[Programme Spatial Milathien] Programme Karavel

Présentation : programme Karavelle

Nom : Karavelle
Nature : Programme Spatial
Directeur : Hoarn Wawra

Dans le cadre du développement des programmes spatiaux milathiens, de l’avancée et de la multiplication des usages de l’espace dans le monde, la nécessité de créer des véhicules spatiaux réutilisables s’est faite sentir dans la Société Milathienne de Recherche. Pour répondre à ce besoin, il a été décidé de créer un programme spatial qui aura pour but de mettre au point un véhicule orbital répondant aux attentes suivantes :

• Capable d’opérer des missions de longue durée en orbite terrestre
• Capable de manoeuvrer en orbite terrestre avec une autonomie répondant aux critères suivants : plus de 500 m/s de Delta V, une capacité à effectuer des rendez-vous orbitaux et éventuellement des amarrages.
• Capacité à emporter des charges utiles de minimum 300 Kg ou d’en attraper
• Capacité à opérer des réparation sur des satellites et à attraper des débris en orbite pour les désorbiter
• Capacité à effectuer des rentrées atmosphériques puis à atterrir sur une piste horizontale.
• Mesurer moins de 5 mètres de long
• Peser moins d'une tonne au lancement
• Pouvoir être lancée par une fusée sans coiffe aérodynamique

Ajout aux critères requis pour le programme Karavelle :

• pouvoir ramener au sol intact une charge utile de 300 kg minimum, éventuellement non prévue pour cela
• être réutilisable et nécessiter moins de 2 semaines d’entretien entre 2 vols

Programme Karavelle, proposition 1 : Projet G Alpha


En réponse à l’appel émis par le programme Karavelle, le bureau d’étude Ganioursky publie une proposition pour le programme Karavelle. Le design proposé est celui d’un corps portant, comprenant une soute interne en forme de pavé droit de 3 mètres de long et emportant un volume total de 3 mètres cubes. La navette est propulsée par un moteur fonctionnant au RFNA comme comburant et un mélange de 50 % de triéthylamine et 50 % de xylidine comme carburant.
Spécifications techniques :

longueur : 5.16 mètres
envergure : 3.32 mètres
hauteur : 2.34 mètres
surface alaire : 11.92 mètres²
masse à vide : 1127 kg
masse maximale au décollage : 1624 kg, en incluant 300 kg de charge utile et 197 kg de carburant
Delta V : 392 m/s
Propulsion : moteur G 1
ISP : 310 sec
Puissance : 17.576 kN

Ce prototype de navette spatiale est un véhicule à corps portant composé d’un fuselage, bombé à l’avant et aplati à l’arrière, surmonté de deux saumons d’ailes relevés et d’une dérive centrale qui lui donnent une bonne manoeuvrabilité. La propulsion par un moteur G 1, fonctionnant à l’aide d'ergols hypergoliques, permet autant d’allumages du moteur que nécessaire, et l’absence d’un système de mise à feu complexe susceptible de tomber en panne, et rend donc les vols et manœuvres spatiales plus fiables. De plus, 6 propulseurs RCS sont répartis autour de la structure, utilisant les mêmes ergols, pour assurer une manoeuvrabilité en translation dans les trois dimensions, pour des rendez vous et amarrages plus faciles. Les rotations sont assurées par une roue de réaction, ce qui permet d’éviter de gâcher du carburant dans ces manœuvres. De plus, ce design en corps portant réduit la traînée de l'appareil dans l’atmosphère, ce qui permet au lancement d’utiliser moins de carburant, et au retour de planer plus longtemps. Il est estimé que cette navette possède une capacité de déportation planée lors de la réentrée de 1250 km, ce qui est très large pour des missions pilotés par ordinateur, et permet amplement de se rediriger vers une autre piste en cas d’imprévue. Cette navette est capable de se poser sur une piste de 1.5 km de long, ce qui permet de pouvoir se poser dans la plupart des aéroports mondiaux, sans requérir une piste spécifique.

