Le système aérospatial MAKS (en , pour « », signifiant « Système aérospatial multi-usages/polyvalent ») était un projet soviétique d'engin spatial à deux étages lancé depuis un avion, dont le développement débuta en 1988 mais fut annulé en 1991.
Le but principal du projet était de diviser par dix.. le coût de la mise en orbite d'une charge utile d'une masse de sept tonnes, en effectuant des lancements à l'aide d'un très gros porteur et en limitant l'emploi d'éléments non-réutilisables, comme l'avaient fait les Américains avec leur programme de navette spatiale. L'autre intérêt du projet était de permettre aux Soviétiques de lancer des engins spatiaux depuis pratiquement n'importe-quel point du globe, l'Antonov se comportant comme une rampe de lancement mobile. Il devenait alors possible de lancer des satellites depuis l'équateur sans pour autant disposer de base spatiale proche de l'équateurContrairement à l'Agence spatiale européenne, l'Union soviétique ne disposent pas de pas de tir proche de l'équateur, ce qui est un désavantage notable pour les lancements de charges utiles vers l'orbite géostationnaire..
Trois variantes du projet furent proposées, avec un premier vol prévu aux environs de 2008, mais l'URSS s'effondra avant qu'il n'ait pu aboutir. Sa phase expérimentale constitue toutefois à ce jour la seule mise en œuvre effective d'un moteur à triergol. La conception de la navette spatiale soviétique Bourane, qui réalisa son unique vol le , fut également liée au projet.
Conception et développement
Premières esquisses vignette|redresse=1.25|L'avion spatial du projet Spiral, dont les idées furent en partie reprises pour la conception du projet MAKS. vignette|redresse=1.25|La navette Bourane sur son Antonov An-225, au salon du Bourget de 1989. Réalisé par le constructeur soviétique , le développement du projet MAKS démarra dès le début des années 1980 sous la direction de , se basant sur les enseignements techniques tirés des programmes Spiral. (), BOR () et même Bourane (qui n'avait pas encore volé).. D'une technologie très particulière, Il fut présenté pour la première fois au public à la fin des années 1980.
Entre 1976 et 1981, il fut noté que le lancement de l'avion Spiral depuis un gros avion de transport était réalisable et aurait un coût bien plus faible que l'ancienne solution envisagée, qui faisait appel à un avion lanceur supersonique... Les concepteurs remarquèrent ensuite qu'un avion spatial aux dimensions réduites offrirait de nombreux avantages par rapport à la navette spatiale Bourane, alors en cours de développement. Parmi ces avantages, le système offrait des temps de mise en œuvre et de maintenance réduits, une flexibilité de missions plus importante et une plus large gamme d'orbites exploitables. Il devait permettre de lancer des charges utiles en orbite, travailler sur des satellites déjà en orbite, et renvoyer des charges utiles vers la Terre.
Sur plusieurs points, le concept MAKS était considéré comme bien supérieur aux concepts désignés « » et « Bizan », la conception de type SSTO permettant de larguer le réservoir d'ergols dans l'océan à l'opposé du lieu de lancement, alors que pour le , les lancements n'étaient possibles que depuis des emplacements permettant aux premiers étages de retomber plus loin .. De plus, le MAKS était plus réutilisable que le Bizan, car tous les moteurs employés étaient récupérés, seul le réservoir externe étant détruit après la mission (comme pour la navette spatiale américaine).. Enfin, la disponibilité de l'avion de transport permettait de concevoir un avion spatial aux dimensions supérieures.
La première esquisse du projet MAKS faisait appel à trois moteurs-fusées , brûlant un mélange cryogénique d'oxygène et d'hydrogène liquide et développant une poussée unitaire d'environ dans le vide .. D'une masse au lancement de , il devait permettre la mise en orbite basse d'une charge utile de . En cours de conception, le moteur triergols (en ) fut choisi pour remplacer le . La densité plus élevée des ergols qu'il utilisait permettait de réduire la taille et la masse du réservoir externe, ce qui permettait de porter la masse maximale de la charge utile à .
Des études indiquèrent que l'angle optimal de lancement pour le MAKS était de , mais pour atteindre un tel angle d'incidence avec un avion aussi imposant que l', il fallait lui ajouter un moteur-fusée, une idée difficilement acceptable pour les concepteurs car elle aurait en outre pénalisé la masse brute de l'avion spatial MAKS. Une disposition et une géométrie du réservoir et de l'orbiteur furent finalement trouvées et permettaient d'obtenir de bonnes conditions de largage sans nécessiter l'ajout de moteur-fusée sur l'avion porteur Antonov. D'autres modifications furent appliquées au réservoir externe, car la disposition initiale des réservoirs d'ergols à l'intérieur de ce dernier appliquait des contraintes structurelles indésirables à l'avion porteur et compliquait les opérations de séparation entre celui-ci et l'orbiteur. Le résultat final fut une configuration dans laquelle l'avion spatial était légèrement cabré et « poussait » son réservoir externe jusqu'en orbite. Cette solution retenue offrait le meilleur compromis entre masse et résistance structurelle, rendait efficace la séparation entre l'avion porteur et l'orbiteur, puis permettait aussi l'installation de sièges éjectables pour l'équipage de l'avion spatial pour faire face aux situations d'urgence les plus catastrophiques.
