publié le 14 avril 2021 à 09:18
1269 mots
Le 14 avril 1981, Columbia, la première navette spatiale américaine, rentrait triomphante de son premier vol de deux jours, annonçant une ère nouvelle de l’astronautique.
Alors qu’elle est investie dans les missions Apollo, la NASA réfléchit dès la fin des années 60 à l’avenir de l’aventure spatiale. Ayant gagné le pari lunaire en juillet 1969, celle-ci envisage un programme reposant sur des paradigmes différents au regard d’une part du « gaspillage » d’un vol de type Apollo (qui, de la fusée Saturn V et du train lunaire, ne voit revenir sur Terre que la petite capsule de commande, soit 0,2 % de la masse totale) et, d’autre part, des restrictions budgétaires imposées par le président Nixon. Dans une déclaration, ce dernier insiste le 5 janvier 1972 sur le développement d’« un système de transport spatial entièrement nouveau, conçu pour transformer la frontière spatiale des années soixante-dix en territoire familier (…), permettra d’accéder à l’espace proche de façon routinière et mettra fin aux coûts astronomiques de l’astronautique ».
Après avoir étudié plusieurs concepts, la NASA opte début 1972 pour le Space Shuttle (« navette spatiale »), un engin révolutionnaire, dont l’originalité est le réemploi avec une fréquence de lancement annoncée de une à quatre fois par mois ! Pour que la navette puisse tenir le rythme de lancement et soit rentable, il est prévu de construire une flotte de quatre vaisseaux (Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis) et que celle-ci ait le monopole des lancements de satellites, y compris ceux des militaires de l’USAF qui, de ce fait, soutiennent le programme… mais, en échange, imposent leurs exigences, à commencer par le fait que la navette doit disposer d’une vaste soute pour placer sur orbite leurs plus grosses charges utiles (de 24 tonnes).
La navette spatiale devient ainsi une véritable « soute volante ailée » qui doit emporter sur orbite de lourds satellites militaires, commerciaux et scientifiques, mais aussi les modules d’une future station orbitale américaine (qui ne verra cependant jamais le jour pour des raisons budgétaires). Enfin, elle est également appelée à être aussi une sorte de « garage orbital » à partir duquel pourront être récupérés et/ou réparés des satellites (comme le sera le télescope spatial Hubble qui soulignera la pertinence du concept).
Le Système de transport spatial (STS) retenu est structuré en trois parties. La première, l’orbiteur ou navette, ressemble à un avion. Construit sous la maîtrise d’œuvre de North American Rockwell, celui-ci a une masse totale au décollage d’environ 110 t, une longueur de 37 m, une hauteur de 17,8 m pour une envergure de près de 24 m, pouvant atteindre une orbite comprise entre 180 et près de 700 km. Outre son immense soute, l’orbiteur dispose d’une cabine pressurisée de 71 m3 (pour un équipage de deux à huit personnes), de trois moteurs-fusées utilisés lors du décollage (SSME), de deux moteurs-fusées pour les manœuvres orbitales (OMS), de 44 petits moteurs pour le contrôle d’attitude, sans oublier le bras télémanipulateur installé dans la soute (pour déployer ou récupérer les charges utiles, voire servir « d’échelle » pour les astronautes). Pour supporter les fortes chaleurs lors de la rentrée atmosphérique, la navette, qui se comporte alors comme une sorte de planeur, est équipée d’un bouclier thermique constitué d’environ 24 000 tuiles isolantes réparties sur les zones sensibles.
La seconde partie correspond au gros réservoir central (construit par Martin Marietta) sur lequel est fixée la navette. D’une hauteur de 47 m pour un diamètre de 8,4 m, celui-ci contient les ergols (hydrogène et oxygène) nécessaires au fonctionnement des SSME pendant 8 minutes. Une fois vide, le réservoir est éjecté et se consume dans l’atmosphère ; il est la seule partie non récupérable.
Enfin, la troisième et dernière partie correspond aux deux accélérateurs à poudre (fabriqués par Thiokol Chemical Corp.) accolés au gros réservoir. D’une hauteur de 45,4 m et d’un diamètre de 3,7 m, ils fonctionnent jusqu’à une altitude d’environ 45 km, fournissent environ 71% de la puissance nécessaire au lancement. Une fois la combustion terminée, ils retombent dans l’océan Atlantique où ils sont récupérés pour être réutilisés (après reconditionnement).
