Le (pour « 20 »), également désigné sous l'appellation PSLV () ou ACRV (), était un projet de navette spatiale de type corps portant étudié au début des années 1990 pour assurer la relève des équipages de la station spatiale américaine, qui était alors elle-même en cours de gestation sous l'appellation Station spatiale . Cette navette réutilisable de petite taille (environ pour de long) devait être mise en orbite par un lanceur classique et effectuer une rentrée atmosphérique en planant avant de se poser sur une piste d'atterrissage. Elle était conçue pour assurer la relève d'un équipage pouvant atteindre dix personnes, à des coûts beaucoup plus faibles que ceux de la navette spatiale américaine, et permettre à l'équipage de regagner la Terre si celle-ci était clouée au sol.

Le centre de recherche Langley de la NASA démarre à la fin des années 1980 une étude sur la conception du en s'inspirant fortement du corps portant , que les ingénieurs de l'Union soviétique ont développé et testé en vol entre 1982 et 1984. Le centre de recherche spatial américain effectue des tests en soufflerie et des simulations informatiques de comportement en vol qui valident le concept. Les universités de Caroline du Nord participent à la réalisation d'une maquette statique à l' pour étudier les aménagements destinés à l'équipage. En , le centre Langley confie à la société une étude d'un an, dont l'objectif est d'analyser en profondeur le concept et son utilisation opérationnelle. En 1993, les dirigeants politiques américains décident de coopérer avec la Russie pour développer la Station spatiale internationale, et le vaisseau Soyouz est retenu pour remplir le rôle étudié pour l' ce qui donne un coup d'arrêt au projet.

Mi-2004, la société SpaceDev décide de reprendre les travaux du sous l'appellation . La navette spatiale, dont un modèle a été testé pour la phase finale du vol en 2013, est proposée sans succès en réponse à un premier appel d'offres COTS lancé par la NASA, pour le ravitaillement de la station spatiale internationale, puis à un deuxième appel d'offres CCDev, destiné à assurer la relève des équipages de la station spatiale. Finalement la mini-navette est sélectionnée en , pour assurer six ravitaillements en fret de la station spatiale internationale entre 2019 et 2024.

Historique

Le programme soviétique Spiral

Les soviétiques lancent dans les années 1960 un grand nombre d'études de corps portant. Le programme le plus ambitieux Spiral OS 50/50 est une réponse au projet américain , qui sera arrêté en 1963. Dans le cadre de ce programme, les ingénieurs soviétiques développent en particulier une configuration qu'ils baptisent « Lapot » (terme russe désignant ), à cause de sa ressemblance avec cet appareil. Dans les années 1970, les Russes poursuivent leurs efforts et font voler le prototype à l', qui est largué pour les tests depuis un avion porteur Tupolev Tu-95. Un prototype à échelle réduite est lancé dans l'espace à quatre reprises entre 1982 et 1984. Un avion de patrouille maritime australien Orion surprend le lors de l'un de ses amerrissages et réalise de nombreuses photos qui sont rapidement diffusées..

Études aérodynamiques au centre Langley

À compter de 1983, les ingénieurs du centre de recherche Langley de la NASA réalisent des maquettes sur la base des photos du et testent celles-ci dans leurs souffleries. Le modèle s'avère très stable dans toutes les conditions de vol rencontrées, des vitesses subsoniques à , avec une charge thermique réduite durant la rentrée atmosphérique et une capacité de déport horizontal de par rapport à l'axe de descente. Des modifications sont apportées à la conception initiale pour améliorer l'aérodynamique à basse vitesse, avec l'aide des ingénieurs de la NASA qui avaient travaillé dans les années 1960 sur le corps portant ..

Conséquences de l'accident de la navette Challenger : l'ACRV

L'accident de la navette spatiale Challenger, en 1986, met en évidence la nécessité pour les astronautes de la future station spatiale de disposer d'un engin de remplacement leur permettant de retourner sur Terre en cas d'indisponibilité des navettes. Fin 1986, le centre Langley étudie le développement de l'ACRV () à partir du dessin de la mini navette soviétique . L'ACRV est conçu pour ramener un équipage de huit personnes sur Terre. Baptisé (pour « »), sans qu'il y ait de parenté avec le corps portant , la mini-navette est conçue pour que son coût de mise en œuvre soit peu élevé, avec un coefficient de sureté important et la capacité à atterrir sur des pistes d'atterrissage classiques. Sous l'appellation (PLS), Langley propose d'utiliser le nouvel engin comme moyen de transport de la relève de l'équipage complémentaire de la navette spatiale américaine.

Conception

Avec l'intérêt national croissant dans l'obtention d'un accès régulier à l'espace, de nombreux projets de transports spatiaux firent leur apparition au milieu des années 1980. L'un d'entre eux, désigné (PLS), pouvait utiliser le et un système de lancement à usage unique pour apporter un complément à la navette spatiale dans les vols habités.

Une maquette de recherches à l'échelle 1 fut construite en 1990 par les étudiants et l'université d'État et l'université A&T de Caroline du Nord, afin de déterminer la disposition des sièges, l'habitabilité, la disposition des équipements et les entrées et sorties de l'équipage. Ce modèle, d'une longueur de , fut utilisé à Langley pour définir la conception interne et externe du futur .

