SpaceShipTwo

A SpaceShipTwo (ou "Spaceship 2") é um protótipo de avião espacial suborbital criado pela Virgin Galactic , uma joint venture entre a fabricante de aeronaves American Scaled Composites e o conglomerado British Virgin Group . Segue-se outro protótipo, o SpaceShipOne, do qual mantém as características principais: asas em balanço , motor de foguete de propulsão híbrido (conhecido como litergol ), lançamento em altitude por um porta-aviões.

Originalmente, em 2009, seis desses veículos deveriam ser construídos para transportar passageiros ricos (o preço do assento é $ 200.000  ) em um breve vôo suborbital (duas horas).

Em 2018, a Virgin construiu dois veículos:

O avião espacial pode levar seis passageiros e dois pilotos a uma altitude de cerca de 110 quilômetros. Os turistas espaciais passarão 5 minutos em gravidade zero . Em comparação, a SpaceShipOne da competição Ansari X-Prize poderia transportar apenas 2 passageiros, além do piloto.

O vôo é subdividido em várias fases: um avião porta-aviões, o WhiteKnightTwo, carrega o avião-foguete em grande altitude, é lançado e então começa uma subida vertical, primeiro impulsionado por seu motor de foguete , depois na 'inércia. Quando atinge uma altitude de cerca de 110  km , sua velocidade cai para zero e começa a cair. A sua queda, na quase ausência de atmosfera e a baixa velocidade, não foi abrandada e os passageiros encontraram-se numa situação de imponderabilidade . A descida é feita em duas fases. No início, o ar é muito rarefeito para permitir a sustentação da SpaceShipTwo. Para permitir que a aeronave caia, as asas são articuladas: a traseira pode ser elevada para equilibrar as forças de forma que a cabine permaneça na horizontal. Quando a aeronave chega a uma altitude em que a densidade do ar é suficiente, suas asas são retornadas à posição normal e a espaçonave completa seu vôo como um planador. A espaçonave não é uma espaçonave  : ela atinge a altitude da espaçonave, mas sua velocidade zero naquela altitude não permite que ela permaneça em órbita. Isso exigiria que sua velocidade horizontal fosse em torno de 7,7  km / s (ou 27.720  km / h ).

Os testes de voo do porta-aviões começaram em 2008. A SpaceShipTwo foi introduzida em dezembro de 2009 e fez seu primeiro voo em março de 2010. Os testes ainda estão em andamento, com a aeronave completando 22 voos bem-sucedidos em agosto de 2012 A empresa Virgin Galactic planeja operar uma frota de cinco aeronaves SpaceShipTwo em voos comerciais, a partir do final de 2013, e já está aceitando reservas, pelo preço de 200 mil  dólares . A empresa Virgin Galactic anunciou que já recebeu 300 reservas e 40 milhões de dólares em adiantamentos.

Características técnicas

O avião espacial da SpaceShip 2 tem várias especificidades que o distinguem de um avião normal porque ele deve se mover em uma altitude onde a atmosfera é muito fina e não pode fornecer o oxidante a um motor e garantir a sustentação de uma asa.

Propulsão híbrida (litergol)

O avião espacial sobe a uma altitude de 110  km (cerca de 60  km na fase de propulsão), o que requer a travessia de uma área onde a atmosfera não é densa o suficiente para abastecer um motor a jato. Para contornar essa restrição, o avião espacial usa um motor de foguete híbrido (também chamado de litergol ) que queima óxido nitroso (líquido) e um derivado de polibutadieno hidroxitelequélico (sólido). Este tipo de motor tem a vantagem de poder funcionar na ausência de atmosfera, uma vez que o combustível e o oxidante estão a bordo. É um meio-termo entre um motor de foguete de propelente líquido e um propelente de propelente sólido . Comparado com um motor de foguete de propelente líquido, é mais simples no projeto e, portanto, menos frágil e queima propelentes menos perigosos, que não são suscetíveis de explodir. Ao contrário de um propelente de foguete sólido, o empuxo do motor pode ser modulado ou interrompido a qualquer momento.