Pour valider l’orbiteur, une navette expérimentale est construite sous le nom de « Enterprise ». Larguée depuis un Boeing 747 aménagé, celle-ci effectue en 1977 toute une série de tests, dont le vol plané. Toutefois, le développement prend du retard et le premier vol de la navette qui devait intervenir en 1979 est reporté de deux ans. Entre temps, les Européens réussissent en décembre 1979 le lancement du premier Ariane 1. Les Américains minimisent alors l’événement en insistant sur le fait qu’Ariane, « lanceur d’un autre âge », ne tiendra commercialement pas face aux navettes…
Après six ans d’absence dans les vols habités, l’Amérique s’apprête début avril 1981 à effectuer son grand retour avec la navette Columbia / OV-102 (Orbital Vehicle-102). Pour cette première mission (STS-1), la NASA retient le vétéran John Young (qui a réalisé deux vols Gemini et deux vols Apollo), et le « bleu » Robert Crippen. L’objectif est de procéder à différents tests sur orbite (dont l’ouverture des portes de la soute), de suivre les performances du vaisseau et, pour cela, la navette embarque dans sa soute les palettes ACIP (Aerodynamic Coefficient Identifications Package) et DFI (Developmental Flight Instrumentation). Pour ce vol de qualification (et pour les trois suivants), les astronautes disposent d’un siège éjectable… supprimé par la suite, car impossible de le faire pour un équipage plus nombreux. La question de la rentabilité l’emporte alors sur la sécurité des équipages.
Le 12 avril, à 7h04 (Cap Canaveral, Floride), vingt ans jour pour jour après le vol historique de Gagarine, Columbia décolle. Une fois sur orbite (vers 275 km), l’équipage constate qu’il manque des tuiles de protection thermique sur le carénage des pods de motorisation auxiliaire (OMS), d’autres ont été abîmées sous l’effet de l’onde de choc du décollage. L’inquiétude grandit… Les responsables demandent à l’US Air Force de photographier Columbia pour vérifier l’état de la navette qui, heureusement, n’a perdu environ qu’une quinzaine de tuiles. Pour le reste, la mission se déroule plutôt bien, à part quelques soucis notamment avec les toilettes.
54 heures plus tard, le 14 avril, après la fermeture de la soute, les moteurs de Columbia sont activés pour faire pivoter la navette, puis commencer l’opération d’aérofreinage. De Mach 24 à 80 km, Columbia diminue progressivement sa vitesse qui passe à Mach 9 à 47 km d’altitude. A 122 m du sol, John Young sort le train d’atterrissage et pose Columbia (à 340 km/h) avec succès à 18h21 (TU) sur la piste de la base Edwards (Californie).
Le vol de Columbia marque plusieurs « premières » : premier vaisseau ailé et réutilisable, premier vaisseau « à cheval » sur son réservoir, premier vaisseau utilisant des réservoirs d’appoint réutilisables, premier vaisseau à emporter un équipage pour le premier vol… Le président américain Reagan, fier, lâche le 28 avril à l’équipage de retour en Floride : « Grâce à vous, nous sommes redevenus des géants ! ». Cela n’échappe naturellement pas à la presse en général, française en particulier, qui « salue l’exploit américain » (Le Figaro, 16 avril). C’est ainsi « Une nouvelle aventure » (L’Express, 25 avril) qui commence avec en perspective la navette spatiale qui devient « la clé de l’espace » (Le Figaro, 13 avril) pour « une ère nouvelle » (La Nouvelle République, 15 avril). L’heure est alors à un optimisme convaincu… malgré les faiblesses apparentes de la navette spatiale.
- Un ouvrage : L’avion spatial américain, Yves Candal, A. Colin, Paris, 1994
- Des extraits de films sur la préparation, le lancement, le vol et le retour de Columbia STS 1, sur le site de la NASA
Philippe Varnoteaux est docteur en histoire, spécialiste des débuts de l’exploration spatiale en France et auteur de plusieurs ouvrages de référence
Le 14 avril 1981, Columbia, la première navette spatiale américaine, rentrait triomphante de son premier vol de deux jours, annonçant une ère nouvelle de l’astronautique.
