L'Interplanetary Transport System ou ITS (en français, Système de transport interplanétaire, auparavant ) est un projet du constructeur aérospatial américain SpaceX dont l'objectif est de développer un lanceur lourd et un vaisseau spatial réutilisables permettant de déposer sur Mars un équipage d'une centaine de personnes. Selon les plans dévoilés en , le premier vol vers la planète Mars était envisagé pour 2023. Le projet, qui serait développé grâce aux bénéfices dégagés par SpaceX et la fortune personnelle de son fondateur Elon Musk, prévoit à terme l'implantation d'une colonie permanente sur Mars. En 2017, le BFR a pris la suite de l'ITS.
Contexte Mars, prochaine étape du programme spatial habité ?
Depuis que l'homme s'est posé sur la Lune en 1969 dans le cadre du programme Apollo, la planète Mars constitue pour certains la prochaine étape du programme spatial habité. Bien qu'elle soit plus éloignée du Soleil que la Terre (ensoleillement deux fois plus faible) et beaucoup plus petite que celle-ci (moitié du diamètre), Mars est la planète dont les caractéristiques sont les plus proches de celles de la Terre. Mars est aujourd'hui une planète froide, sèche et presque dépourvue d'atmosphère, mais dans un lointain passé elle a été chaude et l'eau a coulé à sa surface. Plus éloignée de la Terre que Vénus, elle se situe néanmoins à une distance permettant à un vaisseau spatial de l'atteindre en 6 à 9 mois en suivant une trajectoire économisant la consommation d'ergols. L'eau ne coule plus à la surface, mais elle est abondante dans les calottes polaires et dans les zones ombragées des cratères situés à des latitudes même très basses. Les principaux éléments chimiques nécessaires à l'établissement d'une colonie (oxygène, azote, hydrogène, carbone) sont présents soit dans l'atmosphère soit dans le sol de la planète.
Mais un projet de mission vers Mars demande des moyens financiers bien supérieurs à ceux du programme Apollo qui avait été lancé grâce à un concours de circonstances particulièrement favorables (Guerre froide, embellie économique). Un vol habité vers Mars représente un défi technique et humain sans commune mesure avec une expédition lunaire : taille des vaisseaux, système de support de vie fonctionnant en circuit fermé sur de longues durées (plusieurs centaines de jours), fiabilité des équipements qui ne peuvent être réparés ou dont la redondance ne peut être systématiquement assurée, problèmes psychologiques d'un équipage confiné dans un espace restreint dans un contexte particulièrement stressant, problèmes physiologiques découlant de l'absence de gravité sur des périodes prolongées ainsi que l'effet des rayonnements sur l'organisme.
Depuis le début des années 1960, différentes études sur le sujet ont été réalisées et ont exploré les scénarios et les solutions techniques. Plusieurs points sont particulièrement débattus : trajectoire en opposition ou en conjonction, recours à la propulsion nucléaire, taille de l'équipage, utilisation de l'aérocapture pour se freiner à l'arrivée sur Mars, méthode d'atterrissage sur Mars, production du carburant du voyage de retour in situ, nombre et tonnage des engins spatiaux à lancer. Les avant-projets les plus aboutis émanent de la NASA, forte de son rôle de pionnier et agence spatiale civile la mieux dotée, qui affine une solution lourde (Mars Design Reference Architecture) nécessitant de placer entre 850 et en orbite terrestre basse via une dizaine de lancements, mais également de groupes de passionnés regroupés dans des associations comme la Mars Society qui préconisent une solution moins coûteuse – Mars Direct – ne nécessitant que deux lancements. Tous ces scénarios reposent sur le développement de technologies clés telles que l'aérocapture, la dépose de masses élevées sur le sol martien et l'extraction des ressources à partir de l'atmosphère ou du sol martiens.
Le succès des missions robotisées sur Mars, le manque de maturité des technologies nécessaires mais surtout le coût particulièrement important d'un tel projet (plusieurs centaines de milliards US$ pour la NASA) a jusqu'à présent empêché toute concrétisation du projet martien. La contrainte budgétaire est bien illustrée par le fait que la mission de retour d'échantillons martiens (sans équipage) bien que mettant en jeu des moyens financiers bien plus modestes et par contre présentant un intérêt scientifique de premier plan, n'a pas réussi jusqu'à présent à trouver de financement. L'abandon du programme Constellation à destination de la Lune mais avec des objectifs martiens à moyen terme a sonné le glas des projets d'envoi de l'homme sur Mars qui n'est plus évoqué que comme une perspective lointaine par les agences spatiales.
Le projet martien de Elon Musk
Elon Musk est le fondateur de la société aérospatiale SpaceX (2002) qui s'est illustrée par une utilisation des fonds alloués par l'agence spatiale américaine, la NASA, pour le développement du lanceur Falcon 9 et du vaisseau destiné à ravitailler la Station spatiale internationale. Le nouveau lanceur produit à des prix particulièrement concurrentiels a bouleversé le marché des lancements de satellites. SpaceX a par ailleurs mis au point une technique de récupération du premier étage qui fonctionne sans qu'on sache en 2016 si elle pourra déboucher sur un véritable abaissement des coûts. Elon Musk est également le directeur en exercice et l'actionnaire de la société de construction de véhicules automobiles électriques Tesla Motors, rapidement devenue un leader dans son domaine. Sa fortune était évaluée en 2016 à environ 13 milliards US$.