Asa giratória

Quando o avião espacial desce, a primeira fase de sua queda ocorre em uma área onde as asas não têm sustentação suficiente para controlar a trajetória. Para estabilizar o avião com segurança, Burt Rutan, o projetista do avião, se inspirou no formato da peteca de badminton  : parte das asas do avião espacial inclinada a 65 °. Durante esta fase do voo a aeronave desce em folha morta, freada por planos perpendiculares à superfície da asa: nesta configuração, a aeronave é estável, mantida na horizontal e permite ao piloto manobrar. O foguete nesta posição se move opondo uma superfície máxima à sua progressão, em particular a parte inferior da fuselagem e a parte das asas que fica horizontalmente: o arrasto aerodinâmico significativo gerado e a leveza da aeronave construída inteiramente em fibra de carbono composta. baseado em limitar sua velocidade e evitar o aquecimento excessivo que exigiria proteção térmica cara e pesada das partes mais expostas das asas e fuselagem.

Composto de estrutura com base em fibra de carbono

Tanto o avião espacial quanto seu avião porta-aviões WhiteKnightTwo são inteiramente construídos em composto de carbono, cujo uso é a especialidade de Scaled Composites. Este material permite reduzir o peso e consequentemente diminuir a quantidade de combustível transportado, a potência dos motores e o tamanho dos dois aviões.

Controle de atitude

Nas partes superiores da atmosfera, a espaçonave não pode mais usar seus ailerons para manobrar. Possui pequenos motores de foguete que permitem que o avião seja orientado para manter seu curso ou dar aos passageiros um outro ponto de vista.

Dimensões

O avião espacial tem o dobro do tamanho da SpaceShipOne (18 metros de comprimento e 12,8 metros de envergadura) e pode transportar seis passageiros e dois pilotos. A cabine de 3,66 metros de comprimento com um diâmetro de 2,29 metros é do tamanho de um jato executivo Falcon 900 . A fuselagem não tem chão para fornecer o maior volume possível em gravidade zero. Cada passageiro tem duas grandes janelas, uma na lateral da cabine e a outra acima de suas cabeças.

O avião porta-aviões WhiteKnight 2

O avião-foguete SpaceShipOne da geração anterior era transportado por seu avião porta-aviões sob a fuselagem. Este projeto foi abandonado para o avião-foguete SpaceShipTwo porque a fuselagem deste último, muito maior, teria exigido que a distância ao solo do avião-porta fosse consideravelmente aumentada, o que teria exigido um grande trem de pouso. Como resultado, o avião espacial é enganchado sob a asa entre as duas fuselagens do avião. O WhiteKnight 2 é capaz de transportar uma carga útil externa de 16 toneladas até uma altitude de cerca de 15  km , o que permite considerar a sua reutilização para o lançamento de satélites. Apesar de sua envergadura (42,7 metros), ele pode realizar manobras com alta taxa de ocupação ou simular períodos de gravidade zero.

Caminho

O avião espacial realiza um vôo em forma de sino que lhe permite atingir, em seu pico, uma altitude de 110  km . Sua velocidade é de 4000  km / h . O voo, que dura duas horas no total, é dividido em várias fases:

Suba para baixar a altitude

O avião espacial é transportado por seu avião, WhiteKnightTwo , até sua altitude máxima de vôo (aproximadamente 15  km ). Ele é então largado.

Fase propelida

O avião-foguete após uma curta queda livre liga o motor do foguete e começa uma subida vertical. Isso permite que atinja uma velocidade máxima de 4.200  km / h . Os passageiros experimentam uma aceleração de 3,8  g . A cerca de 60 km de altitude  , o motor do foguete, que atingiu o limite de combustível (ponto de inflexão), desliga e a aeronave continua subindo em sua inércia.

Subida sem propulsão e queda sem gravidade

A uma altitude de 110  km (mais se o número de passageiros for reduzido), a velocidade de subida do avião torna-se zero. Começa a cair. No início da fase de descida, dada a velocidade relativamente baixa e a baixíssima densidade da atmosfera, o avião não foi submetido a nenhuma frenagem.

A queda em folhas mortas

Conforme a velocidade aumenta e a atmosfera se torna mais densa, a aeronave começa a experimentar a frenagem atmosférica . A parte das asas que gira foi inclinada 65 ° no topo de sua trajetória de vôo, permitindo que a aeronave desça em uma trajetória em espiral controlada como uma folha morta. Durante esta fase, os passageiros experimentam brevemente uma desaceleração de 6  g .

