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Au milieu de priorités concurrentes, Boeing repense la phase supérieure d'exploration SLS de la NASA

Après que ses débuts ont été reportés et les plans de production suspendus, la NASA a donné son accord en juin à un ensemble de modifications de conception proposées par le maître d'œuvre Boeing pour l'Exploration Upper Stage (EUS). L'EUS devait devenir l'étage supérieur de la NASA

Peu de temps après, le programme Artemis a été lancé dans le but d'atterrir des astronautes américains sur la Lune d'ici la fin de 2024 et avec ses propres besoins de financement, l'EUS ne fait pas partie de la Maison Blanche

Etage supérieur repensé pour optimiser la charge utile des trajectoires trans-lunaires

Le budget de l'EUS a été réduit au cours de l'exercice 2019 (FY) de 300 millions à 150 millions de dollars alors que la NASA se tournait vers des lancements supplémentaires du bloc 1 à l'aide de United Launch Alliance

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Les plans pour commencer la fabrication des structures de la scène principale ont été suspendus et la NASA a donné à Boeing un

Boeing a terminé l'étude l'année dernière.

Bien que la Maison Blanche ait proposé le financement de l'EUS en mars à compter de l'exercice 2020, l'agence a décidé d'une refonte en milieu d'année.

Crédit: NASA.

(Légende photo: une vue élargie de la configuration de l'équipage du bloc SLS 1B. La NASA a demandé à Boeing des optimisations de conception EUS qui permettraient au bloc 1B de fournir au moins dix tonnes de charge utile à TLI au-delà de la vingt-six tonne environ. masse d'Orion.)

« La NASA nous avait demandé de dimensionner les réservoirs de LOX (oxygène liquide) et d’hydrogène afin qu’il y ait un chemin d’évolution afin qu’il puisse effectivement intercepter l’endroit pour un moteur plus gros et cela vous a laissé un compromis lorsque vous êtes allé avec ce que nous avions, »Rick Bottomley, responsable du programme EUS de Boeing, a expliqué dans une interview lors de l’événement médiatique de la journée Artemis le 9 décembre au Michoud Assembly Facility (MAF) à la Nouvelle-Orléans. «Donc, ce que nous avons fait, c’est que nous avons redimensionné les réservoirs pour qu’ils soient optimisés pour les configurations RL-10 que nous avons maintenant et cela nous a donné de bien meilleures performances.»

L'EUS est un étage d'hydrogène liquide et d'oxygène liquide utilisant quatre moteurs Aerojet Rocketdyne RL-10C3.

« Toute la scène est devenue plus légère, plus efficace, donc il n’y avait rien que nous transportions qui ne fonctionne pas sur la mission », a-t-il ajouté. Le canon du char LOX n’est pas complètement éliminé: « Ce n’est pas tout à fait dôme à dôme, c’est à peu près l’équivalent de trois anneaux. »

Boeing a également pu profiter des données de charge mises à jour du programme

«Nous sommes entrés et nous avons maintenant des charges plus précises, nous avons donc pu alléger les choses. Nous l’avons redimensionné, nous avons relooké les chemins de charge, nous avons en fait certains endroits où l’optimisation est plus qu’une simple structure essayant d’améliorer les performances à partir d’une capacité de charge utile. »

Avec le temps supplémentaire pour examiner la conception de la scène, Boeing a également ajouté des fonctionnalités à la nouvelle ligne de base.

Crédit: NASA / Kevin O

(Légende de la photo: une infographie de la NASA récemment publiée fournit quelques-uns des mesurables mis à jour pour l'EUS redessiné. Après avoir redimensionné la scène

La scène comprend d'autres structures et éléments tels que des bouteilles d'hélium gazeux et Bottomley a indiqué que certaines d'entre elles étaient également optimisées et que sa longueur totale est maintenant plus courte que la conception précédente.

La refonte conserve les composants d'origine dans le redimensionnement et le reconditionnement.

