Le (), abrégé SLS, est un lanceur spatial super-lourd américain développé par la NASA depuis 2011 et dont le premier vol a lieu le . Le SLS joue un rôle central dans le programme Artemis dont l'objectif est, après le programme Apollo, d'envoyer à nouveau des équipages à la surface de la Lune, puis de préparer les futures missions habitées vers Mars. Cette fusée sera chargée de placer le vaisseau Orion transportant l'équipage sur une trajectoire à destination de la Lune.
Pour placer en orbite lunaire un vaisseau avec équipage d'une masse de près de , il faut disposer d'un lanceur beaucoup plus puissant que ceux actuellement disponibles. Le lanceur du programme Apollo, d'une capacité de en orbite lunaire, n'est plus produit depuis la fin de ce programme au début des années 1970. L'architecture du lanceur SLS, similaire à celle de l' abandonné après l'arrêt du programme Constellation en 2010, reprend en les adaptant des composants utilisés par la navette spatiale américaine (propulseurs d'appoint, moteurs-fusées SSME/RS-25) et dans sa version l'étage supérieur du lanceur . Plusieurs versions sont envisagées (, 1B et 2), d'une capacité de mise en orbite terrestre basse s'échelonnant entre et . La version , pouvant lancer vers la Lune, est caractérisée par son deuxième étage ICPS, propulsé par un unique moteur RL-10 B2, tandis que la version Bloc 1B, d'une capacité de vers la Lune, utilise le deuxième étage plus puissant EUS, propulsé par quatre moteurs RL-10 C3. Cette seconde version doit permettre l'assemblage de la station Gateway en orbite autour de la Lune. Une version , plus puissante et utilisant de nouveaux propulseurs d'appoint, est également envisagée.
Le développement de la fusée SLS est lancé en 2011 à la demande du Congrès américain alors que la NASA n'a exprimé aucun besoin précis. Le coût initial du projet est alors évalué à et un premier vol est prévu en 2017. Les glissements de ce calendrier, les importants dépassements budgétaires qui touchent également l'adaptation des installations de lancement du complexe de lancement 39 en Floride, ainsi que le développement de lanceurs commerciaux de forte puissance remettent en question la nécessité d'un lanceur dont le coût unitaire de production atteint de US$. Malgré tout, sous la pression du Congrès, le projet se poursuit et le lanceur est appelé à jouer un rôle central dans le programme Artemis.
Contexte
Retour des projets lunaires et du lanceur lourd vignette|redresse=0.8|Les lanceurs et du programme Constellation.
En 2004, le président George W. Bush annonce les objectifs à long terme qu'il souhaite assigner au programme spatial habité américain alors que l'accident de la navette spatiale Columbia vient de clouer au sol la flotte de ces engins vieillissants et que le sort de la Station spatiale internationale, dont l'achèvement approche, est en suspens. Le projet présidentiel veut replacer l'Homme au cœur de l'exploration spatiale : le retour d'astronautes sur la Lune est programmé avant 2020 pour une série de missions destinées à préparer une éventuelle présence permanente de l'homme sur le sol lunaire et mettre au point le matériel nécessaire à de futures missions habitées vers Mars fixées à une échéance beaucoup plus lointaine... Cette fois-ci, l'opinion comme le Congrès sont favorables au projet : le programme Constellation est alors mis sur pied par la NASA pour répondre aux attentes présidentielles. Il prévoit la construction de manière similaire au programme Apollo de deux vaisseaux habités ainsi que de deux types de lanceurs .. La NASA utilise, en les adaptant, des moteurs-fusées développés pour la fusée , les propulseurs à poudre de la navette spatiale, ainsi que de nombreuses installations au sol remontant à l'époque du programme Apollo. Mais le programme prend du retard et se heurte à un problème de financement qui, selon les plans initiaux, doit s'effectuer sans augmentation substantielle du budget global de la NASA.. Début , le président Obama annonce l'annulation du programme Constellation qui est confirmée par la suite...
Abandon du programme Constellation et du lanceur lourd
À la suite de son investiture, le président américain Barack Obama fait expertiser le programme Constellation par la commission Augustine, créée à cet effet le . Celle-ci conclut qu'il manque trois milliards de dollars par an pour atteindre les objectifs fixés, mais confirme l'intérêt d'une seconde exploration humaine de la Lune comme étape intermédiaire avant une mission habitée vers Mars.. Début , s'appuyant sur ce rapport, le président Barack Obama annonce l'annulation du programme Constellation. Trois motifs sont mis en avant : un budget en dépassement, le retard pris sur les échéances et l'absence d'innovations intégrées dans le projet... Cette décision donne un coup d'arrêt au développement du lanceur lourd dont l'architecture devait reprendre plusieurs composants développés pour la navette spatiale et qui était conçu pour placer en orbite basse (le lanceur ne pouvait placer que .). Les éléments repris sont le propulseur d'appoint à poudre de la navette spatiale américaine allongé par ajout d'un cinquième segment, le premier étage qui utilise la structure du réservoir externe de la navette spatiale américaine avec un diamètre passant de 8,4 à de diamètre propulsé par six moteurs RS-68B utilisés pour la fusée . Le deuxième étage EDS utilise, comme le premier étage, de l'oxygène et de l'hydrogène liquides. Il est propulsé par un moteur unique J-2X, dérivé du moteur J-2 du deuxième étage des lanceurs et ..
