Le 1er septembre 2016, à Cap Canaveral (Floride, États-Unis), le Falcon 9 de Space X a explosé. Un banal essai à feu des moteurs de l’étage principal était en cours. © USLaunchReport, YouTube

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Explosion du lanceur Falcon 9 de SpaceX : l'enquête est terminée

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Par Rémy Decourt, Futura

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SpaceX a annoncé avoir terminé l'enquête sur l'explosion au sol du lanceur Falcon 9 qui a eu lieu en septembre 2016. Selon l'entreprise, qui compte prendre des mesures pour éviter toute nouvelle désillusion, les tirs peuvent reprendre. Un lancement est prévu le 8 janvier.

Dans un communiqué publié le 2 janvier sur son site Internet, SpaceX a annoncé avoir terminé l'enquête sur l'explosion au sol du lanceur Falcon 9 survenue le 1er septembre 2016. Il y a déjà plusieurs jours, le rapport de la commission d'enquête avait été remis à l'administration fédérale de l'aviation américaine (FAA), qui gère également la réglementation en matière de lancements spatiaux commerciaux. Bien que la décision n'ait pas encore été officiellement prise, des sources proches du dossier ont indiqué que la FAA devrait autoriser la reprise des vols du Falcon 9. (Ce retour en vol était initialement prévu le 16 décembre, mais la société d'Elon Musk n'avait alors pas reçu d'autorisation de la part de la FAA.)

Dimanche, donc, un Falcon 9 décollera de la base militaire de Vandenberg, en Californie, avec à son bord dix satellites de la constellation Iridium Next. Suivra, d'ici la fin du mois de janvier, le lancement d'EchoStar 23 depuis le Centre spatial Kennedy, en Floride, puis, dans le courant du mois de février, le lancement d'une capsule Dragon à destination de la Station spatiale internationale (ISS).

Explosion du Falcon 9 de Space X survenue le 1erseptembre 2016 à Cap Canaveral (Floride, États-Unis). Mettre la vidéo à 1 mn 10. © USLaunchReportviaYouTube

De l'oxygène liquide vaporisé a enflammé le kérosène

Il existe encore quelques zones d'ombre en ce qui concerne la chaîne d'évènements à l'origine de l'explosion du lanceur, notamment l'origine de l'explosion du réservoir d'hélium. Toutefois, les explications apportées par la commission d'enquête ont convaincu la FAA et les clients des trois prochains lancements.

Dans son rapport, SpaceX a confirmé que l'explosion du lanceur avait été provoquée par l'explosion initiale d'un des trois réservoirs d'hélium logés à l'intérieur du réservoir d'oxygène liquide de l'étage supérieur du lanceur. Cette explosion a généré des ondes de choc qui ont vaporisé l'oxygène liquide. Les fines gouttelettes de vapeur qui se sont alors formées ont enflammé le kérosène qui a fait voler en éclat le lanceur et le satellite à son bord.

Ce réservoir d'hélium est aussi un des plus critiques du lanceur. En effet, à l'intérieur, la température la plus basse cohabite avec la pression la plus élevée. Si d'aucun s'étonne que ce réservoir soit logé dans le réservoir d'oxygène liquide, il faut savoir que cela permet un gain de place, mais cela reste tout de même risqué (l'hélium est plus froid que l'oxygène liquide).

Les réservoirs d'hélium resteront à l'intérieur du réservoir d'oxygène

Pour éviter qu'un accident similaire ne se produise de nouveau, SpaceX a annoncé une série de mesures, mises en pratique immédiatement. Étant donné qu'un défaut de fabrication du réservoir d'hélium est supposé (un flambage aurait créé un interstice dans le composite du réservoir et dans le composite de l'oxygène qui serait venu se glisser et endommager de façon irréversible le réservoir), SpaceX va accentuer ses contrôles de qualité (pour s'assurer qu'il n'y ait pas de micro-fissure par exemple) et remplir différemment son réservoir pour éviter tout risque de fragilisation.

C'est le moins que l'entreprise puisse faire. L'autre solution aurait été de changer l'architecture et le design de l'étage supérieur du lanceur en logeant les réservoirs d'hélium ailleurs qu'à l'intérieur du réservoir d'oxygène. Une idée rapidement écartée par SpaceX car elle induisait l'immobilisation du lanceur pendant un à deux ans, au moins.

