N-1 (fusée)

Cet article concerne le lanceur lunaire soviétique. Pour le lanceur japonais, voir N-I (fusée).

Le lanceur lunaire N1
Deux lanceurs N1 sur leurs pas de tir au cosmodrome de Baïkonour le 3 juillet 1969.
Données générales
Mission	Vol habité en LEO et vaisseau lunaire
Date des lancements	1969 à 1972
Nb de lancement	4 (4 échecs)
Pays d’origine	Union soviétique
Caractéristiques techniques
Dimensions
Hauteur	105 m
Diamètre	17 m
Masse au décollage	2 735 t
Nombre d'étages	5
Puissance et capacité d’emport
Charge utile en LEO	70 t
Charge utile pour la Lune
Poussée au décollage	4 620 t

La fusée N-1 (également désignée Herkules, GRAU-Index 11A52) est une fusée développée au cours des années 1960 dans le cadre du programme lunaire habité soviétique.

La N-1, d'une taille et capacité équivalente à la fusée américaine Saturn V (105 mètres de haut, 2 700 tonnes au décollage, 70 tonnes de charge utile), est le plus grand représentant de la génération de lanceurs soviétiques développée à cette époque pour remplacer les premières fusées conçues à partir de missiles balistiques intercontinentaux.

Les fusées N devaient permettre d'envoyer des cosmonautes vers la Lune, sur Mars ou autour de Vénus avec le vaisseau lourd habité interplanétaire TMK et de placer en orbite d'énormes stations spatiales. Lancé avec retard par rapport à la fusée américaine Saturn V, le développement du projet N-1 a souffert d'un manque chronique de moyens et de conflits politiques et techniques entre les responsables de bureaux d'étude Korolev, Glouchko et Chelomei. Elle utilisait des moteurs N-33 de la société Kouznetsov.

Lanceur N-1 en cours d'assemblage à Baïkonour.

Une fusée N-1 est convoyée jusqu'au pas de tir à Baïkonour.

Comparaison des lanceurs N-1 et Saturn V

Après quatre lancements, tous infructueux, le projet fut arrêté en 1974, cinq ans après que Apollo 11 a effectué son premier atterrissage sur la Lune. Les dirigeants soviétiques nièrent par la suite l'existence du programme qui ne fut révélé aux occidentaux que lorsque la politique de secret d'État propre au régime soviétique fut levée en 1985 dans le cadre de la glasnost.

Historique

La genèse du lanceur N1

Les ébauches de la future N1 débutent en 1959 sous la direction de Korolev au sein de l'OKB-1. En décembre 1959, les autorités militaires réunissent les trois constructeurs généraux Korolev, son rival Vladimir Tchelomeï de l'OKB-52 et Mikhaïl Yangel de l'OKB-586 afin de faire un bilan de l'avancement de leurs études. Korolev propose la famille de lanceurs N (abréviation du russe Nositel pour lanceur) ainsi que des versions améliorées de la Semiorka, Tchelomeï une famille évolutive (du russe Universalskaya Raketa pour « fusée universelle ») basée sur un 1^er étage commun (qui donnera naissance aux projets UR-500 Proton^[1] et UR-700) et Yangel les missiles balistiques R-26 et R-36 plus le lanceur SK-100. Finalement, Tchelomei et Yangel sont autorisés à développer des missiles balistiques, respectivement le léger UR-100 et le lourd R-36. Korolev reçoit des fonds pour développer le lanceur Molniya (8K78), une adaptation de la Semiorka, mais rien pour la N1, dont on ne perçoit pas encore l'utilité^[2],[3].

Finalement, un décret de janvier 1960 autorise les études sur la N1^[4] et Korolev exprime dans la Pravda « La possibilité d'une exploration directe de la Lune, tout d'abord par l'alunissage de sondes scientifiques automatiques... et plus tard par l'envoi de chercheurs et la construction d'une station scientifique habitée sur la lune. »^[5] Dans une lettre du 7 avril 1960, Korolev demande la création d’une filière de production d’hydrogène liquide comme le font les États-Unis, puis en mai 1960, le développement d’une famille de lanceurs lourds. Seule la dernière demande sera acceptée par un décret de juin 1960^[6]. De 1960 à 1963 serait réalisé le lanceur lourd N1 d’une capacité de 40-50 tonnes en orbite basse terrestre (LEO) et de 12-20 tonnes en orbite d’évasion pour un 1^er vol en 1965. Cette date est fixée en mai 1961 par un décret qui ordonne à Tchelomeï d'abandonner ses recherches sur les sondes interplanétaires Kosmoplan et de se concentrer sur une version de son Raketoplan, le vaisseau lunaire LK-1.