La mission du PLS était de transporter des hommes et de petites quantités de matériel vers et depuis l'orbite terrestre basse, un peu à la manière d'un petit taxi spatial. Même s'il ne fut jamais accepté pour être produit, le PLS était destiné à assurer le rôle de complément à la navette spatiale et fut considéré comme un apport important à la capacité de lancement de vols habités des États-Unis, et ce pour trois raisons. :

Un accès habité assuré vers l’espace À l'ère de la station spatiale , ainsi que des missions d'exploration spatiale qui lui auraient forcément été liées, il était impératif que les Américains puissent disposer d'un moyen alternatif d'emporter des hommes et du matériel en orbite, au cas où la navette se trouverait indisponible.

Une sécurité de l'équipage améliorée À l'inverse de la navette spatiale, le PLS n'aurait pas été doté de moteurs de propulsion principale ou de baie cargo. En se débarrassant des contraintes imposées par cette large soute, le PLS aurait été un petit véhicule compact, et il devenait dès lors plus facile de concevoir des procédures d'urgence permettant de récupérer l'équipage sain et sauf pendant les phases critiques du vol, à savoir le lancement et le retour sur Terre.

Des coûts d'exploitation convenables En tant que petit vaisseau conçu avec des technologies déjà disponibles, le PLS était promis à des coûts de développement plutôt faibles. La simplification des sous-systèmes, et une approche orientée des opérations effectuées au sol et en vol, auraient pu également grandement diminuer les coûts d'exploitation du PLS.

Deux concepts totalement différents furent retenus pour le PLS, qui différaient par leurs caractéristiques aérodynamiques et leurs capacités en mission :

L'approche du Johnson Space Center envisageait un véhicule en forme de cône tronqué, similaire à celle des véhicules Apollo revenant de la Lune, intégrant un système de parachutes pour revenir sur Terre ; Le Langley Research Center proposa lui un appareil à fuselage porteur, qui pouvait effectuer un atterrissage classique sur une piste en revenant de sa mission en orbite.

Développement du corps portant thumb|280px|Modèle en cire du . Dictant et influençant fortement la conception de la navette spatiale, plusieurs modèles d'appareils à fuselage porteur, parmi lesquels les Northrop M2-F2, M2-F3, HL-10, X-24A et X-24B, furent testés par des pilotes d'essai de 1966 à 1975. Les M2F2 et HL-10 furent proposés dans les années 1960 pour embarquer douze personnes vers une station spatiale, suivant le lancement d'une fusée Saturn B. Le concept du fut inspiré de ces anciens concepts, en étant toutefois également influencé par les concepts soviétiques Kosmos-1445, Kosmos-1374 (des vols BOR-4) et plus tard MiG-105. La désignation provenait de (), et faisait hommage à la longue implication de Langley dans la recherche sur les corps portants, qui avait déjà étudié le HL-10.

Un appareil à fuselage porteur aurait eu de nombreux avantages par rapport à d'autres formes disponibles. Avec des caractéristiques de portance plus importantes pendant le vol atmosphérique lors du retour sur Terre, le vaisseau spatial aurait pu disposer d'une longueur de piste plus courte, et le nombre de pistes adaptées à sa configuration de vol aurait été bien plus important. La décélération pendant la rentrée atmosphérique aurait été limitée à seulement , ce qui est faible et très largement supportable par n'importe quel être humain, même sans aucun entraînement (les manèges de fête foraine arrivent souvent à ). Cette valeur est d'autant plus intéressante pour les situations où le véhicule devrait ramener sur Terre des membres d'équipage malades, blessés ou affaiblis par un long séjour en orbite dans la station spatiale. Les atterrissages sur pistes conventionnelles auraient permis d'effectuer des atterrissages simples et précis sur de nombreux emplacements du monde entier, y compris évidemment au centre spatial Kennedy.

Missions proposées thumb|280px|De retour de la station spatiale. Initialement, l'expédition de passagers vers la station spatiale aurait été la mission principale du PLS. Pour les missions basiques vers cette station spatiale, l'équipage aurait été de 8 à ..

Une mission typique du commencerait au centre spatial Kennedy, le étant amené horizontalement dans une aire dédiée, tandis qu'un véhicule de lancement jetable serait installé verticalement dans une aire séparée. Les deux ensembles seraient assemblés sur le pas de tir et la procédure de lancement serait initiée au moment où la station spatiale passerait à la verticale de l'aire de lancement.

Après le lancement, le entrerait dans une orbite basse d'environ pour se synchroniser sur la station spatiale et se transférerait ensuite à sa hauteur, vers d'altitude. Après rendez-vous et amarrage à la station, les équipages seraient échangés et le décélérerait pour revenir sur Terre. Il atterrirait horizontalement sur une piste similaire à celle déjà employée par la navette spatiale, après une durée de mission qui pourrait être de seulement .

D'autres missions potentielles pour le PLS pourraient être le sauvetage d'astronautes en détresse, des livraisons urgentes ou prioritaires, des missions d'observation et des missions de maintenance de satellites. Pour ces missions, le concept initial du demeurerait inchangé, mais l'agencement intérieur et les sous-systèmes seraient modifiés suivant les recommandations de la mission, leur durée et le matériel nécessaire à son accomplissement.

Caractéristiques techniques

thumb|center|420px|Plan trois-vues du .

Le concept du PLS avec véhicule était adaptable à de nombreux lanceurs existants. était un lanceur existant qui aurait pu être utilisé pour des lancements de prototypes sans équipage, ou pour des vols habités à la suite de quelques modifications. Une future option de système de lancement aurait pu être le National Launch System, alors à l'étude par la NASA et l'US Air Force dans les années 1990. Le choix du système de lancement aurait été dépendant à la fois de la date des opérations initiales du PLS et des coûts de développement et de lancement de ce système.