Avion Spatial: Le retour du vaisseau spatial réutilisable

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce qu'un avion spatial

Un véhicule capable de voler et de planer comme un avion dans l'atmosphère terrestre et de manœuvrer comme un vaisseau spatial dans l'espace est appelé un avion spatial. Pour ce faire, les avions spatiaux doivent inclure des aspects à la fois de l'aviation et des engins spatiaux dans leur conception. Les avions spatiaux sous-orbitaux ressemblent souvent plus aux aéronefs à voilure fixe que les avions spatiaux orbitaux, tandis que les avions spatiaux orbitaux ont tendance à être plus analogues aux engins spatiaux conventionnels. Des fusées ont été utilisées pour propulser tous les avions spatiaux qui ont jamais volé, mais des planeurs ont été utilisés pour les faire atterrir.

Comment vous en bénéficierez

(I) Aperçus et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Avion spatial

Chapitre 2 : Vol spatial habité

Chapitre 3 : Programme Bourane

Chapitre 4 : Vaisseau spatial

Chapitre 5 : Vol spatial

Chapitre 6 : Corps de levage

Chapitre 7 : Programmes de vols spatiaux habités

Chapitre 8 : Système de lancement réutilisable

Chapitre 9 : Boeing X-20 Dyna-Soar

Chapitre 10 : Lockheed Martin X-33

Chapitre 11 : Boeing X-37

Chapitre 12 : Dream Chaser

Chapitre 13 : Lanceur

Chapitre 14 : Liste des vaisseaux spatiaux avec équipage

Chapitre 15 : Intermédiaire eXperimental Véhicule

Chapitre 16 : Bourane (vaisseau spatial)

Chapitre 17 : USA-212

Chapitre 18 : Décollage et atterrissage

Chapitre 19 : XS-1 (vaisseau spatial)

Chapitre 20 : Space Rider

Chapitre 21 : SNC Demo-1

(II) Répondre aux principales questions du public abou t spaceplane.

(III) Exemples concrets d'utilisation de spaceplane dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer brièvement 266 technologies émergentes dans chaque industrie à avoir Compréhension complète à 360 degrés des technologies des avions spatiaux.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et diplômés, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de vaisseau spatial.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 28 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Avion spatial Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Spaceplane: The return of the reusable spacecraft », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur « Spaceplane », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens demandent autour du mot-clé « Spaceplane ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit en direct, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur « Spaceplane », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Spaceplane », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de mémoire, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur « Spaceplane ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

Un véhicule capable de voler et de planer comme un avion dans  l’atmosphère terrestre et de manœuvrer comme un vaisseau spatial dans l’espace est appelé avion spatial.  Pour ce faire, les avions spatiaux doivent inclure des aspects de l’aviation et des engins spatiaux dans leur conception. Les avions spatiaux suborbitaux ressemblent souvent plus à des avions à voilure fixe que les avions spatiaux orbitaux, tandis que les avions spatiaux orbitaux ont tendance à être plus analogues aux engins spatiaux conventionnels. Des fusées ont été utilisées pour alimenter tous les avions spatiaux qui ont jamais volé, mais des planeurs ont été utilisés pour les faire atterrir.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Avion spatial

Chapitre 2 : Vols spatiaux habités

Chapitre 3 : Programme Bourane

Chapitre 4 : Engins spatiaux

Chapitre 5 : Vol spatial

Chapitre 6 : Corps de levage

Chapitre 7 : Programmes de vols spatiaux habités

Chapitre 8 : Système de lancement réutilisable

Chapitre 9 : Boeing X-20 Dyna-Soar

Chapitre 10 : Lockheed Martin X-33

Chapitre 11 : Boeing X-37

Chapitre 12 : Chasseur de rêves

Chapitre 13 : Lanceur

Chapitre 14 : Liste des engins spatiaux habités

Chapitre 15 : Véhicule expérimental intermédiaire

Chapitre 16 : Bourane (vaisseau spatial)

Chapitre 17: USA-212

Chapitre 18 : Décollage et atterrissage

Chapitre 19: XS-1 (vaisseau spatial)

Chapitre 20 : Space Rider

Chapitre 21 : SNC Demo-1

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Avion spatial

Un véhicule capable de voler et de planer comme un avion dans l’atmosphère terrestre et de manœuvrer comme un vaisseau spatial dans l’espace est appelé avion spatial. Pour ce faire, les avions spatiaux doivent inclure des aspects de l’aviation et des engins spatiaux dans leur conception. Les avions spatiaux suborbitaux ressemblent souvent plus à des avions à voilure fixe que les avions spatiaux orbitaux, tandis que les avions spatiaux orbitaux ont tendance à être plus analogues aux engins spatiaux conventionnels. À ce jour, tous les engins spatiaux ont été propulsés en orbite par des fusées, mais sont revenus sur Terre par leurs propres moyens.