Glouchko bénéficie d'un quasi-monopole sur la construction de moteurs-fusées en Union Soviétique et a notamment fourni jusque là ceux des lanceurs de Korolev ^[1]. Mais les relations entre les deux hommes, qui sont déjà mauvaises depuis les années 1930, se détériorent au point que Korolerv choisit de se tourner pour motoriser son nouveau lanceur vers l'OKB-276 du constructeur de moteurs à réaction Nikolai Kouznetsov, qui n'a pourtant jamais encore développé de moteur-fusée. Ces rivalités d'hommes minent l'effort spatial soviétique dans sa course à la Lune^[7].

Les caractéristiques du lanceur N1

Fin 1964, Korolev propose une première version du lanceur d'une masse de 2 200 tonnes permettant de placer en orbite basse une charge utile de 72 tonnes. Finalement, le projet N1 retenu en 1967 (un an après la mort de Korolev) mesure 112,5 mètres de haut, pèse 2 700 tonnes pour une charge utile de 95 tonnes. De dimensions similaires à la fusée lunaire Saturn V, la N1 a une poussée plus importante au décolage (4620 tonnes de poussée au décollage, contre 3440 tonnes pour Saturn V) mais ne permet de placer en orbite qu'une charge deux fois moins importante à cause des performances limitées des moteurs de ses étages supérieurs^[8].

Elle comprend 4 étages fonctionnant au kérosène RP-1 (le carburant) et à l'oxygène liquide (LOX) (le comburant)^[9], facile d'emploi mais moins performant que le couple hydrogène/oxygène liquides :

• un 1^er étage (dit bloc A) comprenant pas moins de 30 moteurs-fusées NK-15 délivrant une poussée de 4 620 tonnes au décollage (154 tonnes dans le vide). Il était envisagé d'utiliser des moteurs NK-33 (utilisant eux aussi du kérozène) sur les versions N1F du lanceur destinées à mettre sur orbite les stations Saliout^[10] ;
• un 2 ^e étage (dit bloc B) comprenant 8 moteurs NK-15V (ou NK-43) délivrant une poussée de 1 427 tonnes au total ;
• un 3 ^e étage (dit bloc V) comprenant 4 moteurs NK-21 (ou NK-39) de 653 tonnes de poussée totale ;
• un 4 ^e étage (dit bloc G) comprenant un seul moteur NK-19 de 40,8 tonnes de poussée destiné à propulser le « train lunaire ».

Les essais statiques

Après de longs débats entre les concepteurs du lanceur, il est décidé qu'aucun essai statique d'étage entier ne sera effectué. Ce choix, en grande partie imposé par des contraintes de financement et de temps, va contribuer à l'échec du lanceur. Les tests réalisés sont les suivants :

• 4 allumages à pleine puissance (environ 600 tonnes) de 4 des 8 moteurs NK15V du 2 ^e étage (bloc B) les 2 février, 13 avril, 23 août 1967 et le 25 novembre 1970 ;
• 3 allumages à pleine puissance (environ 1 200 tonnes) des 8 moteurs NK15V du 2 ^e étage (bloc B) le 23 juin 1968, le 29 août 1970 et le 15 décembre 1973 ;
• un cycle d'allumages de chacun des moteurs NK15 du 1^er étage (bloc A) ;
• des allumages du moteur NK-19 du 4 ^e étage (bloc G) et du moteur RD-58 (bloc D) du vaisseau lunaire LOK.

Selon l'OKB-1 (aujourd'hui RKK Energia), tous les essais statiques des moteurs sont couronnés de succès.

Les lancements

Les 4 lancements depuis le site 110^[11] du cosmodrome de Baïkonour de la fusée lunaire N1 sont tous des échecs dus à une défaillance du 1^er étage :

• la 1^re N1 (vol 3L) embarquant une maquette du module lunaire explose en retombant au sol le 21 février 1969. Au bout de 10^eseconde, le système de correction et de poussée KORD débranche les moteurs n^o 12 et 24, puis à T+66 secondes, une canalisation d'oxygène liquide se rompt sous l'effet des vibrations et le feu se déclare à l'arrière du lanceur. À T+70 secondes et à 14 km d'altitude, tous les moteurs s'arrêtent et le train spatial L3 est éjecté par le système de sauvegarde. La cabine L1 atterrira à plusieurs dizaines de kilomètres du pas de tir en bon état^[12],[13].