Solution technique retenue Réalisées par Molniya et , les études préliminaires du projet MAKS, comprenant , furent achevées en 1988. Dans ce projet, l'avion porteur Antonov , qui servait également d'avion de transport « normal », avait la particularité de servir de rampe de lancement mobile pour le vaisseau spatial, remplissant alors le rôle normalement attribué à un premier étage sur une fusée classique. Le vaisseau pouvait ainsi être tiré depuis l'Antonov à une altitude de , une vitesse initiale de et avec une poussée de . La partie jouant le rôle d'un deuxième étage fut par contre déclinée en trois versions : : (en , pour « », signifiant « avion orbital avec pilote »). Version de base, dotée d'un orbiteur (avion spatial) habité, doté de moteurs-fusées, et d'un réservoir externe jetable (comme celui de la navette américaine). L'image de l'infobox représente cette version, qui est d'ailleurs la configuration la plus proche de celle de l'avion du projet Spiral : Cette version disposait également de trois sous-versions : , pour l'approvisionnement et la maintenance des stations spatiales, ainsi que la réalisation d'opérations de sauvetage. Cette version est surtout destinée à ravitailler en vivres et matériel la partie habitable d'une station spatiale. Elle disposait d'une écoutille et d'un système d'amarrage, ainsi que d'une deuxième cabine pressurisée à l'emplacement de la soute, permettant d'accueillir des cosmonautes supplémentaires ; , également pour l'approvisionnement et la maintenance des stations spatiales, mais plus particulièrement pour les modules situés à l'extérieur, tels les panneaux solaires, les batteries, ou dans certains cas le carburant, installé dans une soute non-pressurisée ; (en , pour « », signifiant « avion orbital sans pilote »), similaire à la version , mais à la charge utile légèrement accrue et dotée d'un système d'atterrissage automatique Il est conçu pour les missions nécessitant une charge utile légèrement accrue ou des missions à plus haute altitude et sur une durée plus importante.. : (en , pour « », signifiant « lourd »). Version de transport sans équipage, à la charge utile bien plus importante, utilisant toujours le réservoir externe, mais dont l'avion orbital était remplacé par un étage de fusée classique et jetable, consistant en un conteneur de charge utile embarquant des moteurs-fusées à ergols cryogéniques.. : (en , pour « », signifiant « réutilisable »). Version de transport sans équipage. Ultime version du projet MAKS, elle était dépourvue de réservoir externe et dotée d'un orbiteur contenant tous les réservoirs d'ergols nécessaires à l'ascension en orbite, ce qui devait le rendre entièrement réutilisable. ;
Dans les versions avec avion orbital ( et ), la charge utile placée en orbite terrestre basse devait être de . Si l'ensemble lancé par l'Antonov était un étage de fusée classique à usage unique (), la charge utile passait à en orbite basse, ou en orbite géostationnaire.. Au décollage, toutes versions confondues, l'ensemble des éléments constituant le deuxième étage du système MAKS avaient une masse de . En comptant l'avion porteur, la masse au décollage de l'ensemble MAKS au complet s'élevait à . Seuls les avions étaient réutilisables ; le réservoir externe, lorsqu'il était présent, était à usage unique.
L'objectif principal du projet MAKS était le placement de marchandises et d'équipages en orbite, y compris à destination des stations spatiales. De par la nature du lanceur et son principe de fonctionnement, le système pouvait également être employé pour des situations d'urgence sur différentes orbites, pour le sauvetage d'équipages ou de matériel, pour la réparation d'un module habitable endommagé, diverses expériences scientifiques, des missions de renseignement militaire, ou la surveillance de l'environnement lors de catastrophes naturelles.
Un avantage important de ce mode de lancement aérien était l'absence de nécessité d'une base de lancement. L'avion porteur et sa charge utile « spatiale » pouvaient décoller depuis des aérodromes conventionnels , nécessitant simplement la présence de matériel de soutien technique et de remplissage en carburant des divers composants du MAKS... L'autre avantage du système MAKS était l'emploi d'ergols relativement peu polluants, y-compris pour son moteur triergols multimodes (en ), qui n'employait qu'un mélange de /hydrogène liquide et d'oxygène liquide.
Le développement du projet fut autorisé mais annulé en 1991, alors que des maquettes de l'orbiteur et du réservoir externe avaient déjà été achevées. Un moteur expérimental d'environ de poussée et utilisant fut testé, démontrant au cours de son bon fonctionnement dans ses deux modes et une transition en douceur entre eux. Devant les promesses du programme, en particulier une réduction des coûts de mise en orbite par un facteur de dix, les concepteurs du projet MAKS espéraient toujours trouver des fonds pour son développement. Si cela avait été rendu possible, il aurait dû voler dès l'année 1998.
Le , ultime proposition du projet initial En 1993 et 1994, sur demande de l'Agence spatiale européenne (ESA), Bristish Aerospace, Molniya, Antonov et le TsAGI réalisèrent la conception d'un démonstrateur d'avion spatial, sous le nom de projet RADEM.. Celui-ci, également désigné (en , pour « », signifiant démonstrateur »), était une version sans pilote et à échelle réduite de l'avion MAKS initial, devant utiliser un moteur-fusée existant : un unique , brûlant un mélange classique d'oxygène liquide et de . Lancé depuis l', le devait atteindre une altitude de et une vitesse comprise entre et ..
L'avion expérimental ES (en , pour « », signifiant « avion expérimental ») aurait eu une masse au lancement de , dont d'ergols. Il aurait volé à vitesse hypersonique sur une distance de , puis serait revenu se poser automatiquement sur sa base de lancement. Il fut proposé en trois versions : La première avait pour objectif de tester les algorithmes de vol, les matériaux et la réutilisabilité des moteurs des projets et I-HOTOL . . L'avion orbital avait une longueur de et une envergure de . La deuxième version était similaire mais modifiée pour des essais de statoréacteurs à combustion supersonique, aussi désigné « scramjets ».