La navette spatiale, le Bourane et le X-37 sont les trois types d’avions spatiaux qui ont pu se lancer en orbite en toute sécurité, rentrer dans l’atmosphère terrestre et atterrir avec succès. Un autre, intitulé Dream Chaser, est maintenant en préparation. À partir de l’année 2019, chaque véhicule orbital qui a été, est ou sera lancé l’a fait verticalement sur sa propre fusée dédiée. Les voyages spatiaux en orbite se produisent à des vitesses élevées, l’énergie cinétique orbitale étant généralement au moins 50 fois plus grande que celle des trajectoires suborbitales. En raison du fait que cette énergie cinétique est perdue sous forme de chaleur lors de la rentrée, un blindage thermique important est nécessaire. Il y a eu beaucoup plus de propositions pour les avions spatiaux, mais aucun d’entre eux n’a encore atteint le statut de vol.

Au moins deux avions suborbitaux propulsés par fusée ont été lancés horizontalement dans un vol spatial suborbital à partir d’un avion embarqué avant de décoller au-delà de la ligne Kármán: le X-15 et le SpaceShipOne.

En plus de pouvoir fonctionner dans l’espace, tout comme les autres types d’engins spatiaux, les avions spatiaux doivent également pouvoir voler dans l’atmosphère, tout comme les avions ordinaires. La complexité, le danger, la masse sèche et le coût des conceptions d’avions spatiaux sont tous accrus en raison de ces contraintes. Les parties suivantes se concentreront principalement sur la navette spatiale des États-Unis, car il s’agit du plus grand, du plus meurtrier, du plus compliqué, du plus coûteux, du plus volant et du seul avion spatial orbital habité. Cependant, plusieurs modèles ont été testés avec succès dans l’espace.

Des charges aérodynamiques, des vibrations et des accélérations importantes sont produites en raison de la trajectoire de vol nécessaire pour atteindre l’orbite. La structure du véhicule doit être capable de résister à toutes ces forces pour réussir.

Dans le cas où le lanceur subirait une défaillance aux proportions catastrophiques, un mécanisme d’échappement de lancement guidera un vaisseau spatial à capsule conventionnelle vers un atterrissage en toute sécurité. En raison de la taille et du poids énormes de la navette spatiale, cette stratégie n’allait jamais fonctionner. En conséquence, diverses voies d’évacuation d’urgence ont été mises au point, dont chacune aurait pu s’avérer fatale. Quoi qu’il en soit, l’accident de Challenger a prouvé que la navette spatiale n’était pas capable de survivre à la phase d’ascension de sa mission.

Une fois en orbite, un avion spatial doit être dirigé, maintenu en équilibre thermique, orienté et avec lequel il doit communiquer. Pour ce faire, il utilise des panneaux solaires, des batteries ou des piles à combustible pour produire de l’électricité, qui est ensuite utilisée pour alimenter les systèmes embarqués. Les conditions thermiques et radioactives présentes en orbite imposent des facteurs de stress supplémentaires. En plus de cela, l’engin spatial effectuera la mission pour laquelle il a été lancé, qui peut inclure le placement de satellites ou la conduite d’enquêtes scientifiques.

Afin d’effectuer des manœuvres orbitales, la navette spatiale s’est appuyée sur des moteurs spécialisés. Ces moteurs utilisaient des propergols hypergoliques dangereux, qui nécessitaient des mesures de sécurité supplémentaires lors de leur manipulation. Dans les récipients sous pression composites suremballés, divers gaz, tels que l’hélium pour la pressurisation et l’azote pour le maintien de la vie, ont été maintenus sous haute pression pour le stockage.

Lors de leur retour dans l’atmosphère terrestre, les engins spatiaux qui ont été en orbite autour de la planète doivent perdre une grande quantité de vitesse, comme conséquence directe, des températures très élevées.

Par exemple, le système de protection thermique (TPS) de la navette spatiale protège la structure interne de l’orbiteur des températures de surface atteignant 1 650 ° C (3 000 ° F), nettement supérieures à la température à laquelle l’acier fond.

Les avions spatiaux suborbitaux naviguent sur des trajectoires à faible énergie, ce qui atténue une partie de la pression qui serait autrement placée sur le système de protection thermique de l’engin spatial.

Le dysfonctionnement du TPS a été la cause directe de la destruction de la navette spatiale Columbia.

Il est nécessaire de faire fonctionner les surfaces de contrôle aérodynamiques. L’inclusion du train d’atterrissage est obligatoire malgré l’augmentation de l’encombrement qui l’accompagne.

Il serait nécessaire pour un avion spatial orbital respirant de l’air de naviguer dans ce que l’on appelle une « trajectoire déprimée », ce qui maintiendrait le véhicule dans le régime de vol hypersonique à haute altitude de l’atmosphère pendant une période de temps considérable. Cet environnement provoque une pression dynamique élevée, une température élevée et des charges de flux de chaleur élevées, en particulier sur les surfaces de bord d’attaque du plan spatial. Pour cette raison, les surfaces externes de l’avion spatial doivent être fabriquées à partir de matériaux de pointe et / ou utiliser un refroidissement actif.

La National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis a exploité un système d’engin spatial en orbite terrestre basse appelé navette spatiale de 1981 à 2011 dans le cadre du programme de la navette spatiale. La navette spatiale est maintenant hors service et ne peut être récupérée que partiellement. L’acronyme STS signifiait « Space Transportation System » et a été tiré d’une proposition faite en 1969 pour une flotte d’engins spatiaux réutilisables. La STS a été la seule composante de la conception à obtenir des fonds pour son développement.