Une réunion houleuse de la commission chargée d'analyser l'échec du 1^er lancement a lieu les 19 mai-20 mai 1969 entre officiels et constructeurs généraux du programme, où tous les problèmes -dit-on - auraient été identifiés et corrigés. Vladimir Barmine refuse que les moteurs soient éteints avant 15-20 secondes de vol afin de prévenir une destruction du pas de tir, mais le temps presse et cette mesure n'est décidée que pour le 3^e vol. Mstislav Keldysh, soutenu par le ministre de la MOM Georgi Tyulin, déclare que si le 2^e vol échoue, la N1 devra effectuer un autre vol d'essai sans le LOK et prédit que, même en cas de succès, le LOK et le LK ne seront pas optimaux à temps pour gagner la course contre les États-Unis. Michine, le premier adjoint de Korolev n'est pas d'accord et veut que le LOK fasse partie du 3^e vol et exige que le train lunaire L3 complet serve à l'atterrissage lors du 4^e vol. Konstantin Bushuyev déclare qu'un vol circumlunaire est pour l'heure impossible. Ivan Serbin, un officiel soviétique, rappelle que les ordres du Comité central du PCUS concernaient un 2^e vol circumlunaire. Finalement, Leonid Smirnov, président de la commission militaro-industrielle VPK du Comité central, conclue sur la mission prévue pour l'anniversaire de la Révolution d'octobre au cours de laquelle 3 vaisseaux Soyouz seraient simultanément en orbite terrestre, 2 s'amarrant tandis que le 3^e filmerait l'événement^[14].

• la 2^e N1 (vol 5L) embarquant une maquette du module lunaire prend feu le 3 juillet 1969 à 100 mètres d'altitude en raison de l'explosion du moteur n^o 8 par suite de l'ingestion d'un débris d'aluminium par la pompe à oxygène. La N1 retombe sur le pas de tir de droite du site 110 (comme le confirmera des vues du satellite de reconnaissance américain KH 4B un mois plus tard^[15]), qui est détruit, comme la tour de service et certaines installations souterraines. L'explosion est équivalente à celle d'une bombe de 10 kilotonnes. La reconstruction du pas de tir de droite dure d'août 1969 à 1972^[16] ;
• la 3^e N1 (vol 6L) embarquant une maquette du train lunaire L3 dévie de sa trajectoire (qui atteint 145°N à T+14 secondes) le 27 juillet 1971 et entraîne sa perte de contrôle à T+51 secondes de vol (soit 1 seconde trop tard pour enclencher l'arrêt du moteur) ;
• la 4^e N1 (vol 7L) embarquant une maquette du train lunaire L3 explose à T+107 secondes de vol (soit 7 secondes avant la séparation du 1^er étage) le 23 novembre 1972 suite à la destruction de la pompe à oxygène du moteur n^o 4 due à une oscillation anormale (effet pogo).

La N1F

En juin 1970, autorisation est donnée 10 ans après la demande de Korolev de développer pour la N1F un étage supérieur à plusieurs moteurs-fusées cryotechniques (hydrogène liquide/oxygène liquide) nommé bloc Sr. En juillet 1970, l'OKB-276 de Kouznetsov est chargée de développer la N1F d'une capacité de 105 tonnes en LEO. L'ébauche du programme est validée en février 1972^[17] puis en mai 1972^[18]. Le programme est étudié dès le 1^er janvier 1973. Le Lunar Expeditionary Complex (LEK) comprend toujours un vaisseau Soyouz intégré dans une coiffe pressurisée (dite OB), qui permet le passage direct sans sortie extravéhiculaire du module orbital BO au module d'atterrissage L3M. D'une masse de 23-25 tonnes, d'une hauteur de 9,3 m d'une envergure maximale de 9,4 m et d'un diamètre de 4,4 m, il peut largement accueillir 3 cosmonautes pour une durée de 90 jours. La séquence de descente et de remontée est la même que pour le LK.

Alors que deux N1F sont prêtes à être lancées (la première au 4^e trimestre 1974), Michine est remplacé par Glouchko, qui annule le 2 mai 1974 les 5^e et 6^e lancements de la N1 (n^o  8L et 9L), tout comme la totalité du programme lunaire N1-L3, sans qu'aucun décret de la VPK ne l'y autorise^[19]. Ironiquement, le 1^er janvier 1975, Glouchko plaide (sans succès) auprès de la même commission en faveur de la base lunaire permanente Vulkan de Michine, qui devait être lancée par des N1!

Le coût du programme N1-L3 est chiffré en janvier 1973 à 3,6 milliards de roubles, dont 2,4 milliards pour la N1 seule. En 1976, le montant de 6 milliards de roubles est inscrit à pertes et profits.

La levée du secret

L'existence du lanceur N-1 n'est révélée que durant la glasnost par les Izvestia. À la même période, la revue spécialisée Znanye Cosmonavtika Astronomiya en publie des plans, issus du journal de Vassily Michine, le successeur de Korolev, vendu 190 000 dollars aux enchères, en 1993, aux États-Unis^[20].

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Programme lunaire habité soviétique
• Colonisation de la Lune

Liens externes

• (en) Description du lanceur N1 sur Russian Space Web
• (en) Description du lanceur N1 sur Encyclopedia Astronautica

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