Historique du développement d'Artemis HLS - Artemis HLS development history

Le vaisseau spatial HLS (Human Landing System) est un élément essentiel du programme Artemis de la NASA à la fin des années 2010 et 20 pour faire atterrir des humains sur la Lune. HLS transportera les astronautes de la station Gateway en orbite lunaire jusqu'à la surface lunaire, les y maintiendra, puis les ramènera à la station Gateway.

Plutôt que de diriger l'effort de développement HLS en interne, la NASA a choisi de faire concurrencer des fournisseurs commerciaux pour concevoir et développer ce système. La NASA a produit un ensemble d'exigences. La NASA a également présenté une conception de référence, mais a encouragé les fournisseurs à proposer des alternatives qui pourraient répondre aux exigences. Chaque entrepreneur sélectionné devait livrer deux atterrisseurs : un pour un alunissage d'essai sans équipage et un pour être utilisé comme premier atterrisseur avec équipage Artemis. Ce processus a débuté en 2019. Dans la troisième étape de ce processus, un design unique, Starship HLS , a été sélectionné en 2021, avec un premier vol devant avoir lieu en 2024 dans le cadre de la mission Artemis 3 .

En plus du contrat initial, la NASA a attribué deux séries de contrats distincts sur des aspects du HLS pour encourager des conceptions alternatives, indépendamment de l'effort de développement initial du HLS.

Conception de référence

L'Advanced Exploration Lander, une conception HLS de référence

L' Advanced Exploration Lander est un concept de conception de la NASA de 2018 pour un atterrisseur à trois étages, destiné à servir de mission de référence de conception pour les propositions de conception commerciales HLS . Après le départ de la station Gateway dans son orbite lunaire de halo quasi rectiligne (NRHO), un module de transfert emmènerait l'atterrisseur et l'équipage embarqué sur une orbite lunaire basse puis se séparerait. Le module de descente se poserait alors lui-même et le module de remontée transportant l'équipage sur la surface lunaire. Un équipage de quatre personnes maximum pourrait passer jusqu'à deux semaines en surface avant de remonter à bord du module de remontée, ce qui les ramènerait à la passerelle. Chacun des trois modules aurait une masse d'environ 12 à 15 tonnes métriques et serait livré séparément par des lanceurs commerciaux et intégré à la passerelle. Les modules d'ascension et de transfert pourraient potentiellement être conçus pour être réutilisés, le module de descente étant destiné à être laissé sur la surface lunaire.

Dans le concept d'opérations de base, les astronautes monteraient à bord de l'atterrisseur au NRHO de la passerelle qui s'étend entre environ 1 000 et 70 000 kilomètres (620 et 43 500 milles) au-dessus de la Lune, et l'orbite circulaire basse à environ 100 kilomètres (62 milles) d'altitude.

Études préliminaires HLS

En décembre 2018, la NASA a annoncé qu'elle lançait un appel d'offres officiel en tant qu'annexe E de NextSTEP-2 permettant aux entreprises américaines de soumettre des offres pour la conception et le développement de nouveaux systèmes réutilisables permettant aux astronautes d'atterrir sur la surface lunaire. Le 14 février 2019, la NASA a organisé un forum de l'industrie au siège de la NASA pour donner un aperçu de l'annonce de la grande agence (BAA) du système d'atterrissage humain (HLS).

En avril 2019, la NASA a annoncé une demande formelle de propositions (RFP) pour l'annexe H de NextSTEP-2 permettant aux entreprises américaines de soumettre des offres pour la conception et le développement de l'élément d'ascension du système d'atterrissage humain (HLS), y compris la cabine utilisée lors des atterrissages. Cela a été rapidement étendu pour couvrir une option pour un atterrisseur intégré - élément de descente, élément de remontée et véhicule de transfert. Les propositions étaient dues au plus tard le 15 novembre 2019.

Concours de design

Cinq entreprises ont répondu à la demande de proposition de la NASA avant la date limite de novembre 2019, et après avoir évalué les propositions, la NASA en a sélectionné trois. En avril 2020, la NASA a attribué à Blue Origin, Dynetics et SpaceX des contrats distincts totalisant 967 millions de dollars américains pour le développement de la conception afin de lancer des processus de conception de 10 mois. Les entreprises/équipes sélectionnées pour les prix de design 2020 étaient « l'équipe nationale » dirigée par Blue Origin , avec un financement de conception de 579 millions de dollars de la NASA ; Dynetics , y compris SNC et d'autres sociétés non spécifiées, avec 253 millions de dollars US de financement de la NASA ; et SpaceX avec une conception modifiée de vaisseau spatial Starship appelée Starship HLS , avec un financement de conception de 135 millions de dollars de la NASA.

Bien que la phase de conception initiale du HLS devait être un programme de dix mois se terminant en février 2021, la NASA a retardé le processus de sélection et l'annonce de deux mois. La NASA prévoyait de sélectionner jusqu'à deux entrepreneurs à la fin du programme de développement de conception de 12 mois.