Pour en savoir plus

Explosion du lanceur Falcon 9 : on commence à comprendre

Mise à jour du 03/11/2016, par Rémy Decourt

Deux mois après l'explosion surprenante au sol du lanceur Falcon 9, SpaceX s'imagine toujours reprendre ses activités de lancement en novembre. L'enquête interne a écarté plusieurs hypothèses, comme celle de l'attentat, pour, semble-t-il, se concentrer sur une procédure mal appliquée ou un vice de forme dans les opérations de pré-lancement. Pour comprendre pourquoi le réservoir d'hélium a explosé ce jour-là, nous avons interrogé Stéphane Mazouffre, spécialiste français de la question.

Après l'explosion au sol du lanceur Falcon 9 survenue début septembre, SpaceX se veut confiant. Il s'imagine reprendre ses activités de lancement d'ici... la fin de l'année ! Un optimiste jugé excessif par de nombreux experts mais que la société explique par l'absence de mise en cause de l'architecture et de la conception du lanceur. L'explosion aurait eu lieu suite à la rupture d'un réservoir d'hélium sous pression situé à l'intérieur du réservoir d'oxygène liquide de l'étage supérieur au cours de son remplissage. Gwynne Shotwell, la présidente de SpaceX, va même jusqu'à suggérer qu'il pourrait s'agir d'une procédure mal appliquée ou d'un vice de forme dans les opérations de pré-lancement.

Pour comprendre de quoi il est question, nous avons sollicité Stéphane Mazouffre, expert et spécialiste de la propulsion spatiale. Ce directeur de Recherche au CNRS au sein du laboratoire Icare, à Orléans, supervise des travaux scientifiques sur la propulsion spatiale à plasma pour les satellites et les sondes interplanétaires en liens étroits avec les Agences spatiales française et européenne et des industriels tels que Safran et Airbus Defence and Space. Il est donc tout désigné pour nous éclairer.

Une rupture du réservoir d'hélium ?

Selon lui, l'hypothèse « d'une rupture du réservoir d'hélium qui sert à pressuriser le réservoir de LOX (oxygène liquide) est tout à fait plausible ». C'est d'ailleurs l'hypothèse vers laquelle « les spécialistes de la propulsion chimique liquide se sont orientés très rapidement après l'explosion du lanceur ». Il faut savoir que le « réservoir d'hélium est pressurisé à environ 350 bars ». S'il se fissure ou explose, « l'onde de pression générée peut percer ou détruire le réservoir d'oxygène liquide et de kérosène et, surtout, vaporiser l'oxygène (ou en faire de petites gouttelettes), ce qui lui permet de réagir avec le carburant et d'enflammer le mélange ».

D'après les spécialistes, les « données de la télémétrie sont compatibles avec un phénomène rapide de type propagation d'onde et changement de phase de l'oxygène liquide ». Reste à savoir pourquoi le réservoir d'hélium a lâché. « Sans doute un défaut dans sa structure. Ça ne pardonne pas à une telle pression. »

Il faut savoir que ce type de réservoirs à haute pression est « réalisé en matériaux composites fibrés pour résister ». La technologie est très difficile à maîtriser et « assurer la reproductibilité des propriétés des réservoirs est tout aussi difficile ». Le réservoir du Falcon 9 est réalisé à partir d'une membrane métallique enveloppée de fibres de carbone (COPV). Cette technologie n'est pas nouvelle ; elle est utilisée depuis les années 80 mais c'est peut-être la première fois qu'elle est utilisée dans un environnement cryogénique aussi instable. Question : ce matériau est-il compatible dans ces environnements cryogéniques à haute pression ?

L'hypothèse de l'attentat écartée

SpaceX n'a pas travaillé sur cette seule hypothèse de la rupture d'un réservoir d'hélium. L'hypothèse de l'attentat, celle mettant en cause le système d'autodestruction du lanceur et celle d'une mauvaise conception du lanceur ont également été passées en revue et sont aujourd'hui officiellement abandonnées par la société.

