Boeing X-37

Historique

Au cours des années 1990, la NASA travaille sur plusieurs études de lanceurs pour remplacer ses navettes spatiales. Parmi ces projets, elle commence le développement d'un démonstrateur de navette en 1998. L’appareil, guidé à distance, doit permettre de valider de nouvelles technologies susceptibles de profiter au transport spatial, comme la conception des réservoirs d’ergols, le bouclier thermique, l'avionique et certains aspects structurels. En décembre, c’est la société Boeing qui est sélectionnée pour concevoir le X-37, qu'elle propose de développer à partir du dessin du X-40A prévu pour l’USAF. Le coût du programme, estimé à 173 millions de dollars US, est partagé à part égale entre la NASA et Boeing. Au cours des quatre années suivantes, la NASA augmente sa participation de 24 millions de dollars, alors que de son côté l’USAF apporte 16 millions de dollars pour financer l’ajout de panneaux solaires et d’un système de contrôle d’attitude requis pour une utilisation militaire.

Après les Lockheed-Martin X-33 et Orbital Sciences X-34, le X-37 est le troisième démonstrateur d’un véhicule spatial développé par la NASA, mais à la différence des premiers, il pourra être lancé en orbite et effectuer ensuite une rentrée atmosphérique.

La configuration est identique à celle du X-40A, dont il est une copie à l'échelle de 120%. Sa structure, constituée de panneaux en composite plus léger que l'aluminium qu'il remplace, est isolée de l'extérieur par un bouclier thermique. Ce dernier utilise des tuiles en céramique pour les parties les plus exposées, en particulier pour protéger la partie ventrale. Le bord d’attaque des ailes est désormais protégé par des tuiles en composites résistants à l’oxydation qui attaque les surfaces durant la rentrée atmosphérique. Les parties moins exposées sont protégées par des revêtements thermiques, à la fois plus performants, et générant moins de traînée que ceux utilisés précédemment sur la navette.

Son fuselage est de section semi-circulaire, avec un nez arrondi. Les ailes sont en position basse. La disposition des deux dérives en "V", qui permettent de contrôler la profondeur et la direction, libèrent de la place pour l’aérofrein utilisé au moment de l'atterrissage. Les commandes de vol sont électromécaniques. Le propulseur est un moteur-fusée AR-2/3 de Rocketdyne fonctionnant grâce à du peroxyde d'azote et de l'hydrazine, au lieu du peroxyde d'hydrogène et du JP-8 prévus initialement. Comme on le verra par la suite, le X-37B de la 4e mission est équipé pour la première fois d'un propulseur à effet Hall, permettant de réduire la consommation et le coût. Les piles à combustible utilisées par la navette spatiale américaine sont remplacées par des panneaux solaires déployés en orbite depuis la soute cargo et qui permettent d’accroître la durée des missions en orbite en rechargeant les accumulateurs. La soute, dont l’ouverture mesure environ 1,2 x 2,13 mètres, est fermée par deux portes disposées de la même façon que sur la navette spatiale.

Il est conçu pour se placer en orbite basse et effectuer des manœuvres orbitales comprises entre 230 et 1’064 km d'altitude. La rentrée atmosphérique s'effectue en position cabrée à 40,0° comme pour la navette spatiale américaine, la descente se fait ensuite avec une pente de 20,0° en volant à 400 km/h. L’atterrissage s’effectue de manière automatique sur une piste d'atterrissage classique.
Pour son premier vol en orbite, prévu initialement en 2002, le X-37 doit être lancé par la navette spatiale américaine. Par conséquent la largeur de la soute de cette dernière conditionne l'envergure maximum des ailes. Mais par la suite, il est décidé d’utiliser un lanceur Delta IV ou Atlas V. Pour ne pas perturber l'aérodynamisme du lanceur, une coiffe de 5 mètres de diamètre recouvre la navette au lancement.

En novembre 2002, Boeing signe un nouveau contrat de 301 millions de dollars pour la construction de deux prototypes. Le X-37 ALTV (Approach and Landing Test Vehicle) doit valider les phases de vol atmosphérique et l'atterrissage, y compris les tests de stabilité aérodynamique, l'intégrité structurelle et les opérations de contrôle depuis le sol. Le X-37 OTV (Orbital Test Vehicle) devra ensuite valider les phases de lancement, les opérations en orbite, la rentrée atmosphérique et également l'atterrissage. Il doit également permettre de tester l'avionique, le fonctionnement du bouclier thermique et son éventuelle réutilisation. Le premier test du véhicule ALTV est programmé pour 2004, tandis que le vol orbital doit avoir lieu au plus tôt en 2006.