Le véhicule orbiteur (OV) de la navette spatiale est composé de trois moteurs principaux Rocketdyne RS-25, d’une paire de propulseurs à propergol solide récupérables (SRB) et d’un réservoir externe (ET) pouvant contenir de l’hydrogène liquide et de l’oxygène liquide. D’autres composants de la navette spatiale incluent ceux-ci. La navette spatiale a été lancée verticalement, comme une fusée typique, les deux SRB travaillant en tandem avec les trois moteurs principaux de l’orbiteur, qui étaient alimentés par l’ET. L’ET a été utilisé comme source de carburant pour tous les moteurs. Les SRB ont été libérés avant que le véhicule n’atteigne l’orbite, mais les moteurs principaux ont continué à fonctionner tout au long du processus. L’ET a été libéré après l’arrêt des moteurs principaux et juste avant l’insertion en orbite, qui a été réalisée à l’aide des deux moteurs du système de manœuvre orbitale (OMS) de l’orbiteur. Après la fin de la mission, l’OMS a été activé sur l’orbiteur afin qu’il puisse se désorbiter et retourner dans l’atmosphère terrestre. Les tuiles du système de protection thermique ont gardé l’orbiteur en sécurité pendant la rentrée, et il a plané comme un avion spatial jusqu’à un atterrissage sur piste, qui était soit au Shuttle Landing Facility à KSC en Floride ou à Rogers Dry Lake à Edwards Air Force Base en Californie. Dans le cas où l’orbiteur atterrirait à Edwards, il a été transporté au Kennedy Space Center au sommet du Shuttle Carrier Aircraft (SCA), un Boeing 747 spécialement adapté.

Le premier orbiteur, l’Enterprise, a été construit en 1976 et utilisé pour les essais d’approche et d’atterrissage (ALT), mais il n’a pas pu se mettre en orbite par lui-même. Au début, la construction comprenait un total de quatre orbiteurs entièrement fonctionnels: Columbia, Challenger, Discovery et Atlantis. Le Challenger en 1986 et le Columbia en 2003 ont péri dans des incidents tragiques au cours de leurs missions respectives, coûtant la vie à un total combiné de 14 astronautes. Endeavour, le cinquième orbiteur opérationnel (et le sixième au total), a été construit en 1991 afin de remplacer Challenger. Après qu’Atlantis ait effectué son dernier vol le 21 juillet 2011, les trois véhicules en état de fonctionnement qui existaient encore ont été mis hors service et mis hors service. Depuis la dernière mission de la navette spatiale en juillet 2011, jusqu’au lancement de la mission Crew Dragon Demo-2 en mai 2020, les États-Unis dépendent du vaisseau spatial russe Soyouz pour livrer des humains à la Station spatiale internationale (ISS).

Le programme Bourane (russe: Буран, IPA: [bʊˈran], « Tempête de neige », « Blizzard »), également connu sous le nom de « Programme VKK Space Orbiter » (russe: ВКК « Воздушно-Космический Корабль », litt. « Navire aérien et spatial »), En plus d’être le nom donné à l’ensemble de l’effort soviétique et russe pour développer un vaisseau spatial réutilisable, Orbiter K1 était également connu sous le nom de Bourane à un moment donné,  Il a effectué avec succès une mission dans l’espace sans personne à bord en 1988 et a été le premier vaisseau spatial soviétique réutilisable à être envoyé dans l’espace.

Comme moyen de propulsion, la fusée Expendable Energia a été utilisée pour les lancements d’orbiteurs de classe Bourane.

Dans le langage courant, ils sont considérés comme la version de l’Union soviétique de la navette spatiale exploitée par les États-Unis, Cependant, en ce qui concerne le projet Bourane, seul l’orbiteur en forme d’avion lui-même avait une chance d’être réutilisé, contrairement à la capacité du système de la navette à recycler les propulseurs à propergol solide.

L’Union soviétique a commencé le programme Bourane en réaction directe au programme de la navette spatiale dirigé par les États-Unis. Après son lancement, le programme Bourane a été récupéré avec succès. Bien que le vaisseau spatial de classe Bourane ressemblait à l’orbiteur de la navette spatiale en apparence et partageait la capacité de la navette spatiale à fonctionner comme un avion spatial de rentrée, l’architecture interne et fonctionnelle de la classe Bourane était significativement différente. Par exemple, le vaisseau spatial n’a pas mis ses moteurs primaires en orbite avec lui puisqu’ils étaient déjà installés à bord de la fusée Energia avant le lancement. Semblables aux pods OMS de la navette spatiale, des moteurs-fusées plus petits montés sur la carrosserie du véhicule fournissaient de l’énergie pendant les manœuvres orbitales et les brûlures désorbitales.

Un exemple d’engin spatial robotique réutilisable est le Boeing X-37, souvent appelé véhicule d’essai orbital (OTV). Après avoir été propulsé dans l’espace par un lanceur, il descend à travers