«Donc, au niveau des composants, presque tous les composants sont les mêmes, alors nous apportons cela. Les techniques de construction sont largement les mêmes, les outils que nous utilisons pour la produire sont les mêmes. Le design spécifique est affiné à mesure que nous nous dirigeons vers le CDR. »

L'épaisseur des réservoirs de propergol a également été modifiée dans certaines zones dans le cadre de la refonte; le même stock de matériaux est utilisé, mais il est maintenant usiné plus fin dans certaines régions.

Assemblage, production suspendue pendant l'incertitude du financement

Le calendrier pour terminer le développement et piloter la seule unité de vol EUS actuellement sous contrat est coincé entre les priorités concurrentes avancées par la Maison Blanche et le Congrès.

L'EUS ne joue aucun rôle dans ces plans, car SLS n'est nécessaire que pour un seul lancement à l'appui de la mission Artemis 3 qui permettrait d'atteindre l'objectif d'atterrissage lunaire dans les cinq ans. Les lanceurs commerciaux lanceront tous les éléments de l'infrastructure Artemis, y compris les deux éléments requis de la passerelle cislunar, tous les éléments du système d'atterrissage humain lunaire (HLS) et tout vaisseau spatial d'approvisionnement logistique de la passerelle requis.

Le lancement final prévu d'Artemis 3 serait un véhicule SLS Block 1 qui utilise un étage supérieur ICPS pour envoyer Orion et son équipe d'atterrissage lunaire à quai avec la passerelle où l'infrastructure Artemis HLS sera déjà pré-assemblée. Sans un rôle clair pour EUS dans leurs plans pour Gateway ou Artemis, la Maison Blanche a proposé la réduction à zéro des fonds pour elle à partir de l'exercice en cours qui a commencé le 1er octobre.

Boeing est en retard dans la livraison de la première phase principale, qui était le principal nouveau développement du véhicule SLS Block 1, et l'administration souhaite limiter l'objectif du programme SLS à la construction du total de trois cœurs dont elle a besoin pour 2024.

«En conséquence, nous avons proposé de reporter les efforts de développement du bloc 1S de SLS à des missions d’exploration ultérieures.»

Une illustration de la configuration théorique du bloc 1B Cargo. Crédit: NASA.

Lors de son témoignage lors de cette audience du 18 septembre, Bowersox a indiqué que l'agence n'avait trouvé aucune mission spécifique pour le nouvel étage supérieur.

« En ce moment, notre plan actuel serait d’aller de l’avant sans EUS – c’est ce qui figure dans notre présentation officielle du budget du président. Cependant, le Congrès a été très utile en fournissant un financement pour l’EUS et donc le plus tôt nous serions susceptibles de l’utiliser est Artemis 4. »

Comme l'a souligné Bowersox, le Congrès a fourni des fonds pour l'EUS dans ses projets de loi de crédits pour l'exercice 2020, les deux chambres proposant des niveaux supérieurs à la marque de l'exercice 2019. Le libellé du projet de loi du comité des crédits parlementaires a alloué un minimum de 200 millions de dollars du budget de la SLS au développement de l'EUS, tandis que le projet de loi du Sénat proposait pas moins de 300 millions de dollars.


Boeing a également fait de l'EUS et du SLS Block 1B une pièce maîtresse de leur récente proposition d'atterrisseur lunaire pour les deux premières missions HLS. Leur concept d'exploitation reposerait sur l'achèvement du développement EUS et l'accélération de la production Core Stage pour mettre en service à la fois EUS et un noyau SLS supplémentaire (un quatrième) dans le même laps de temps 2024.

Le membre du Congrès Robert Aderholt de l'Alabama, membre de rang du sous-comité du commerce, de la justice, des sciences et des agences connexes du Comité des crédits de la Chambre, a reflété une partie de la réflexion sur cette proposition dans une question à Bowersox et à l'administrateur de la NASA Jim Bridenstine lors d'une audience le 16 octobre, demandant:

Tous deux ont exprimé de sérieux doutes.