Alors qu’elle est investie dans les missions Apollo, la NASA réfléchit dès la fin des années 60 à l’avenir de l’aventure spatiale. Ayant gagné le pari lunaire en juillet 1969, celle-ci envisage un programme reposant sur des paradigmes différents au regard d’une part du « gaspillage » d’un vol de type Apollo (qui, de la fusée Saturn V et du train lunaire, ne voit revenir sur Terre que la petite capsule de commande, soit 0,2 % de la masse totale) et, d’autre part, des restrictions budgétaires imposées par le président Nixon. Dans une déclaration, ce dernier insiste le 5 janvier 1972 sur le développement d’« un système de transport spatial entièrement nouveau, conçu pour transformer la frontière spatiale des années soixante-dix en territoire familier (…), permettra d’accéder à l’espace proche de façon routinière et mettra fin aux coûts astronomiques de l’astronautique ».
Après avoir étudié plusieurs concepts, la NASA opte début 1972 pour le Space Shuttle (« navette spatiale »), un engin révolutionnaire, dont l’originalité est le réemploi avec une fréquence de lancement annoncée de une à quatre fois par mois ! Pour que la navette puisse tenir le rythme de lancement et soit rentable, il est prévu de construire une flotte de quatre vaisseaux (Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis) et que celle-ci ait le monopole des lancements de satellites, y compris ceux des militaires de l’USAF qui, de ce fait, soutiennent le programme… mais, en échange, imposent leurs exigences, à commencer par le fait que la navette doit disposer d’une vaste soute pour placer sur orbite leurs plus grosses charges utiles (de 24 tonnes).
La navette spatiale devient ainsi une véritable « soute volante ailée » qui doit emporter sur orbite de lourds satellites militaires, commerciaux et scientifiques, mais aussi les modules d’une future station orbitale américaine (qui ne verra cependant jamais le jour pour des raisons budgétaires). Enfin, elle est également appelée à être aussi une sorte de « garage orbital » à partir duquel pourront être récupérés et/ou réparés des satellites (comme le sera le télescope spatial Hubble qui soulignera la pertinence du concept).
Le Système de transport spatial (STS) retenu est structuré en trois parties. La première, l’orbiteur ou navette, ressemble à un avion. Construit sous la maîtrise d’œuvre de North American Rockwell, celui-ci a une masse totale au décollage d’environ 110 t, une longueur de 37 m, une hauteur de 17,8 m pour une envergure de près de 24 m, pouvant atteindre une orbite comprise entre 180 et près de 700 km. Outre son immense soute, l’orbiteur dispose d’une cabine pressurisée de 71 m3 (pour un équipage de deux à huit personnes), de trois moteurs-fusées utilisés lors du décollage (SSME), de deux moteurs-fusées pour les manœuvres orbitales (OMS), de 44 petits moteurs pour le contrôle d’attitude, sans oublier le bras télémanipulateur installé dans la soute (pour déployer ou récupérer les charges utiles, voire servir « d’échelle » pour les astronautes). Pour supporter les fortes chaleurs lors de la rentrée atmosphérique, la navette, qui se comporte alors comme une sorte de planeur, est équipée d’un bouclier thermique constitué d’environ 24 000 tuiles isolantes réparties sur les zones sensibles.
La seconde partie correspond au gros réservoir central (construit par Martin Marietta) sur lequel est fixée la navette. D’une hauteur de 47 m pour un diamètre de 8,4 m, celui-ci contient les ergols (hydrogène et oxygène) nécessaires au fonctionnement des SSME pendant 8 minutes. Une fois vide, le réservoir est éjecté et se consume dans l’atmosphère ; il est la seule partie non récupérable.
Enfin, la troisième et dernière partie correspond aux deux accélérateurs à poudre (fabriqués par Thiokol Chemical Corp.) accolés au gros réservoir. D’une hauteur de 45,4 m et d’un diamètre de 3,7 m, ils fonctionnent jusqu’à une altitude d’environ 45 km, fournissent environ 71% de la puissance nécessaire au lancement. Une fois la combustion terminée, ils retombent dans l’océan Atlantique où ils sont récupérés pour être réutilisés (après reconditionnement).