Renaissance du programme lunaire habité : le programme Artemis
Un lanceur lourd développé sous la pression des élus politiques
La décision du président Obama s'accompagne d'un moratoire de cinq ans sur les développements du lanceur lourd entrepris par la NASA. Un budget de de dollars est toutefois alloué à la NASA pour mettre au point des technologies permettant d'abaisser le coût des systèmes de propulsion. En conséquence, le projet de budget 2011 soumis par la Maison-Blanche au vote du Congrès américain ne prévoit plus aucune ligne budgétaire pour le développement d'un lanceur lourd. Mais l'annulation du programme Constellation, conjuguée avec le retrait programmé de la navette spatiale, annonce une forte baisse de la charge de travail pour les industriels et les établissements de la NASA particulièrement impliqués dans le programme spatial habité et concentrés dans les États du Sud des États-Unis : le centre de vol spatial Marshall dans l'Alabama, le centre spatial Johnson au Texas, le Stennis Space Center dans le Mississippi et le Centre d'assemblage de Michoud en Louisiane. Mettant en avant ce motif, la Chambre des représentants et le Sénat votent avec une large majorité début 2010 un budget de la NASA 2011 amendé imposant le développement d'un lanceur lourd HLV (). Selon les souhaits de ces élus, une première version capable de placer en orbite basse doit voler dès et prendre le relais de la navette spatiale américaine. La fusée doit constituer une solution de secours pour le programme spatial habité américain au cas où la réalisation des lanceurs commerciaux financés par la NASA pour desservir la Station spatiale internationale dans le cadre du même budget n'aboutissait pas. La réalisation du lanceur lourd est associée à la poursuite du développement du vaisseau Orion (ou , MPCV). Les élus demandent également qu'une deuxième version capable de placer en orbite basse soit développée... L’origine principalement politique du Space Launch System lui vaut le surnom de , qui souligne que le lanceur doit son existence davantage à la création d’emplois dans certains districts politiquement clés du Congrès qu'à la volonté de faire avancer l’exploration de l’espace..
Sélection d'une architecture réutilisant les composants de la navette spatiale
Pour répondre aux attentes des représentants et des sénateurs américains, la NASA lance une étude destinée à définir les caractéristiques du lanceur lourd demandé. Plusieurs architectures sont évaluées.. : deux des versions étudiées comportent un premier étage propulsé par des moteurs brûlant un mélange kérosène/oxygène ; la version retenue est celle qui a recours de la manière la plus systématique à des composants de la navette spatiale (architecture shuttle derived ou SD) : réservoir central, propulseurs d'appoint (toutefois prolongés par un nouveau segment), cinq moteurs de la navette SSME/RS-25, plus performants que le RS-68 utilisé par l'. Cette architecture était préconisée bien avant l'annulation du programme Constellation et du lanceur lourd par un groupe d'ingénieurs de la NASA et de passionnés sous l'appellation Direct (Jupiter). Cette configuration sans deuxième étage, baptisée , doit permettre de placer en orbite basse et doit effectuer son premier vol en 2019. La version se différencie de la précédente par l'ajout d'un deuxième étage, qui doit être propulsé par un unique moteur RS-25 pouvant être rallumé. Elle doit pouvoir placer en orbite basse et être disponible en 2022. Une version est prévue pour utiliser des propulseurs d'appoint dont l'enveloppe est en matériau composite (à la place de l'acier), ce qui permettrait de porter la capacité en orbite basse à et d'effectuer un premier vol en 2026.
Lancement officiel du développement du SLS
Le développement du lanceur, baptisé Space Launch System, est rendu officiel par l'administrateur de la NASA Charles F. Bolden le . L'architecture de la version a été modifiée par ajout d'un étage ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) directement dérivé de l'étage supérieur de la fusée . Le premier vol est programmé en . Le Sénat a, entre-temps, imposé que la version ne soit utilisée que pour les deux premiers vols et que des propulseurs d'appoint améliorés (propulsion liquide ou solide) soient mis en œuvre sur les vols suivants. L'étage supérieur pourrait être l'ICPS ( en orbite basse) ou un étage plus puissant (CPS) qui permettrait de placer jusqu'à en orbite basse. Cette version, baptisée , doit voler à compter de 2023. Le développement du lanceur, du vaisseau Orion et des équipements au sol se monte à , dont pour le lanceur..
Développement du lanceur vignette|Cet exemplaire du réservoir d'hydrogène du premier étage assemblé avec la section inférieure (contenant le système de fixation des moteurs-fusées) et l'inter-réservoirs doit servir à des tests de structure. vignette|redresse=2|Schéma du SLS Block 1. Vaisseau Orion : 1 Module de l'équipage - 2 Module de service - 3 Adaptateur du vaisseau - 4 Tour de sauvetage - 5 Panneaux encapsulant le module de service - 6 Adaptateur vaisseau Orion. Étage ICPS 7 : Étage ICPS - 8 Adaptateur LVA. Propulseurs d'appoint (x 2) : 11 Segment avant - 12 Segment centre supérieur - 13 Segment centre - 15 Segment centre inférieur - 16 Segment arrière - 17 Section de propulsion - 18 Jupe arrière - 20 Avionique avant - 22 Anneau de fixation au premier étage - 24 Tuyère. Premier étage : 9 Jupe avant - 10 Réservoir d'oxygène - 19 Jupe inter-réservoirs - 21 Réservoir d'hydrogène - 23 Moteur-fusée RS-25 (x4).
Début de la construction