Les entreprises soumissionnaient sur un contrat pour fournir la conception, le développement, la construction, les tests et l'évaluation d'un HLS, ainsi que deux alunissages, un sans équipage et un avec équipage, pour un prix fixe. La NASA a évalué les offres en fonction de trois facteurs d'évaluation : mérite technique, capacité de gestion et prix, dans cet ordre, et a trouvé SpaceX meilleur.

Le 16 avril 2021, la NASA n'a sélectionné qu'un seul atterrisseur – Starship HLS – pour passer à un contrat de développement complet. La NASA a attribué un contrat de 2,89 milliards de dollars à SpaceX pour développer l'atterrisseur Starship HLS et fournir deux missions lunaires opérationnelles – une mission de démonstration sans équipage et un atterrissage lunaire avec équipage – dès 2025. La NASA avait déclaré qu'elle préférait attribuer un contrat supplémentaire , mais que des fonds insuffisants ont été alloués par le Congrès pour permettre l'attribution d'un deuxième contrat. Cela avait été mentionné comme résultat possible dans la demande de contrat.

Protestations et litiges post-concours

Le 26 avril 2021, Blue Origin et Dynetics ont déposé des protestations formelles auprès du Government Accountability Office des États - Unis , affirmant que la NASA avait mal évalué certains aspects des propositions. Le 30 avril 2021, la NASA a suspendu le contrat et le financement de Starship HLS jusqu'à ce que le GAO puisse rendre une décision sur les manifestations. En mai 2021, le sénateur Cantwell , de l' État de Washington de Blue Origin , a présenté un amendement à l'« Endless Frontier Act » qui enjoignait à la NASA de rouvrir le concours HLS et de sélectionner une deuxième proposition d'atterrisseur, autorisant des dépenses supplémentaires de 10 milliards de dollars. Ce financement nécessiterait une loi de crédits distincte. Le sénateur Sanders a critiqué l'amendement comme un « renflouement de Bezos de plusieurs milliards de dollars », car l'argent irait probablement à Blue Origin, qui a été fondée par Jeff Bezos . La loi, y compris cet amendement, a été adoptée par le Sénat le 8 juin 2021.

Le 30 juillet 2021, le GAO a rejeté les protestations et a constaté que « la NASA n'avait pas enfreint la loi sur les marchés publics » en attribuant le contrat à SpaceX, qui a proposé un système beaucoup moins coûteux et plus performant. Néanmoins, CNBC a rapporté le 4 août que "la société spatiale de Jeff Bezos reste à l'offensive en critiquant la décision de la NASA d'attribuer à SpaceX d'Elon Musk le seul contrat pour construire un véhicule pour faire atterrir des astronautes sur la lune" et la société avait produit une infographie mettant en évidence plusieurs lacunes de Starship par rapport à la proposition Blue Origin, mais a noté que l'infographie évitait de montrer que le prix de l'offre Blue Origin était à peu près le double du prix de l'offre SpaceX. Peu de temps après le rejet de l'appel, la NASA a effectué le paiement initial contractuel de 300 millions de dollars américains à SpaceX.

Le 13 août 2021, Blue Origin a déposé une plainte devant la Cour fédérale des réclamations des États-Unis contestant « l'évaluation illégale et inappropriée des propositions par la NASA ». Blue Origin a demandé au tribunal une injonction pour suspendre les dépenses supplémentaires de la NASA sur le contrat existant avec SpaceX. Selon le journaliste spatial Eric Berger, la réaction au procès a été principalement négative dans la communauté spatiale, à la NASA et parmi les employés de Blue Origin.

Vaisseau HLS

Concept d'artiste du vaisseau spatial HLS, sélectionné par la NASA pour faire atterrir des humains sur la Lune

Le Starship Human Landing System (Starship HLS) a été le gagnant sélectionné par la NASA pour une utilisation potentielle pour des atterrissages lunaires en équipage de longue durée dans le cadre du programme Artemis de la NASA.

Le Starship HLS est une configuration modifiée du vaisseau spatial Starship de SpaceX, optimisé pour fonctionner sur et autour de la Lune. En conséquence, le bouclier thermique et les surfaces de contrôle de vol - parties intégrantes de la conception principale du vaisseau spatial - ne sont pas inclus dans Starship HLS. Le vaisseau spatial entier atterrira sur la lune et sera ensuite lancé depuis la lune. La variante utilisera des propulseurs CH ₄ / O ₂ RCS à forte poussée situés à mi-corps du vaisseau spatial HLS pendant les dernières "dizaines de mètres" de la descente et de l'atterrissage lunaires terminaux, et sera alimentée par un panneau solaire situé sur son nez en dessous. le port d'amarrage. Elon Musk a déclaré que le vaisseau HLS serait capable de livrer "potentiellement jusqu'à 200 tonnes" à la surface lunaire.