A fase planejada

Antes que o avião atingisse a altitude de 12  km , as asas voltaram à sua posição normal e o avião iniciou um planeio que o trouxe de volta após algumas voltas ao aeroporto de onde o avião porta-aviões havia decolado.

A espaçonave não é uma espaçonave  : ela atinge a altitude da espaçonave, mas sua velocidade horizontal zero não permite que ela permaneça em órbita. Isso exigiria que sua velocidade horizontal fosse em torno de 7,91  km / s (ou 28.476  km / h ).

Histórico

Comissionamento

Os voos de teste, que deverão ser realizados por 18 a 24 meses, começaram em março de 2010. A meta original da empresa Virgin é voar 500 pessoas no primeiro ano e 50.000 em dez anos. Os primeiros turistas espaciais deveriam embarcar na SpaceShipTwo em 2013. Há atrasos regulares. Em 2018, o primeiro voo deve ocorrer no final do ano com Richard Branson pessoalmente como o primeiro passageiro, então, finalmente, os primeiros voos comerciais são anunciados para 2022. Os primeiros voos devem partir do Spaceport America no Estado de New - México nos Estados Unidos.

Desenvolvimento

Depois de realizados todos os testes na SpaceShipTwo , está inicialmente prevista a construção de seis veículos espaciais, no valor de 450 milhões de dólares.

O primeiro dos cinco aviões então considerados foi nomeado VSS ( Virgin Space Ship ) Enterprise , em homenagem à nave Star Trek , e o segundo VSS Unity .

A construção de dois aviões porta-aviões White Knight Two também está planejada. O primeiro, batizado de Eve (em homenagem ao primeiro nome da mãe de Richard Branson), foi mostrado em Mojave, Califórnia, em 28 de julho de 2008. Sua envergadura é de 43 metros e ele pode voar a uma altitude de 15,2 km (50.000 pés  ). Ele fez seu primeiro vôo em outubro de 2008 e voou com a SpaceShipTwo em 2010. No final das contas, será o único construído.

A SpaceShipTwo é a sucessora da SpaceShipOne , que foi o primeiro avião espacial com financiamento privado a completar com sucesso o vôo suborbital . Na época, o fabricante da espaçonave estava concorrendo ao Ansari X-Prize . Quanto ao seu antecessor, a SpaceShipTwo foi projetada e construída por Burt Rutan e sua empresa especializada em protótipos de aeronaves e foguetes Scaled Composites . O projeto é financiado pela Virgin Galactic, que comercializa futuras excursões orbitais.

VSS Enterprise travamento

Circunstâncias do acidente

O 31 de outubro de 2014, A SpaceShipTwo cai no deserto de Mojave durante um vôo de teste, matando um piloto (Michael Alsbury) e ferindo gravemente o outro (Peter Siebold). A aeronave foi encontrada em três grandes peças em cerca de 40  km de Mojave Spaceport, perto de Los Angeles, onde ele decolou às 17  h  30 GMT, depois de ter desintegrado e fez uma queda de mais de 45.000  pés (15.000  m ). De acordo com um comunicado da Aviação e aeroespacial Autoridade Estados Unidos (FAA), controladores de terra no perder o contacto base espacial Mojave com SpaceShipTwo logo após sua separação do WhiteKnightTwo lançamento navio , em 10  h  10 , hora local. O piloto morto é encontrado dentro dos destroços da aeronave, enquanto o paraquedas da segunda é encontrado no deserto pelas autoridades americanas. De acordo com o sargento M. Singer, da Polícia Rodoviária do Estado da Califórnia, o ferido está sendo levado para um hospital próximo.

Este vôo é o primeiro a usar um novo tipo de combustível sólido à base de poliamida, suspeito de ser a causa da destruição do avião-foguete. Quinze membros do National Transportation Safety Board (NTSB) chegou no local em 1 st novembro para determinar as causas do acidente. Após uma pesquisa de campo de quatro a sete dias, o relatório final é anunciado cerca de um ano depois.

Doug Messier, editor-chefe da revista Parabolic Arc e testemunha do evento, disse que o motor "tossiu" assim que a aeronave se separou de seu avião. Pareceu-lhe que o motor estava funcionando de maneira anormal. Teoricamente, ele teve que queimar seu combustível continuamente por um tempo, mas parece que ele desligou imediatamente e reiniciou. Stuart Witt, chefe executivo do espaçoporto, que monitorou o evento do solo, testemunhou que a princípio não viu nada de anormal, e que embora uma explosão tenha ocorrido, ele nada percebeu, principalmente devido a uma fina camada de nuvens que obscureceu ligeiramente o dispositivo. Foi quando ele não tinha ouvido nada que ele começou a se preocupar. Ele então menciona a presença de um pára-quedas.

