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Début de la construction de l’EUS

7 Mars 2021 , Rédigé par De Martino Alain

Les travaux de développement, de fabrication et d'assemblage des articles de test et de vol de l'étage supérieur (EUS -  Exploration Upper Stage) du SLS commencent à s'intensifier au Michoud Assembly Facility (MAF) à la Nouvelle-Orléans. 

Tout d’abord, une maquette de test structurel (STA - Structural Test Article) sera assemblée au MAF et testée au Marshall Space Flight Center (MSFC) à Huntsville, Alabama. Ensuite, le premier EUS de vol sera construit et se rendra du MAF au Centre spatial Stennis dans le sud du Mississippi, pour une campagne de test de mise à feu, similaire à celle que traverse en ce moment l’étage principal du SLS.

À la suite de son examen critique de conception en décembre dernier, la NASA et Boeing sont en train de finaliser les paramètres de soudage pour assembler les structures du nouvel étage supérieur. Ce soudage par friction-malaxage sur des panneaux d’essai de la même taille que ceux du STA a déjà débuté et le soudage de ce dernier devrait débuter en juin cette année. Sur la base des prévisions actuelles, le STA serait livré au MSFC début 2023, pour être installé dans le banc d'essai 4697.

2 panneaux de tests soudés par friction-malaxage

Une grande partie de l'outillage, des installations et du personnel formé et expérimenté du MAF utilisés pour assembler l’étage central du SLS seront également employés dans l'assemblage de l'EUS.

Les différents éléments structurels sont fabriqués à partir de différents types d'alliages d'aluminium et d'aluminium-lithium pour, entres autres, le réservoir d'hydrogène, les différentes poutres structurelles, le réservoir de LOX, la structure de poussée, les lignes propulsives etc. Chaque type d’alliage est utilisé suivant ses propriétés spécifiques, ses performances, sa disponibilité ou son coût. Mais pour l'essentiel, le plus important est la performance. 

Certains éléments comme le réservoir LOX utilisent l'alliage d'aluminium 2219 qui est largement utilisé sur l’étage central; les autres éléments de structure, des alliages aluminium-lithium type 2050, 2070 et 2195. L'une des tâches du développement consiste donc à certifier comment souder les différents matériaux ensemble.

Début de la construction de l’EUS

L’EUS est une mise à niveau majeure du SLS Block 1 qui effectuera les trois premiers lancements du programme Artemis, avant la configuration Block 1B, en remplaçant l’ICSP (Interim Cryogenic Propulsion Stage) dérivé de l'étage supérieur du lanceur Delta IV d’ULA.

L'EUS a le même diamètre de 8,4 mètres que l’étage central du SLS, et utilise quatre moteurs Aerojet Rocketdyne RL10 à hydrogène et oxygène.

L’EUS augmentera les performances globales de charge utile du SLS d'environ 27 tonnes à 38 tonnes lors de l'insertion du vaisseau spatial Orion sur une trajectoire trans-lunaire. Sur ces missions, le bloc 1B a donc suffisamment de performances pour «co-emporter » une charge utile secondaire d'environ 10 tonnes et, en configuration Cargo, le bloc 1B devrait pouvoir insérer des charges utiles de plus de 40 tonnes sur une trajectoire trans-lunaire.

Le système informatique de l’EUS contrôlera l'ensemble du SLS lors du compte à rebours, du lancement, de l'ascension et des différents allumages de ses moteurs pour l’injection vers des destinations au-delà de la Terre. Les calculateurs de vol et l'unité de navigation inertielle qui volent dans l’étage central du SLS bloc 1 se déplaceront donc vers l'EUS.

L'élément intermédiaire qui relie l’EUS au SLS a également été modifié en l’allongeant afin de l'adapter à la taille des tuyères des moteurs RL10 (RL10B-2 pour l’ICPS, RL10C-3 pour l’EUS suivi du développement d’un RL10C-X avec une tuyère plus longue que le C-3).

Début de la construction de l’EUS

L’achèvement de la fabrication, de l'assemblage, de l'intégration et des tests du premier article de vol au MAF est actuellement prévu vers la fin 2023 pour une livraison en novembre 2023 au centre spatial Stennis pour sa campagne de tests « Green Run » qui devrait débuter début 2024.

Certaines des premières phases de travail sur le premier article de vol, comme le soudage et l'assemblage de structures, chevaucheront donc les travaux sur le STA.

L’EUS est un étage supérieur qui fonctionnera dans des conditions de haute altitude et de vide de sorte que sa tuyère est optimisée pour fonctionner dans le vide (Aerojet Rocketdyne teste ses moteurs RL10 dans une chambre à vide). Or, à Stennis, les tests se font au niveau de la mer. Pour cette raison, il a été décidé, il y a quelque temps, l’utilisation de moteurs de test spéciaux, et non des articles de vol. L’EUS sera ensuite renvoyé au MAF afin d’échanger ces RL10 par ceux prévus pour le vol.

Mais « Aerojet Rocketdyne, l'entrepreneur, est très expérimenté dans la conciliation analytique du test au niveau de la mer avec les performances du moteur de vol. C'est un exercice d'ingénierie assez connu », a déclaré Wofford, directeur du bureau de développement du Block 1B / Exploration Upper Stage.

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