Pour valider l’orbiteur, une navette expérimentale est construite sous le nom de « Enterprise ». Larguée depuis un Boeing 747 aménagé, celle-ci effectue en 1977 toute une série de tests, dont le vol plané. Toutefois, le développement prend du retard et le premier vol de la navette qui devait intervenir en 1979 est reporté de deux ans. Entre temps, les Européens réussissent en décembre 1979 le lancement du premier Ariane 1. Les Américains minimisent alors l’événement en insistant sur le fait qu’Ariane, « lanceur d’un autre âge », ne tiendra commercialement pas face aux navettes…
Après six ans d’absence dans les vols habités, l’Amérique s’apprête début avril 1981 à effectuer son grand retour avec la navette Columbia / OV-102 (Orbital Vehicle-102). Pour cette première mission (STS-1), la NASA retient le vétéran John Young (qui a réalisé deux vols Gemini et deux vols Apollo), et le « bleu » Robert Crippen. L’objectif est de procéder à différents tests sur orbite (dont l’ouverture des portes de la soute), de suivre les performances du vaisseau et, pour cela, la navette embarque dans sa soute les palettes ACIP (Aerodynamic Coefficient Identifications Package) et DFI (Developmental Flight Instrumentation). Pour ce vol de qualification (et pour les trois suivants), les astronautes disposent d’un siège éjectable… supprimé par la suite, car impossible de le faire pour un équipage plus nombreux. La question de la rentabilité l’emporte alors sur la sécurité des équipages.
Le 12 avril, à 7h04 (Cap Canaveral, Floride), vingt ans jour pour jour après le vol historique de Gagarine, Columbia décolle. Une fois sur orbite (vers 275 km), l’équipage constate qu’il manque des tuiles de protection thermique sur le carénage des pods de motorisation auxiliaire (OMS), d’autres ont été abîmées sous l’effet de l’onde de choc du décollage. L’inquiétude grandit… Les responsables demandent à l’US Air Force de photographier Columbia pour vérifier l’état de la navette qui, heureusement, n’a perdu environ qu’une quinzaine de tuiles. Pour le reste, la mission se déroule plutôt bien, à part quelques soucis notamment avec les toilettes.
54 heures plus tard, le 14 avril, après la fermeture de la soute, les moteurs de Columbia sont activés pour faire pivoter la navette, puis commencer l’opération d’aérofreinage. De Mach 24 à 80 km, Columbia diminue progressivement sa vitesse qui passe à Mach 9 à 47 km d’altitude. A 122 m du sol, John Young sort le train d’atterrissage et pose Columbia (à 340 km/h) avec succès à 18h21 (TU) sur la piste de la base Edwards (Californie).
Le vol de Columbia marque plusieurs « premières » : premier vaisseau ailé et réutilisable, premier vaisseau « à cheval » sur son réservoir, premier vaisseau utilisant des réservoirs d’appoint réutilisables, premier vaisseau à emporter un équipage pour le premier vol… Le président américain Reagan, fier, lâche le 28 avril à l’équipage de retour en Floride : « Grâce à vous, nous sommes redevenus des géants ! ». Cela n’échappe naturellement pas à la presse en général, française en particulier, qui « salue l’exploit américain » (Le Figaro, 16 avril). C’est ainsi « Une nouvelle aventure » (L’Express, 25 avril) qui commence avec en perspective la navette spatiale qui devient « la clé de l’espace » (Le Figaro, 13 avril) pour « une ère nouvelle » (La Nouvelle République, 15 avril). L’heure est alors à un optimisme convaincu… malgré les faiblesses apparentes de la navette spatiale.
- Un ouvrage : L’avion spatial américain, Yves Candal, A. Colin, Paris, 1994
- Des extraits de films sur la préparation, le lancement, le vol et le retour de Columbia STS 1, sur le site de la NASA
Philippe Varnoteaux est docteur en histoire, spécialiste des débuts de l’exploration spatiale en France et auteur de plusieurs ouvrages de référence
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