Le vaisseau spatial HLS serait lancé en orbite terrestre à l'aide du propulseur SpaceX Super Heavy et utiliserait une série de vaisseaux spatiaux ravitailleurs pour ravitailler le véhicule Starship HLS en orbite terrestre pour les opérations de transit lunaire et d'atterrissage lunaire. Le vaisseau HLS agirait alors comme son propre véhicule de transit pour atteindre l'orbite lunaire pour un rendez-vous avec Orion. Dans le concept de mission, un vaisseau spatial Orion de la NASA transporterait un équipage de la NASA jusqu'à l'atterrisseur d'où ils partiraient et descendraient à la surface de la Lune. Après les opérations de surface lunaire, le Starship HLS décollerait de la surface lunaire agissant comme un SSTO et renverrait l'équipage à Orion.

La NASA a mis en évidence deux faiblesses avec la proposition de SpaceX. Les systèmes de propulsion de Starship ont été décrits comme « particulièrement complexes », et le rapport faisait référence à des retards antérieurs dans le cadre du programme Commercial Crew et du développement du lanceur Falcon Heavy comme preuve de menaces potentielles pour leur calendrier de développement.

Propositions non sélectionnées

Véhicule d'atterrissage intégré

L' Integrated Lander Vehicle (ILV) ou National Human Landing System (NHLS) était un concept de conception d'atterrisseur lunaire proposé par la "National Team" qui est dirigée par Blue Origin , avec Lockheed Martin , Northrop Grumman et Draper Laboratory en tant que partenaires majeurs.

Le principal argument de vente de l'atterrisseur était que tous les composants étaient en développement sous une forme ou une autre depuis un certain temps. L'étage de transfert est basé sur le vaisseau spatial Cygnus , le Blue Moon sera utilisé comme étage de descente, et l'étage de remontée sera basé sur le vaisseau spatial Orion . Il devait être lancé en trois parties sur le New Glenn et le Vulcan Centaur. mais pourrait également être lancé sur un seul bloc SLS 1B.

Dans la déclaration de sélection de la source HLS du 28 avril 2020, la NASA a déclaré que le véhicule répond à toutes les exigences mais fait face à des risques avec ses systèmes d'alimentation, de propulsion et de communication qui posent un risque important pour le calendrier de développement.

Dynétiques ALPAGA HLS

Le concept de conception du système d'atterrissage humain Dynetics ALPACA (Autonomous Logistics Platform for All-Moon Cargo Access) a été proposé par Dynetics et Sierra Nevada Corporation ainsi qu'un certain nombre de sous-traitants. La conception du véhicule consiste en un atterrisseur à un étage propulsé par des moteurs methalox, bien qu'une conception précédente utilisait des réservoirs largables . Il a été proposé que ALPACA soit lancé sur une fusée Vulcan Centaur ou SLS Block 1B, et soit ravitaillé par trois vols ravitailleurs Vulcan Centaur. En fin de compte, la NASA n'a pas sélectionné la proposition, citant des marges de masse négatives et une structure de poussée expérimentale, ce qui pourrait menacer le temps de développement.

Boeing HLS

La proposition du Boeing Human Landing System a été soumise à la NASA début novembre 2019. L'atterrisseur à deux étages a été conçu pour être lancé sur un seul SLS Block 1B . Boeing s'était associé à Intuitive Machines pour fournir des moteurs et prévoyait également de réutiliser les technologies de son vaisseau spatial Starliner . Un plan alternatif pour le lancement de l'atterrisseur a également été détaillé : dans le cas où le SLS Block 1B n'était pas prêt d'ici 2024, l'étage de descente pourrait être lancé sur un SLS Block 1 tandis que l'étage de remontée serait lancé par un lanceur commercial et assemblé en orbite lunaire. . La proposition de Boeing n'a pas été sélectionnée pour le financement de la conception par la NASA dans les annonces de financement de la conception d'avril 2020.

Vivace HLS

Le système d'atterrissage humain Vivace était un concept d'atterrissage lunaire de la société aérospatiale Vivace. On sait peu sur le véhicule autre que sa ressemblance avec la NASA Altair lunaire atterrisseur du programme Constellation . Une seule image de l'atterrisseur peut être trouvée sur la page de la galerie de leur site Web. Le concept de Vivace n'a pas été sélectionné pour le financement de la conception.

Études de conception alternative

En plus de l'appel d'offres de conception et de développement pour l'annexe H de NextSTEP-2, la NASA a annoncé 11 contrats d'une valeur totale de 45,5 millions de dollars américains pour l'annexe E de NextSTEP-2 en mai 2019. Il s'agissait d'études à court terme sur les véhicules de transfert, les éléments de descente, prototypes d'éléments de descente, études et prototypes d'éléments de ravitaillement. L'une des exigences était que les entreprises sélectionnées contribuent au moins 20% du coût total du projet "pour réduire les coûts pour les contribuables et encourager les premiers investissements privés dans l'économie lunaire". Une deuxième série de contrats totalisant 146 millions de dollars a été octroyée le 14 septembre 2021.

Remarques

Les références