Depuis ses débuts dans le domaine spatial en 2002, Elon Musk s'est donné comme objectif d'amener l'homme sur Mars en développant progressivement l'ensemble des technologies et des moyens nécessaires à ce programme. Une des motivations citées est de permettre à l'humanité de survivre à une catastrophe planétaire qui balaierait toute civilisation de la surface de la Terre (astéroïde de grande taille…) grâce à l'installation de colonies permanentes sur d'autres planètes telles que Mars. Un autre objectif est de donner les moyens à l'homme de poursuivre son exploration de l'univers.
Historique du projet vignette|Décollage. vignette|Retour du premier étage sur Terre. vignette|Ravitaillement en ergols du transporteur par le ravitailleur.
SpaceX a commencé le développement du moteur de fusée Raptor destiné au Transporteur Colonial Martien avant 2014. Le PDG de SpaceX, Elon Musk a dévoilé les détails de l'architecture de la mission spatiale au Congrès international d'astronautique qui a eu lieu du 26 au . Musk a déclaré en , qu’un premier vol sans pilote du MCT à destination de Mars est prévu dès 2022, et le premier MCT habité partira en 2024.
En 2007, Elon Musk a fait part de son objectif de rendre l'exploration et la colonisation de Mars possible. Il a déclaré dans une interview en 2011 qu'il espérait envoyer des humains à la surface de Mars dans les 10 - 20 prochaines années. Fin 2012, Musk a déclaré envisager une colonisation de Mars par des dizaines de milliers de colons arrivant à partir du milieu des années 2020.
En , Musk a déclaré son intention de construire un deuxième système de fusée réutilisable aux capacités bien supérieures aux Falcon 9 et Falcon Heavy Ce nouveau véhicule sera « une évolution du Falcon 9 de SpaceX [...] en beaucoup plus grand ». Mais Musk a indiqué que SpaceX ne ferait pas de déclaration publique à ce sujet jusqu'en 2013. En , Musk a déclaré qu'il avait l'intention de retarder l’introduction en bourse de SpaceX jusqu'à ce que le « Transporteur Colonial Martien vole régulièrement ».
En , Musk a déclaré que le Transporteur Colonial Martien serait « 100 fois plus grand qu'un SUV » et capable d’emmener 100 personnes à la fois vers Mars. Le chef du développement du moteur Raptor, Tom Mueller, a déclaré que SpaceX utiliserait neuf moteurs Raptor par fusée, suivant une configuration similaire à l'utilisation des neuf moteurs Merlin sur les Falcons 9. Selon lui, le MCT sera capable de « mettre plus de de fret sur Mars » par vol. Début 2014, une estimation de la taille de la fusée de lancement du MCT montrait qu’elle devrait posséder un diamètre d’au moins , soit près de trois fois le diamètre et plus de sept fois la section transversale d’un Falcon 9.
Les premiers plans du véhicule de lancement du MCT rendus publics en consistaient en un ou trois lanceurs d’un diamètre de () comparable à la Saturn V. À l'époque, il était envisagé d’utiliser neuf moteurs Raptor LOX / méthane par propulseur. La possibilité d'éliminer la version trois propulseurs pour un unique lanceur mais de plus grand diamètre (de 12,5 à ) a été évoquée fin 2014 puis confirmée par Elon Musk début 2015.
En , des sources médiatiques ont spéculé qu’un vol test initial du véhicule de lancement super lourd pourrait se produire dès 2020, et ce, dans le but de tester les moteurs dans des conditions de vol orbital.
En , Musk déclarait espérer rendre publics les détails de la « toute nouvelle architecture » pour le système de transport vers Mars dès la fin 2015, mais ces plans ont dû être changés et en , Musk indiquait que l'architecture des missions martiennes et la prochaine génération de fusées et d'engins spatiaux SpaceX serait rendues publiques lors de la conférence du Congrès international d'astronautique, qui est prévu pour http://www.iac2016.org/ , accessed 28 January 2016..
En , Elon Musk déclare vouloir faire atterrir sur Mars une capsule Dragon en 2018 et commencer alors un programme intensif prévoyant d'envoyer des vaisseaux à destination de Mars tous les deux ans quand la Terre et Mars entrent en opposition. Cette séquence devait aboutir par une mission habitée qui devait toucher le sol de la planète rouge en 2025. Début , Musk décide de changer le nom du MCT car le système est maintenant prévu pour être capable d'aller bien au-delà de Mars. Ainsi, la nouvelle dénomination ne mentionne plus Mars mais désigne le projet en tant que Système de Transport Interplanétaire (de l’anglais (ITS)).
Architecture retenue
Pour amener sur Mars , quatre principes architecturaux sont retenus : tous les engins spatiaux sont complètement réutilisables ce qui permet d'abaisser leur cout (le premier étage est conçu pour voler ) ; le transporteur martien qui amène les astronautes sur Mars est ravitaillé en ergols alors qu'il se trouve sur une orbite terrestre basse avant son transit vers Mars ; les ergols utilisés par les moteurs sont de l'oxygène et du méthane qui peuvent tous deux être extraits de l'atmosphère et du sol de Mars avec des techniques de type ISRU ; le transporteur peut ainsi faire le plein d'ergols à la surface de Mars pour redécoller et regagner la Terre dans le but d'être réutilisé.
Caractéristiques techniques du lanceur
Le lanceur a une masse de tonnes soit environ 3 fois celle de la fusée géante Saturn V utilisée pour les missions habitées du programme Apollo. Haut de (Saturn V ; ), il comprend deux étages tous deux réutilisables. La structure du lanceur est réalisée en fibre de carbone pour réduire la masse. Les ergols à l'état gazeux sont utilisés pour pressuriser les réservoirs (pressurisation autogène), ce qui permet de se passer de réservoirs d'hélium à l'origine de la perte de deux lanceurs Falcon 9. Ces ergols gazéifiés sont également utilisés pour les moteurs de contrôle d'attitude.