Programme Karavelle, proposition 2 :

Projet J Bravo :


En réponse à l’appel émis par le programme Karavelle, le bureau d’étude Jordalia publie une proposition pour le programme Karavelle. Le design proposé est celui d’une navette à aile delta ogivale et empennage verticale en bout d’aile, comprenant une soute interne épousant la forme hybride du fuselage. La navette est propulsée par le moteur SMR-RE 3 du programme Karakal.
Spécifications techniques :
longueur : 4.23 mètres
envergure : 2.12 mètres
hauteur : 1.96 mètres
surface alaire : 6.08 mètres²
masse à vide : 952 kg
masse maximale au décollage : 1502 kg, en incluant 300 kg de charge utile et 250 kg de carburant
Delta V : 446 m/s
Propulsion : moteur SMR-RE 3
ISP : 250 sec
Puissance : 14 kN

Ce prototype de navette spatiale est un véhicule classique à aile delta, mais l'empennage n’est pas fixé sur le fuselage mais directement sur les saumons d’aile, ce qui permet de prendre moins de place dans la fusée. Le fuselage à une forme hybride : aplati en dessus et arrondi au dessus, ce qui permet de bien survivre à la réentrée atmosphérique. La propulsion, assurée par le moteur SMR-RE 3, est fiable, car utilisant un moteur testé et éprouvé par le programme Karakal. Les roues de réaction interne permettent une bonne manoeuvrabilité sans utiliser de carburant, et les 12 propulseurs RCS répartis sur le fuselage assurent les translations. Cette navette à une capacité de vol plané de 300 kilomètres, ce qui est suffisant pour se déporter sur une autre piste en cas d’imprévu, mais nécessite, pour atterrir, d’une piste de plus de 3 kilomètres de long.

Rapport de test en soufflerie, Programme Karavelle.

Dans le cadre du programme Karavelle, plusieurs propositions de navettes autonomes capables de rentrer dans l’atmosphère ont été proposées par différents bureaux d’études. Pour les départager, la première étape a été de les tester en soufflerie.

Prototype 1 :
Le prototype numéro 1 s’est très bien comporté, dans la quasi totalité des vitesses et conditions de vol. Les calculs aérodynamiques des ingénieurs se sont révélés exact, et les commandes parfaitement opérantes dans la basse et la moyenne atmosphère.

Prototype 2 :
Le prototype numéro 2 s’est révélé moins performant que le précédent, car il plane significativement moins bien est est instable à basse vitesse et dans la moyenne atmosphère, mais il remplit néanmoins les conditions attendues par les ingénieurs, et est de surcroît plus léger que son concurrent.

En conclusion, les deux prototypes ont validé cette première phase de test, et subiront des tests en condition réelle, largués depuis l’avion scientifique “Boussole”.

Les chemins sont longs pour arriver à Kerbalan, quand on est un civil.
Après les heures de train depuis Bylart ou Vanny, il faut débarquer sur une petite gare déserte, qui n’indique rien, perdue en plein milieu de la jungle sauvage, dans l’un des nombreux villages qui jalonnent la voie ferrée. Les personnes qui descendront avec vous ne seront jamais nombreuses, et seront toutes des paysans vivant dans la jungle, ou des hommes d’affaires commerçant avec ces paysans. Les chances qu’une seule personne suive la même route que vous sont nul. Et pour cause, personne ne sait comment aller à Kerbalan, et de toute façon personne n’y va. Une fois sur le quai de cette gare déserte, il vous faudra trouver un chauffeur de taxis, tâche très compliquée car les taxis sont l’un des moyens de transport les plus chers et les moins utilisés du pays, et débourser une fortune pour la course. Si vous n’avez pas l’argent, vous pouvez prendre la route à pied, c’est juste 70 kilomètres dans la jungle avec uniquement deux poses, qui ne sont évidemment pas prêtes pour vous accueillir. Vous devrez également dicter vous-même la route au chauffeur, car il ne la connaît pas (ou n’a pas le droit de la connaître). Une fois arrivé à destination, il faudra présenter des montagnes de paperasse au guichet d'entrée, car Kerbalan est une base militaire secrète. Et enfin, vous voilà arrivé, vous pourrez observer, si vous êtes chanceux, des tests de véhicules spatiaux. Mais bon, entre nous, personne ne va à Kerbalan. Enfin, personne, sauf Mikaël Ganioursky, industriel dans le domaine spatial, qui avait tenu à assister en personne aux vols d’essais de son prototype de navette spatial, le G Alpha.