L'idée d'un attentat peut faire sourire mais n'est pas si saugrenue que cela. SpaceX la prend au sérieux, n'a-t-il pas dit : « Il s'agit d'un fait que nous devons reconnaître comme une possibilité réelle à l'avenir » ? Cela dit, après une simulation informatique de ce qui se serait produit si le lanceur avait été victime d'un tireur isolé, l'hypothèse a été abandonnée. Elle a en effet montré une chaîne d'évènements menant à la destruction du Falcon 9 très différente de ce qui a été vu sur les images de l'explosion du lanceur.

Autre hypothèse abandonnée, celle du déclenchement accidentel du système d'autodestruction du lanceur. Ce système se situe à proximité immédiate des réservoirs d'oxygène liquide et du kérosène pour apporter beaucoup d'énergie là où elle aurait le plus d'effet. Rien dans les données de la télémétrie ne vient corroborer cette hypothèse.

Le réservoir d'hélium déjà en cause en 2015 ?

La troisième hypothèse est intéressante et renvoie à la précédente explosion d'un Falcon 9. Elle suggère que l'origine de l'explosion en vol du lanceur survenue en juin 2015 ne soit pas la bonne ! Pour rappel, pour expliquer les raisons de cet incident, Elon Musk avait alors incriminé les entretoises (pièces de fixation) du réservoir d'hélium (le même en cause aujourd'hui). La rupture aurait entraîné la fuite ou l'explosion avec libération de l'hélium et, donc, créé une surpression dans le réservoir d'oxygène qui aurait cédé.

Si l'enquête a démontré que les entretoises étaient de qualité inférieure aux spécifications, elle n'a pas clairement démontré que cela a été la cause de la perte du lanceur. Dit autrement, il est possible que le réservoir d'hélium ait éclaté lors de ce vol ET que, parallèlement, les entretoises de support aient été de mauvaise qualité.

Si l'on se fie à cette hypothèse, clairement, la conception des réservoirs d'hélium peut être remise en cause. On comprend mieux pourquoi les deux principaux concurrents de SpaceX, Arianespace et ULA, estimaient que l'incident de septembre 2016 devrait nécessiter bien plus de trois mois pour être compris. À suivre donc.


L'enquête sur l'explosion du Falcon 9 progresse

Mise à jour du 28/09/2016, par Rémy Decourt

L'enquête sur les causes de l'explosion, au sol, du lanceur Falcon 9 (survenue le 1er septembre 2016 à Cap Canaveral) progresse. Dans un communiqué publié vendredi, SpaceX a fait un point d'étape sur son état d'avancement. Pour rappel, cette explosion a eu lieu au dernier étage du lanceur pendant le remplissage des réservoirs, avant un test de mise à feu des moteurs. Une procédure classique pour SpaceX qui, d'habitude, se fait sans le satellite à bord du lanceur.

Dans son communiqué, SpaceX explique que la chronologie des évènements a été extrêmement courte. Des premiers signes d'une anomalie à la perte de données, moins d'un dixième de seconde s'est écoulé. À ce stade de l'enquête, l'examen préliminaire des données et des débris suggère qu'une grande brèche s'est formée dans le système d'hélium du réservoir d'oxygène liquide de l'étage supérieur du lanceur. Aucune information n'a été communiquée pour expliquer la formation de cette brèche. Quant aux débris qui jonchaient le sol, la majorité d'entre eux ont été récupérés, photographiés, étiquetés, catalogués et stockés dans un hangar.

L’aire de lancement du complexe 40 de Cap Canaveral, d'où décollent les lanceurs Falcon 9 de SpaceX, est bien moins endommagée que ne le laissait penser l'explosion du lanceur. Ce dernier sera de nouveau opérationnel en novembre. © Ken Kremer, kenkremer.com

SpaceX étonnamment optimiste quant au retour en vol

Optimiste, SpaceX prévoit un retour en vol de son lanceur dès le mois de novembre. Une reprise des opérations étonnamment rapide. Les concurrents de SpaceX, notamment Arianespace et United Launch Alliance, estiment en effet qu'un incident de ce type nécessiterait bien plus de trois mois pour être compris. Peut-être que SpaceX a une idée assez précise de la chaîne d'évènements à l'origine de l'explosion et qu'il préfère les taire tant que toutes les hypothèses n'ont pas été levées.

