de SpaceX utilisé pour marquer le centre de la plateforme d'atterrissage.

Noms modifier

Les deux noms utilisés jusqu'à présent, Just Read the Instructions (JRtI), et Of Course I Still Love You (OCISLY), rendent hommage aux œuvres de l'auteur de science-fiction Iain M. Banks en s’inspirant de son univers fictif Culture[32]. JRtI et OCISLY sont des noms d'énormes Vaisseaux Mentaux, qui sont apparus dans le roman L'Homme des jeux[33]. Le troisième nom utilisé pour la quatrième barge est A Shortfall of Gravitas (ASoG) qui est pareillement tiré de l'univers de la Culture[34]. La série Culture présente un comique de répétition pour avoir des vaisseaux qui incluent « Gravitas » dans leurs noms[35].

Just Read the Instructions (Marmac 300) modifier

La plate-forme d'atterrissage du pont supérieur de la première barge nommée Just Read the Instructions mesurait 52 m × 91 m, tandis que l'envergure des jambes d’atterrissage du Falcon 9 v1.1 était de 18 m[5],[29]. La barge a été retirée du service en 2015[15].

Of Course I Still Love You (Marmac 304) modifier

Of Course I Still Love You, construite à partir de la barge Marmac 304, est utilisée sur la côte ouest pour les atterrissages dans l'océan Pacifique. Son port d'attache étant Long Beach en Californie. Elle est utilisée jusqu'en 2020 sur la côte est avant d'être remplacée par Just Read The Instructions.[réf. nécessaire]

Just Read the Instructions (Marmac 303) modifier

Just Read the Instructions, deuxième du nom, a été construite en réaménageant la barge Marmac 303 en 2015 pour les atterrissages dans l'océan Pacifique. Son port d'attache était le port de Los Angeles, en Californie[36] jusqu'en 2019. Elle a par la suite été déplacée en Floride et est utilisée en tandem avec A Shotfall of Gravitas depuis Port Canaveral.[réf. nécessaire]

A Shortfall of Gravitas (Marmac 302) modifier

La quatrième barge, baptisée A Shortfall of Gravitas, est utilisée sur la côte est pour soutenir les cadences de vol élevés de Falcon 9 et des atterrissages en tandem des boosters latéraux de Falcon Heavy[25].

Opération modifier

Un remorqueur est utilisé pour amener la barge à sa position requise et un navire de soutien se trouve à une certaine distance de celle-ci, qui reste sans équipage. Les navires initialement utilisés sur la côte est étaient Elsbeth III (remorqueur) and Go Quest (soutien)[37]. Après l'atterrissage, les techniciens et les ingénieurs montent généralement à bord de la plate-forme d'atterrissage et sécurisent les jambes d'atterrissage de la fusée afin de l'accrocher sur place pour le transport vers le port[3]. L'étage de la fusée est fixé au pont de la barge avec des cales en acier soudées aux pieds des jambes d'atterrissage[38]. En juin 2017, OCISLY a commencé à être déployé avec un robot qui passe sous la fusée et s’accroche aux pinces de maintien situées à l'extérieur de la structure du Falcon 9 après l'atterrissage[39]. Les fans appellent le robot "Optimus Prime" ou "Roomba", ce dernier étant transformé en rétroacronyme pour « Remotely Operated Orientation and Mass Balance Adjustment »[40].

Missions des barges modifier

Le premier test a eu lieu le 10 janvier 2015[41] lorsque SpaceX a effectué un test en vol à descente contrôlée pour faire atterrir le premier étage du vol 14 Falcon 9 sur une surface solide après l'avoir utilisé pour propulser une charge utile sous contrat vers l'orbite terrestre[6],[7]. SpaceX prévoyait avant la première tentative d'atterrissage que la probabilité d'atterrir sur la plate-forme serait de 50% ou moins[5],[7]. Les essais d'atterrissage sont devenus des tâches habituelles des missions.