Comme tous les jours à midi, les deux chasseurs en faction au bout de la piste aérienne, responsables de la permanence opérationnelle, échangèrent leurs places à deux autres aéronefs, dans un vacarme assourdissant, puis tout redevient calme. La piste reste, comme à son habitude, ce long rectangle d’asphalte brûlant sous le soleil, où on entend, si on tend l’oreille, le bruit des APU des avions en bout de piste. Dans la tour de contrôle, seuls deux agents sont de faction, l’un lit un livre, la radio allumée, et l’autre surveille du coin de l'œil l’écran du radar de veille tout en finissant son mot croisé. Soudain, un réveil sonne, et tout change. Le mot croisé et le livre sont lancés loin des outils de travail, l’un se lève et descend en courant, l’autre saisit la radio et, tout en surveillant le radar, lance un message sur une fréquence militaire.

“Papa Delta Echo de Tour Kerbalan.”

Après une seconde, le haut parleur de l’appareil lui répond :

“Papa Delta Echo, j’écoute.”

Il rétorque : “Quel est votre temps avant l’arrivée à la verticale du terrain ?”

Réponse : “Dans une dizaine de minutes.”

Signe de soulagement sur son visage, soufflement, et il crie par dessus son épaule :
“Tout va bien, ils sont là dans 10 minutes.”

Après quelques instant, on entend dans les escaliers des pas précipités, et cinq personnes, dont quatres en uniforme de l’armée de l’air, jaillissent de la fosse d’accès. Les militaires sautent sur les sièges libres. L’un empoigne la radio, un autre règle le radar, un troisième tape sur un clavier et le quatrième appel sur le téléphone surplombé par l’inscription “défense aérienne” : “Défense aérienne de Tour de Contrôle, trafic prévue dans neuf minutes, cinq avions de chasse.”

Il en saisit ensuite un autre, marqué “hangar”, et lance : “La protection arrive dans dix minutes, vous pouvez commencer les préparatifs.”


Les deux civils se retirent, et descendent dans la salle de repos du personnel. Après avoir saisi des sandwichs dans un plateau, l’un sort et marche vers une voiture. Après une petite balade, il arrive devant le bâtiment d’habitation des visiteurs, et, sortant de la voiture, en essayant de chasser les bouts de sandwichs de sa bouche, saisit l’intercom : “Ganioursky, on commence les essais”. Son interlocuteur raccroche sur le champ, et, une minute plus tard, Ganioursky sort du hall de l’immeuble et saute dans le siège passager. Ils reprennent la direction de la piste.

Pendant ce temps, dans le hangar, une équipe de mécaniciens prépare un avion à sortir. Mais aussi ce qui ressemble à une petite navette spatiale. Cet avion, et sa cargaison, sont la propriété du programme spatial milathien, et se préparent pour une série de tests, qui ont pour objectif de déterminer quelle modèle de navette spatial sera le plus à même de remplir les exigences opérationnels du programme Karavel, de la G Alpha, ou la J Bravo.

Sur la piste, trois soldats attendent dans une jeep, responsables d’empêcher toute intrusion sur l’aire d’atterrissage. Depuis midi, ils n’ont rien entendu, à cause de leur éloignement du reste des installations. Soudains, un bruit sourd et continu se fait entendre, comme le grondement du tonnerre. Ce bruit, ils le connaissent bien, c’est celui d’une porte de hangar en métal qu’on fait glisser sur son rail pour ouvrir le passage aux avions. La mise en place du “Boussole” commence.