Quant aux installations au sol du pas de tir, si une remise en état compliquée était à craindre, il n'en sera finalement rien. C'est une bonne nouvelle pour SpaceX car le retour à la normale est prévu en novembre. Certes, l'explosion a occasionné des dégâts importants mais les équipements les plus compliqués à réparer, ou remplacer, ont été relativement bien préservés. C'est notamment vrai pour les réservoirs d'oxygène liquide et du carburant RP-1 (une forme de kérosène spécialement raffiné en vue d'une utilisation comme carburant liquide stockable pour lanceurs spatiaux) ainsi que pour les réseaux d'avitaillement et d'énergie.


SpaceX doit interrompre certains programmes

Mise à jour du 09/09/2016, par Rémy Decourt

Une semaine après l'explosion au sol de son lanceur, SpaceX est contrainte d'interrompre certains de ses programmes de développement, le temps que l'enquête ait déterminé les causes et propose des correctifs. Un coup dur pour la société privée engagée dans la réalisation de la version habitée du système Falcon9-Dragon mais aussi du lanceur Falcon Heavy. Le premier vol d'essai de cette version lourde, prévu cet automne, sera reporté courant 2018.

Après l'émoi suscité par l'explosion au sol du lanceur Falcon 9 de SpaceX, survenue le premier septembre dernier, voici venu le temps de l'enquête. Elle doit déterminer les causes et proposer des remèdes. Cette enquête de SpaceX, à laquelle participe la Nasa et l'U.S. Air Force, sera supervisée par l'administration américaine de l'aviation civile. Elle doit déboucher assez rapidement sur un rapport préliminaire, d'autant que les enquêteurs ont à leur disposition le film HD de l'explosion mais également 3.000 canaux de données de télémétrie qui surveillaient l'état du lanceur avec plusieurs centaines de capteurs.

Aujourd'hui, peu d'informations ont été rendues publiques. On sait juste que l'explosion est survenue 8 minutes avant le début d'un essai statique des moteurs de l'étage principal du lanceur, procédure classique du Falcon 9, et que son origine se situe autour du réservoir d'oxygène de l'étage supérieur. La cause est pour le moment inconnue.

La remise en état du pas de tir s'annonce compliquée

Cette explosion a détruit le lanceur, le satellite Amos 6 et provoqué des dégâts vraisemblablement très significatifs sur l'aire de lancement, le complexe 40 de Cap Canaveral, en Floride. La remise en état de ce pas de tir s'annonce compliquée et longue, surtout si les réseaux d'avitaillement et d'énergie en sous-sol ont été touchés. La situation n'est pas sans rappeler l'explosion, quelques secondes après son décollage, du lanceur Antares d’Orbital-ATK qui devait lancer un cargo Cygnus. En octobre 2014, cet accident avait apparemment peu endommagé le pas de tir, mais les réparations s'étaient pourtant étalées sur près d'un an pour un coût de 13 millions d'euros.

Le retour en vol du lanceur pourrait intervenir avant la fin des travaux. Avec un carnet de commande de plus de 120 satellites, représentant 70 missions pour un coût de 10 milliards de dollars (8,9 milliards d'euros), SpaceX se veut rassurant auprès de ses clients et rappelle qu'il dispose d'autres sites de lancement. La société dispose de deux autres pas de tir, dont l'un également en Floride, dans l'enceinte du Centre spatial Kennedy. Il s'agit du pas de tir 39A, dont la Nasa a loué les installations à SpaceX en décembre 2013. Il sera opérationnel en novembre. L'autre site de lancement se trouve en Californie à l'intérieur de la base de Vandenberg. Deux lancements y ont déjà eu lieu, le dernier étant celui du satellite franco-américain Jason 3, mais sa position n'est pas la plus favorable pour les lancements en GTO.