Notes et références modifier

  1. ↑ elonmusk, « Visant à lancer ce week-end et (espérons-le) atterrir sur notre droneship. Les atterrissages sur barge sont nécessaires pour les missions à grande vitesse », sur Twitter,
  2. ↑ elonmusk, « Si vitesse à la séparation de l'étage > ~6 000 km/h. Avec un navire, pas besoin de ramener à zéro la vitesse latérale, donc l'étage peut atteindre jusqu'à 9 000 km/h. », sur Twitter,
  3. ↑ a b c et d William Harwood, « SpaceX readies rocket for station launch, barge landing », CBS News,‎ (lire en ligne, consulté le ) :

    « A 300-foot-long barge will be used as an off-shore landing platform during launch of a SpaceX Falcon 9 rocket Friday. The primary goal of the flight is to deliver critical supplies and equipment to the space station, but SpaceX hopes to land the rocket's first-stage on the barge for possible refurbishment and reuse – a key milestone in the company's push to reduce launch costs. »
  4. ↑ SpaceX Dragon Headed to the ISS () YouTube.
  5. ↑ a b c d e et f Chris Bergin, « SpaceX's Autonomous Spaceport Drone Ship ready for action », NasaSpaceFlight.com,‎ (lire en ligne, consulté le )
  6. ↑ a et b Jeff Foust, « Next Falcon 9 Launch Could See First-stage Platform Landing », Space News,‎ (lire en ligne, consulté le )
  7. ↑ a b et c Kevin Bullis, « SpaceX Plans to Start Reusing Rockets Next Year », MIT Technology Review,‎ (lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ a et b Elon Musk, « Autonomous spaceport drone ship », SpaceX, (consulté le )
  9. ↑ « DRAFT Environmental Assessment for the Space Exploration Technologies Vertical Landing of the Falcon Vehicle and Construction at Launch Complex 13 at Cape Canaveral Air Force Station Florida » [archive du ], U.S. Air Force, (consulté le ), p. 17
  10. ↑ Stephen Clark, « Photos: SpaceX’s autonomous spaceport drone ship », Spaceflight Now,‎ (lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ Elon Musk, « Repairs almost done... », Twitter.com,
  12. ↑ a b et c Elon Musk, « West Coast droneship under construction... », Twitter.com,
  13. ↑ Elon Musk, « Painting the name on the droneship... », Twitter.com,
  14. ↑ Mike Wall, « Elon Musk Names SpaceX Drone Ships in Honor of Sci-Fi Legend », sur Space.com (consulté le )
  15. ↑ a b c d e f et g Jesse Smedley, « SpaceX Augments and Upgrades Drone Ship Armada », NASASpaceFlight.com,‎ (lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ SpaceX to attempt five recoveries in less than two weeks as fleet activity ramps up, NASAspaceflight.com, 19 July 2018, accessed 2 August 2018.
  17. ↑ « SpaceX Rocket Makes Spectacular Landing on Drone Ship », sur Phenomena (consulté le )
  18. ↑ (en) SpaceX, « Space X News Conference », sur youtube.com, (consulté le )
  19. ↑ « SpaceX’s drone ship fleet spied prepping for future rocket recoveries », Teslarati.com,‎ (lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ « SpaceX Planning To Base Rocket, Spacecraft Retrieval At Port Of Los Angeles », CBS Los Angeles,‎ (lire en ligne, consulté le )
  21. ↑ Donna Littlejohn, « Groundbreaking partnership announced between SpaceX and AltaSea in San Pedro », Redlands Daily Facts,‎ (lire en ligne, consulté le )
  22. ↑ William Graham, « SpaceX Falcon 9 v1.1 set for Jason-3 launch », NASASpaceFlight.com,‎ (lire en ligne, consulté le ) :