En 2004, Le lancement par la NASA du programme Constellation en 2004 oblige l’agence spatiale américaine à modifier ses priorités. Par conséquent, en septembre le projet X-37 est transféré à la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), puis à l’USAF (Air Force's Rapid Capabilities Office) en 2006. Devenu la première navette spatiale militaire développée par les États-Unis depuis l’annulation du projet X-20 Dyna-Soar, il subit quelques modifications avant d’être renommé X-37B. Ce programme devient alors un projet classé confidentiel et peu d’informations sont publiées.

Selon les spécialistes, dont un grand nombre s’interroge sur l’utilité de cette plateforme pour l’USAF, le X-37B pourrait néanmoins remplir certaines missions spécifiques. Il pourrait par exemple servir de plateforme en orbite pour des capteurs de reconnaissance et d'écoute militaire ou déployer de petits satellites de reconnaissance pour répondre à une situation de crise. Il est également possible que le X-37 soit évalué sur ses capacités à réparer des satellites en orbite tombés en panne, effectuer des maintenances, les réapprovisionner en ergols ou les ramener sur terre. Des missions d’inspection et de neutralisation de satellites hostiles pourraient également être envisagées, mais le X-37B est très visible et son approche serait facilement détectable par ce type de satellite.

Alors que les premiers essais d’atterrissage en mode automatique ont été effectués en 2001 avec le X-40A, les tests d’atterrissage du X-37B sont confiés à la société Scaled Composites et à son avion White Knight. Après plusieurs vols captifs effectués en 2005, le X-37B est lâché le 7 avril 2006, il est malheureusement légèrement endommagé durant l'atterrissage. Les vols suivants permettent de qualifier le X-37B.

Par la suite, plusieurs lancements sont effectués.
Le premier lancement (OTV-1) prévu pour 2008 est finalement effectué le 22 avril 2010, depuis Cap Canaveral. Le X-37B est mis en orbite basse par un lanceur Atlas V 501, puis se place en orbite à 450km. Il relève et abaisse plusieurs fois son orbite en utilisant ses moteurs, avant d’effectuer sa rentrée atmosphérique en mode automatique le 3 décembre 2010. Il se pose sur la piste de la base de lancement de Vandenberg après avoir séjourné dans l'espace durant 225 jours. L’USAF ne donne aucune information précise sur la nature de cette mission, mais elle indique que des senseurs, des sous-systèmes, des composants et différentes technologies mis en œuvre à bord ont été testés.

Le second lancement (OTV-2) est effectué le 5 mars 2011 à l’aide d’une Atlas V. Encore une fois, l’objectif de la mission reste secret et il n’est officiellement question que d’essais de nouvelles technologies spatiales. Le X-37B se pose le 16 juin 2012 après 469 jours dans l’espace.

Le troisième lancement a lieu le 11 décembre 2012, également par une Atlas V. C’est le X-37B utilisé durant l’OTV-1 qui est réutilisé pour la première fois. Il atterrit à Vandenberg le 17 octobre 2014 après 674 jours de mission.

La quatrième mission (OTV-4), qui débute le 20 mai 2015, permet de tester le propulseur à effet Hall XR-5A de Aerojet Rocketdyne dans le vide spatial sur une longue période d'utilisation en vue de son installation à bord des satellites de l’USAF. Une seconde expérience embarquée, désignée METIS (Materials Exposure and Technology Innovation in Space) et fournie par la NASA, a pour objectif de tester le comportement d’une centaine d’échantillons de matériaux différents exposés dans le vide spatial, alors qu’une expérience similaire avec 4’000 types de matériaux est en cours au même moment à bord de la Station spatiale internationale. Le X-37B se pose le 7 mai 2017 sur la piste du centre spatial Kennedy après un séjour de 717 jours et 20 heures dans l'espace.

L’OTV-5 débute le 7 septembre 2017, lancé par un lanceur Falcon 9 de SpaceX. Le X-37 se pose le 27 octobre 2019, au centre spatial Kennedy, après 780 jours en orbite.

Une sixième mission est prévue pour 2020.

Pays utilisateur

• États-Unis : USAF
  • Boeing X-37B (2 exemplaires)

Versions

• Boeing X-37A : (ALTV) Première version de la NASA utilisée dans les essais de descente en vol plané en 2005 et 2006.
• Boeing X-37B : Version modifiée pour l’USAF, deux exemplaires construits et utilisés pour de multiples missions orbitales.
• Boeing X-37C : Projet d'une version de plus grande taille du X-37B dont l’étude est annoncée en 2011, capable de transporter jusqu'à six astronautes à l'intérieur d'un compartiment sous pression logé dans la soute.