Les techniciens s’activent autour de l’appareil et un tracteur le tire hors du hangar et le place sur l’aire d’attente. De nombreux véhicules se pressent autour, pour le charger en carburant, pour effectuer le diagnostic des systèmes embarqués, et pour attacher au point d’emport sous l’aile sa précieuse cargaison, les 1,1 tonnes de la navette spatiale G Alpha. Ces opérations sont interrompues quelques minutes plus tard par l’arrivée et l’atterrissage de cinq chasseurs flambants neufs du 5ème escadron de combat, qui force le personnel de piste à se boucher les oreilles. Une fois tout cela prêt, les pilotes s’installent aux commandes de l’aéronef, et lancent leurs quatre moteurs à hélice pendant que les techniciens s’éloignent.

La Tour de Contrôle lance, à l’intention des pilotes de chasses stationnés en bout de piste :

“Papa Delta Echo 1 et 2 piste 09 vent 02 3 kt autorisé décollage”

“Papa Delta Echo 1 et 2 décollent sur la 09”

Et effectivement, deux chasseurs prennent leur envol depuis la piste, et passent devant le cockpit du “Boussole”. Son pilote lance à la radio :
“Tour de Contrôle de Bravo Echo, demande autorisation de roulage jusqu’au seuil de piste 09”

“Bravo Echo, bonjour, roulez pour le point d'arrêt 09”

Et l’avion lâche les freins, et s’élance en avant, sur le taxiway qui l’emmène au bout de la piste. Il croise sur le chemin les trois autres avions de combat, qui s’en vont faire le plein aux hangars. Une fois arrivé à destination, la tour annonce
“Bravo Echo alignez vous et maintenez la 09”

“On s'aligne et on maintient sur la 09, Bravo Echo”

“Bravo Echo piste 09 vent 02 3 kt autorisé décollage”

“Bravo Echo décolle 09”

Et l’avion décolle de la piste. Une fois arrivé à 1000 mètres, le pilote annonce “Bravo Echo à 3000 pieds, je prend le cap 30 en monté et je vous rappelle quand j’entre dans la zone de largage”. Une fois cette annonce faite, il pousse le manche vers la gauche et commence le lent virage. Ensuite, il vérifie ses instruments, et démarre son ascension vers la zone de largage. Dix minutes plus tard, la radio résonne à nouveau : “Bravo Echo sur zone de largage, demande autorisation de larguer Golf Alpha”

“Bravo Echo largez Golf Alpha”

“Bravo Echo je largue Golf Alpha”

Et la navette se détache de son avion porteur, pique vers le sol, prend de la vitesse, et entame son virage pour se placer dans l’axe de la piste. Dans la tour de contrôle, des ingénieurs du programme Karavelle, et Mikaël Ganioursky, suivent les évolutions du vaisseau sur l’écran du radar. Une fois dans l’axe de la piste, l’aéronef s’aligne et commence son approche finale. Angle de décalage par rapport à la piste : 0,07°, vitesse verticale : 20 m/s. A l’approche de la piste, la navette déploie ses trains d’atterrissages, et effectue un arrondi parfait, pour toucher la piste à 60 m/s pour une vitesse verticale de 0,5 m/s. Les freins s’enclenchent, et en quelques secondes l’appareil s’immobilise sur la piste. La pression retombe, les observateurs soufflent de soulagement, et en particulier Garnioursky. Une fois les notes prises et complétées, les ingénieurs se retirent dans leur bureau pour délibérer.

Sentence finale du rapport de test en condition réel du prototype Golf Alpha du programme Karavelle : le prototype s’est parfaitement comporté durant la phase de descente autonome, et a su rejoindre la piste sans aucune difficulté malgré un largage lui demandant un changement de cap complexe et un vent de travers. L’atterrissage a été très doux, largement assez pour n'importe quelle charge utile à ramener depuis l’orbite.
Le prototype est donc définitivement validé pour les essais de vols spatiaux, et sa première mission de teste sera la mission Karavelle 01.