Resultados da pesquisa

Os primeiros resultados da investigação, anunciados em 3 de novembro pelo chefe do American National Transportation Safety Board (NTSB), parecem descartar o motor híbrido  : o tanque de oxidante , o bloco propelente e o bico injetor não foram perfurados e não sofreram danos aparentes durante o voo. Dados de telemetria indicam que 9 segundos após o motor do foguete ter sido disparado , a parte da asa que se inclina ao retornar ao solo foi destravada. Esta manobra de destravamento é realizada normalmente quando o avião atinge Mach 1,4, enquanto foi realizada em Mach 1. O vídeo feito dentro da cabine confirma que o co-piloto está na origem desta operação. No entanto, este desbloqueio normalmente não provoca o pivotamento da parte móvel da asa: este é acionado por uma segunda manobra realizada pelos pilotos. No entanto, os dados disponíveis indicam que imediatamente após destravar a asa inclinada. O avião-foguete em aceleração total se desintegrou. Este cenário de acidente deve, no entanto, ser validado pela investigação atual.

Consequências para o turismo suborbital

O proprietário da empresa Virgin Galactic , Sir Richard Branson , para quem "o maior progresso da humanidade não foi feito sem a maior dor", viu ali um dos mais amargos fracassos de sua carreira, e disse que todos os seus pensamentos estavam com o a empresa Virgin Galactic e a firma Scaled Composites , subcontratada na fabricação do aparelho. As mais de 800 pessoas que já haviam reservado seu voo neste avião, pagando um adiantamento considerável sobre os mais de US $ 200.000 que custou a passagem, poderiam ser reembolsadas.

Com a explosão, três dias antes da Orbital Sciences ' Antares foguete , este acidente está ameaçando o futuro do turismo espacial .

Reinício de testes

No final de 2016, os testes da SpaceShipTwo foram retomados com a segunda unidade, Unity .

Em 8 de setembro de 2016, ocorreu um voo estático, durante o qual a espaçonave não se separou de seu porta-aviões. Foi realizada a cerca de 15,000  m e durou quatro horas.

Em 3 de dezembro, os pilotos Mark Stucky e David Mackay foram lançados de uma altitude de mais de 15.000  m . Eles voaram a Mach 0,6 e realizaram várias manobras para verificar a capacidade de manobra e realizaram testes de vibração antes de pousar na pista do Mojave em vôo planado. Em 28 de dezembro, este teste foi reeditado

O 1 r maio 2017, um voo foi conduzido para validar a reentrada de teste para a atmosfera.

Em abril de 2018, foi realizado um primeiro voo motorizado, o primeiro desde 2014, atingindo uma altitude de 25  km . Atinge Mach 1,87

Em 29 de maio de 2018, o VSS Unity fez seu segundo vôo motorizado e subiu a uma altitude de 35  km . Atinge Mach 1,9.

Em 26 de julho de 2018, o Unity voou até 52  km de altitude e atingiu Mach 2,47.

Em 13 de dezembro de 2018, a Unity realizou pela primeira vez um vôo no espaço - de acordo com a definição da FAA - atingindo 82  km de altitude a Mach 2,9 ( 3.030  km / h ).

Em 22 de maio de 2021, a SpaceShipTwo Unity completou com sucesso seu primeiro vôo tripulado suborbital de sua nova base do Spaceport America no deserto perto de Las Cruces, Novo México.

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Notas e referências

Notas

  1. Parece que o motor não funcionou corretamente. Normalmente queimaria e duraria um certo período de tempo. Parecia que havia começado e depois parado e reiniciado  ” .
  2. “  Com os meus olhos e ouvidos não detectei nada que parecesse anormal. Se houve uma grande explosão, eu não vi. Por causa das nuvens cirros muito leves que eu estava de olho, mas não vi nenhuma anomalia. Na verdade, foi quando eu não estava ouvindo nada que me preocupei. Então houve uma chamada de rádio, algo sobre uma queda.  " .

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Veja também

Artigos relacionados

links externos