    « For the barge that will be used, an ASDS based on the Marmac 303 barge and bearing the name Just Read the Instructions, it will be the first recovery attempt. The name "Just Read the Instructions", an homage to the literary works of Iain M. Banks, was previously borne by the first ASDS, based on the Marmac 300 barge. »
  23. ↑ Andy Pasztor, « SpaceX Stumbles, as Booster Landing Fails », Wall Street Journal,‎ (lire en ligne, consulté le )
  24. ↑ SpaceX returns to flight, nails rocket landing CNN, Retrieved 14 January 2017
  25. ↑ a et b (en) Emre Kelly, « Elon Musk: New SpaceX drone ship, A Shortfall of Gravitas, coming to East Coast », Florida Today,‎ (lire en ligne, consulté le )
  26. ↑ [1]
  27. ↑ James Dean, « SpaceX to attempt Falcon 9 booster landing on floating platform », Florida Today,‎ (lire en ligne, consulté le )
  28. ↑ « SpaceX Announces Spaceport Barge Positioned by Thrustmaster’s Thrusters » [archive du ], Thrustmaster, (consulté le ). « https://archive.today/20141123070244/http://www.thrustmaster.net/spacex-announces-spaceport-barge-positioned-thrustmasters-thrusters/ »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) [addlarchives],
  29. ↑ a et b Chris Bergin, « Pad 39A – SpaceX laying the groundwork for Falcon Heavy debut », NASA Spaceflight,‎ (lire en ligne, consulté le )
  30. ↑ .Gwynne Shotwell comments at Commercial Space Transportation Conference () Commercial Spaceflight. Consulté le . La scène se produit à 2:43:15–3:10:05. “Those are GoPro cameras by the way, unbelievable technology. We fly many of them. ... Our third attempt to land on a drone ship ... this past January ... we did stick the landing, we stuck it and then we unstuck it. ... I love these videos. I think these videos are great! You learn so much from this activity. ... for all of you curmudgeons who say that was a failure, you're totally wrong. We landed. We broke a leg. We learned a little bit. And we're going to land again. ... this is the previous version of the rocket. The landing legs weren't quite as robust ... from a previous design era.”
  31. ↑ Chris Bergin, « SpaceX’s Autonomous Spaceport Drone Ship ready for action », NASA Spaceflight.com,‎ (lire en ligne)
  32. ↑ « Learn to tell science stories », Nature, vol. 555,‎ , p. 141–2 (DOI 10.1038/d41586-018-02740-5, lire en ligne)
  33. ↑ Calla Cofield, Space.com, « SpaceX Sticks a Rocket Landing at Sea in Historic First », Scientific American,‎ (lire en ligne)
  34. ↑ Elon Musk (@elonmusk), « A Shortfall of Gravitas », sur Twitter,
  35. ↑ « Iain M Banks Q&A », Guardian,‎ (lire en ligne, consulté le )
  36. ↑ « SpaceX rocket docks at San Pedro home port after successful mission », dailynews.com,‎ (lire en ligne, consulté le )
  37. ↑ « SpaceX Autonomous Spaceport Drone Ship Sets Sail for Tuesday's CRS-5 Rocket Landing Attempt », AmericaSpace, (consulté le )
  38. ↑ Chris Bergin, « Falcon 9 first stage sails into Port Canaveral atop ASDS – ahead of big plans », sur nasaspaceflight.com, (consulté le )
  39. ↑ June 29, 2017 SpaceX debuts ‘Optimus Prime’ Robot, successfully recovers Falcon 9 1029 for the second time Teslarati
  40. ↑ (en) « Photos of Falcon 9 B1029.2 entering Port Canaveral, with the roomba visible beneath the rocket. Credit: Michael Seeley/We Report Space • r/spacex », sur reddit (consulté le )
  41. ↑ Chris Bergin, « SpaceX confirms CRS-5 launch slip to January 6 », NASASpaceFlight.com,‎ (lire en ligne, consulté le )

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