Autre conséquence de cette explosion, la mise en service de la version habitée de la capsule Dragon sera reportée de plusieurs mois alors qu'elle était initialement prévue entre fin 2017 et début 2018. Les activités de développement liées au vol habité sont suspendues le temps de l'enquête. Une situation qui va certainement contraindre la Nasa à lever une option d'achat de nouvelles places à bord des Soyouz pour les allers-retours de ses astronautes à bord de la Station spatiale internationale. Cela dit, avant cette explosion la Nasa avait anticipé un retard dans la disponibilité des capsules, la Starliner de Boeing et la Dragon V2 de Space X.


Un lanceur Falcon 9 a explosé au sol, à Cap Canaveral

Article initial de Rémy Decourt, paru le 02/09/2016 à 17:30

Nouveau coup dur pour SpaceX : un lanceur Falcon 9 a explosé au sol, hier, à Cap Canaveral, lors d'un banal essai statique des moteurs de l'étage principal. Le satellite à bord du lanceur a également été détruit. Aucune victime n'est à déplorer. Une première explosion avait déjà eu lieu en juin 2015.

Une explosion du Falcon 9 de SpaceX est survenue hier, au sol, lors d'un banal essai à feu des neuf moteurs Merlin 1D de l'étage principal. Le décollage du lanceur était prévu samedi 3 septembre depuis Cap Canaveral (Floride, États-Unis). Il devait mettre en orbite le satellite israélien Amos-6, également perdu dans l'explosion.

Une première explosion avait déjà eu lieu en juin 2015. Le lanceur avait alors explosé en vol deux minutes et vingt secondes après son décollage de Cap Canaveral avec, à bord, une capsule Dragon en route pour une mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale (ISS).

Il est évidemment trop tôt pour tirer des conclusions sur la ou les causes de cette nouvelle explosion. Le raté est d'autant plus surprenant que cet étage avait déjà subi un premier essai de réception le 5 août, sur le site d'essai de SpaceX, à McGregor. D'ici quelques jours, SpaceX devrait indiquer la période d'indisponibilité de son lanceur. Lors du précédent échec, six mois s'étaient écoulés avant le retour en vol du lanceur survenu en décembre 2015 dans une version améliorée.

L'enquête ne fait que débuter mais il ne fait guère de doute que la situation commerciale de SpaceX va tanguer. Avec plus de 130 satellites et capsules Dragon à lancer, les clients potentiels de l'entreprise d'Elon Musk vont devoir s'armer de patience. Les futurs créneaux de lancements, qui sont commercialisés, vont bien au-delà de cette décennie.

De plus, SpaceX est engagé dans le développement d'une version habitée de son système de lancement qu'il développe sous la surveillance de la Nasa. En toute logique, le premier vol d'essai habité du Falcon 9, prévu au printemps 2017, sera décalé de plusieurs mois avec un risque évident du report de l'ouverture de son service commercial de transport d’astronautes à destination de la Station spatiale.

Le vol spatial est aussi une affaire d'échecs

Comme le souligne le professeur Loizos Heracleous, un spécialiste du secteur spatial qui a travaillé avec la Nasa sur la privatisation de l’accès à l’espace, cette explosion, comme la précédente, « souligne le caractère inhérent et imprévisible propre au risque du vol spatial, que ce soit avec ou sans équipage, et que les missions soient menées par la Nasa ou des sociétés commerciales ».

Chaque lancement apporte des leçons sur la façon d'améliorer l'intégrité et la fiabilité du lanceur, « par exemple, l'explosion survenue en juin 2015 a été due à une entretoise en acier défectueuse qui a permis à l'hélium de s'échapper, ce qui a conduit à des contrôles renforcés pour les missions futures et des mises à jour de certains logiciels qui pilotent le lanceur et gèrent l'éjection d'urgence de la capsule Dragon ». Ce deuxième échec aura évidemment des répercussions positives pour la fiabilité du lanceur. Ainsi, le lanceur Ariane 5 a connu deux échecs en début de carrière avant de réaliser une exceptionnelle série de 73 lancements réussis, à un vol d'égaler le record d'Ariane 4 et ses 74 missions réussies d'affilée.

Cet échec, aussi dur soit-il, ne changera évidemment pas les objectifs de SpaceX, qui fait le pari de réduire les coûts de l'accès à l'espace (par l'utilisation de lanceurs partiellement ou totalement réutilisables) et de coloniser la planète Mars à partir des décennies 2030 ou 2040.

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