« Ce que je dirais, c’est que nous n’avons pas encore vu les performances, ce qui indiquerait que nous sommes garantis le deuxième noyau dont nous aurions besoin pour un atterrissage sur la Lune en 2024. Nous sommes ouverts à l’examen de ce type d’options, nous ‘ recherchons ce type de progrès, mais nous ne l’avons tout simplement pas encore vu », a ajouté Bowersox.

« Donc, pour être clair, je suis convaincu qu’étant donné notre taux de production actuel, nous aurons trois SLS disponibles et le troisième serait pour Artemis 3, qui nous emmènera sur la Lune en 2024 », a ensuite déclaré Bridenstine. « Je pense que c’est tout à fait dans le domaine des possibilités, mais beaucoup de choses doivent aller bien pour que cela se produise. »

«Ajouter un SLS supplémentaire dans le mix? Je ne suis pas sûr que cela puisse arriver. « 

Alors que la Maison Blanche reste sceptique quant aux taux de production de Core Stage, certains membres du Congrès s'efforcent d'achever le développement de l'EUS à temps pour qu'il soit prêt à voler d'ici le troisième lancement SLS de la mission Artemis 3.

Présenté en novembre comme un projet de loi d'autorisation de la NASA mais non adopté par aucune des chambres du Congrès, le projet de loi S.2800 du Sénat comprend cette directive:

La NASA a également exprimé son scepticisme quant à cette chronologie.

Crédit: Aerojet Rocketdyne.

(Légende photo: quatre RL-10 testés par Aerojet Rocketdyne pour une utilisation future SLS. Un moteur supplémentaire est déjà installé dans l'unité Artemis 1 ICPS. Certains de ces moteurs pourraient être utilisés dans le premier article de vol EUS ou pourraient être affectés à Articles ICPS pour les prochains lancements Artemis et planétaires.)

Bien qu'il y ait

Texte pour la conférence,

« Je ne pense pas que nous pouvons nous attendre à ce que l’OMB (Office de la gestion et du budget) dise soudainement » Shazam! Nous soutenons l’EUS. « Je ne vois tout simplement pas cela », a déclaré Morhard. « Mais aussi en tant qu’ancien appropriateur, si je suis le gars de la CAMO, je vais faire en sorte que le Congrès y mette de l’argent. » Je n’ai pas à – je sais qu’ils vont le faire. « 

« Cela tient en partie à la chorégraphie de la préparation de la demande de budget du président », a expliqué Morhard. « Je ne peux pas commenter à quoi [FY] ’21 va ressembler. J’espère que nous aurons un budget solide. « 

« Mais en ce qui concerne l’EUS, [avec] l’OMB, qu’ils aient ou non mis des fonds pour EUS, historiquement, ils ne restent pas là et capitulent. C’est généralement la même chose et chaque année, ils savent de plus en plus qu’ils n’ont pas besoin de le mettre dans la demande, car ils savent que cela va être ajouté. « 

EUS remplacerait ICPS en tant qu'étage supérieur SLS; après les trois ou quatre premiers lancements de SLS, ICPS n'est probablement plus une option. La NASA reste mandatée pour piloter Europa Clipper sur SLS; le plan de soutien actuel consisterait à acheter une autre unité ICPS et à effectuer la mission planétaire après le lancement d'Artemis 3 de priorité plus élevée.

ULA produit des unités ICPS pour la NASA à partir de la même infrastructure Delta IV à Decatur, en Alabama, qui est en cours de retrait. La production de matériel Delta prendra fin une fois les commandes finales pour les lancements de sécurité nationale exécutées; l'usine Decatur est en cours de conversion à la production d'ULA

« La NASA est en discussion avec ULA pour produire un ICPS supplémentaire si nécessaire », a déclaré la déclaration de l’agence de Hambleton. « L’agence ne prévoit pas avoir besoin d’unités ICPS au-delà des trois premières missions Artemis et peut-être de la mission Europa Clipper. »

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