Pegasus (fusée)

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Une fusée Pegasus avant son lancement depuis un B-52

La fusée Pegasus est un lanceur spatial américain pouvant placer en orbite basse une charge de 450 kg. Il a été développé par la société aérospatiale américaine Orbital Sciences Corporation. Cette fusée présente la particularité d'être lancée depuis un avion gros porteur (initialement un B-52 et depuis 1994 un Lockheed L-1011 reconverti) à l'altitude de 12 000 mètres et d'avoir un premier étage muni d'ailes porteuses. Le premier lancement réussi a eu lieu le 5 avril 1990.

La fusée Orion a été conçue par une équipe dirigée par le professeur Antonio Elias tandis que les ailes ont été dessinées par Burt Rutan. La fusée comporte 3 étages dotés chacun d'un propulseur à poudre développé par Hercules Aerospace (aujourd'hui Alliant Techsystems). À l'origine le prix de lancement était de 6 millions de $ sans les options et les coûts indirects (tests, conception de l'installation de la charge et support sur le site de lancement) qui peuvent faire monter le prix à 30 millions de $.

Profil de mission

L'avion porteur décolle d'un aéroport doté d'équipes au sol pouvant effectuer les tests et assurer le support en vol. Les aéroports qui peuvent être utilisés sont le Centre spatial Kennedy en Floride, la base de Vandenberg et le centre de recherche en vol Dryden en Californie, Wallops Island en Virginie; Kwajalein dans l'Océan Pacifique et les îles Canaries dans l'Océan Atlantique.

Après s'être positionné à un endroit donné avec une vitesse et un cap prédéterminés, l'avion porteur lâche la fusée à l'horizontale. Après une chute libre de 5 secondes, le moteur du premier étage est allumé et la fusée se met à prendre de l'altitude. L'aile delta en composite à base de fibres de carbone fournit une certaine portance. Des ailerons permettent de corriger la direction car le moteur de la fusée n'est pas orientable. À peu près 1 minute et 17 secondes après avoir été allumé le moteur du premier étage s'éteint. La fusée est alors à une altitude de 60 km en vitesse hypersonique. Le premier étage se détache et emporte l'aile et les ailerons tandis que le deuxième étage s'allume. Celui-ci brûle durant 1 minute et 18 secondes. Le moteur de cet étage permet de gérer les mouvements de lacet et de tangage tandis que les mouvements de roulis sont contrôlés par des jets d'azote sur le 3ème étage. Alors que le deuxième étage est à mi-course, la fusée atteint une altitude où règne un quasi vide. La coiffe qui recouvre le satellite est larguée. Le troisième étage est allumé. Il comporte un moteur orientable comme l'étage précédent. Son temps de combustion est de 64 secondes. La fusée peut transporter deux satellites ou comporter un quatrième étage pour atteindre des altitudes plus élevées ou réaliser des trajectoires plus complexes. Cet étage, le HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System), est propulsé par 3 petits moteurs consommant de l'hydrazine qui peuvent être rallumés plusieurs fois. Le poids du HAPS diminue d'autant celui de la charge utile.

Le guidage est réalisé par un ordinateur 32 bits et une centrale à inertie. Un récepteur GPS fournit des informations complémentaires.

Rôle de l'avion porteur

Pegasus-XL lancé depuis un Lockheed L-1011

Le rôle de l’avion porteur n’est pas d’accroître la charge utile satellisable par la fusée : sa vitesse (0,8 mach) ne représente que 3% de la vitesse du satellite et l’altitude à laquelle il lance la fusée (12000 mètres) ne représente que 4% du rayon de l’orbite basse généralement visée par les satellites. Par contre l’altitude à laquelle la fusée est lancée permet de s’affranchir des contraintes météorologiques. À 12 000 mètres Pegasus se trouve dans la stratosphère donc au-dessus de la troposphère dans laquelle se déroulent les phénomènes météorologiques les plus violents (vents,…). Pegasus peut être ainsi lancé sans attendre une fenêtre météorologique favorable qui induit habituellement des frais importants liés à l’immobilisation des équipes au sol.

De plus l’avion porteur évite d’avoir à utiliser des installations de lancement au sol coûteuses. L’avion peut lancer le satellite depuis la position la plus économique, généralement située au niveau de l’équateur. Le montant de l’assurance est diminué car le lancement se fait au-dessus de l’océan loin des habitations qui pourraient être touchées par les retombées toxiques de la fusée.

Grâce à ce mode de lancement, la tuyère du moteur du premier étage a pu être allongée, ce qui améliore son efficacité, car à 12 000 mètres, elle ne subit pas une pression aérodynamique aussi forte qu’au sol. Pour la même raison les corrections d’attitude peuvent être réalisées par la seule action des ailerons simplifiant la conception du moteur du premier étage (moteur fixe).

Développement

Une version plus puissante désignée Pegasus XL a volé pour la première fois le 27 juin 1994. C'est la seule à être aujourd'hui commercialisée. En avril 2007, 47 fusées Pegasus avaient été lancées dont 35 avec succès.

Plusieurs fusées ont été développées à partir de la fusée Pegasus :

• La fusée JXLV est une version de Pegasus à un seul étage qui été utilisée pour propulser le NASA X-43 Scramjet
• La fusée Taurus Lite est un prototype de fusée pour la défense anti-missiles tirée depuis le sol
• La fusée OBV (Orbital Boost Vehicle) est une missile de défense anti-missiles opérationnel.

D'autres types de fusée intègrent des composants de la fusée Pegasus

• La fusée Taurus, tirée du sol qui est constituée d'une Pegasus sans ses ailes et d'un missile intercontinental LGM-118A Peacekeeper.
• La fusée Minotaur 1 qui est composée des 2ème et 3ème étages de la fusée Pegasus et du premier et deuxième étage d'un missile intercontinental Minuteman II.

Caractéristiques

• Masse: 18 500 kg (Pegasus), 23 130 kg (Pegasus XL)
• Longueur: 16,9 m (Pegasus), 17,6 m (Pegasus XL)
• Diamètre: 1,27 m
• Envergure des ailes: 6,7 m
• Charge utile : 443 kg (Diamètre 1,18 m , longueur 2,13 m)

Galerie

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  Fusée JXLV avec le X-43 sous l'aile du NB-52B Balls 8

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  Taurus-Lite

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  OBV

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  Un Pegasus XL attendant d'être monté sur un Lockheed L-1011 TriStar sur la piste de Vandenberg.

Notes et références

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