Rapport de vol du prototype Alpha de la navette Karavelle :

Le 18 janvier 2019, la navette Karavelle, ou son prototype Alpha, a réalisé son premier vol de classification, et a pu voler dans l’espace et effectuer une réentrée atmosphérique. Le lancement, assuré par un lanceur Karakal, s’est déroulé avec beaucoup de problèmes, qui ont amené la fusée a larguer sa charge utile sur une orbite inclinée de 20 degrés par rapport à celle prévue lors de la mise en place de la mission. De fait, la navette a dû corriger elle-même cette inclinaison, et par conséquent n’a pas eu assez de carburant pour effectuer les manœuvres motorisées prévues par la mission. Cependant, la navette a prouvé sa capacité à effectuer de longues combustions et à délivrer un Delta Vitesse important : si le carburant avait été utilisé pour atteindre une plus haute orbite, cette orbite aurait été de 600 kilomètres. Bien que raccourcie, la mission a pu se dérouler comme prévu, et malgré la mise en orbite ratée, on sait maintenant qu’une charge utile déployée par cette navette peut être mise en orbite malgré de fortes erreurs lors de l’ascension. Les systèmes de la navette ont été testés, et ont pu rapporter de nombreuses données sur leur fonctionnement. L’ordinateur de bord, calqué sur celui des satellites du programme Konnecticus, a parfaitement rempli sa mission, et a contrôlé la navette de sa mise en orbite jusqu’à son atterrissage. Il n’a pas souffert de problèmes liés aux radiations, mais pourrait se révéler trop peu puissant en termes de puissance de calcul, si un gain de puissance de calcul est nécessaire lors de prochaines missions. Il est également très, voire trop, énergivore. Les panneaux solaires, et les radiateurs, se sont quant à eux révélés sous-dimensionnés. Les radiateurs déployables ne sont manifestement pas la meilleure option d'ingénierie pour ce type de véhicule. Les panneaux solaires ne sont également pas très efficaces, et ont besoin d’être agrandis, pour éviter toute perte de contrôle du vaisseau lors des passages dans l’ombre de la Terre. Dans l’éventualité que la charge utile requiert du courant en continu, il est même possible qu’ils ne soient pas capables de fournir assez de puissance pour recharger les batteries. Pour les instruments de vol, on constate une légère amélioration par rapport à Kalao 1, mais ils ne sont toujours pas assez précis pour tenir dans la durée. Pour le Programme Karavelle, cela n’est pas problématique, mais pour des missions de plus longue durée, par exemple vers la lune, il est impossible de partir sans avoir amélioré grandement ces composants. Les roues de réaction ont quant à elles fait de très gros progrès, mais elles ne sont pas assez puissantes pour bouger efficacement le véhicule rapidement. Pour de telles opérations, un système de RCS reste nécessaire, et sur ce vol il a parfaitement fonctionné.
L’antenne embarquée a pu transmettre au centre spatial les données de vol de la navette, qui a su les utiliser pour modifier les manœuvres prévues initialement. En ce sens, elle a très bien fonctionné, et ne nécessite pas d’amélioration pour le moment.

La réentrée atmosphérique s’est bien passée, et la navette n’a pas été endommagée par les frottements de l’air. Toutefois, les communications ont été perdues durant un long moment à cause de la grande quantité de plasma entourant la navette lors de sa réentrée, mais cela n’a pas impacté le pilote automatique, qui a très bien rempli sa mission. Sur ce plan, rien n’est à modifier non plus.

Le prochain vol du prototype pourra tester des fonctionnalités avancées et effectuer les manœuvres qui n’ont pas pu être testées sur Karavelle 01, et si ce vol est concluant, une version finale sera construite pour entrer en service.