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L'armée américaine ajuste le lancement du GPS pour permettre l'atterrissage du booster SpaceX – Spaceflight Now

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Le troisième satellite de la série GPS 3 de l'armée américaine, désigné SV03, est prêt à être encapsulé à l'intérieur du carénage de la charge utile de sa fusée Falcon 9 construite par SpaceX. Crédits: SpaceX

SpaceX se prépare au décollage mardi de sa première mission pour l'US Space Force, un lancement de Cap Canaveral qui déploiera un nouveau satellite de navigation GPS utilisant un profil remanié pour permettre au premier étage de la fusée Falcon 9 de réserver suffisamment de propulseur pour atterrir sur SpaceX. navire drone dans l'océan Atlantique.

Selon Walter Lauderdale, directeur de mission pour le lancement du GPS SV03 depuis l'espace, l'ajustement du profil de lancement pour rendre possible l'atterrissage du booster Falcon 9 a permis d'économiser «plusieurs millions de dollars» pour l'armée par rapport au contrat de lancement SpaceX initial de 96,5 millions de dollars. Centre des systèmes spatiaux et des missiles de la Force.

Le troisième satellite de navigation GPS de la série 3 de l'US Space Force est prévu pour le décollage de la rampe de lancement du Complexe 40 de Cap Canaveral lors d'une ouverture de 15 minutes à 15 h 55. EDT (1955 GMT) mardi. Il y a 60% de chances de temps favorable, selon une prévision publiée par le 45e Escadron météorologique de la Force spatiale.

Construit par Lockheed Martin, le vaisseau spatial rejoindra deux précédents satellites GPS 3 lancés par SpaceX en 2018 et par United Launch Alliance l'année dernière.

La mission de mardi est la première de SpaceX pour la Force spatiale depuis la création de la nouvelle branche militaire en décembre.

"Il s'agit de notre premier lancement de l'US Space Force, et nous en sommes très enthousiastes et nous espérons que ce sera le premier de plusieurs de ces lancements à l'avenir", a déclaré Lee Rosen, vice-président des opérations client et de l'intégration de SpaceX.

Au cours d'une séquence de lancement de près de 90 minutes, la fusée Falcon 9 de SpaceX se dirige vers le nord-est de Cap Canaveral et propulse le vaisseau GPS 3 SV03 de 9 505 livres (4 311 kilogrammes) sur une orbite de transfert elliptique comprise entre environ 400 kilomètres et 12550 milles (20 200 kilomètres) d'altitude. L'ordinateur de bord du Falcon 9 aura pour objectif de libérer le satellite GPS 3 SV03 sur une orbite inclinée de 55 degrés par rapport à l'équateur.

Lors du premier lancement par SpaceX d'un satellite de navigation GPS en décembre 2018, les responsables militaires ont demandé à la société de lancement de consacrer toute la capacité de la fusée Falcon 9 à la mise en orbite du vaisseau spatial. Cela signifiait que SpaceX ne pouvait pas installer les jambes d'atterrissage sur le premier étage du Falcon 9 ou tenter de récupérer le booster.

SpaceX atterrit, reconditionne et réachemine les premiers étages du Falcon 9 pour réduire les coûts, et c'est la seule société de lancement qui réutilise actuellement le matériel de fusée.

Le lancement de la mission GPS 3 SV03 mardi est le premier vol avec un satellite de sécurité nationale hautement prioritaire qui réservera du propulseur pour l'atterrissage de la fusée. SpaceX a récupéré des roquettes lors de lancements précédents avec des charges utiles militaires, comme une mission Falcon Heavy en juin dernier, mais ces missions ont transporté des satellites de démonstration et de recherche en technologie expérimentale – pas des vaisseaux spatiaux opérationnels comme un satellite GPS.

Lors du premier lancement GPS de SpaceX en 2018, l'armée a exigé que la fusée Falcon 9 place le vaisseau spatial sur une orbite avec un périgée plus élevé, ou point bas, de plus de 740 miles, soit environ 1200 kilomètres. Les équipes ont également chargé du carburant supplémentaire dans le vaisseau spatial GPS par mesure de précaution supplémentaire.

Il s'agissait de la première charge utile de sécurité nationale hautement prioritaire à être lancée sur une fusée SpaceX, et c'était également le premier satellite dans une nouvelle conception de vaisseau spatial GPS.

"En termes simples, les performances étaient insuffisantes compte tenu de la trajectoire de la mission et du poids de la charge utile, combinées aux incertitudes associées à cette mission exigeante", a déclaré Lauderdale.

"Notre évaluation des performances de cette mission, combinée à des travaux supplémentaires avec SpaceX, a réduit l'incertitude dans de nombreux domaines", a déclaré Lauderdale. "Lorsque nous avons approché SpaceX pour réviser certaines exigences des vaisseaux spatiaux pour cette mission … ils ont répondu avec une opportunité de récupérer le booster en échange de l'ajout de ces exigences, ainsi que d'autres considérations."

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La fusée Falcon 9 de SpaceX est prête à être déployée sur la rampe de lancement du Complexe 40 de Cap Canaveral. Crédits: SpaceX

Les officiels sont désormais plus à l'aise avec les performances de la fusée Falcon 9 et le nouveau design du satellite GPS série 3. Cela a permis aux ingénieurs de charger moins de propulseur dans le troisième satellite GPS 3.

Les planificateurs de mission ont également changé le périgée de l'orbite initiale du vaisseau spatial après son lancement d'environ 740 milles à 250 milles, selon le colonel Edward Byrne, chef principal du matériel à la division des systèmes spatiaux de l'orbite terrestre moyenne de SMC.

"Tout ce qui nous était demandé était de réévaluer notre profil de brûlure, nous avons donc apporté quelques légères modifications à ce profil de brûlure, mais il n'y a eu aucun impact sur la mission associé à l'option de récupération du booster", a déclaré Byrne lors d'une conférence téléphonique préalable au lancement avec les journalistes.

Une modification de la fusée Falcon 9 demandée par la Force spatiale pour la mission GPS SV03 est une bande grise d'isolation thermique sur l'étage supérieur du lanceur. La couche thermique aidera à maintenir le kérosène à des températures appropriées pendant une phase de côte d'environ une heure entre les première et deuxième brûlures du moteur Merlin de l'étage supérieur.

SpaceX a déjà testé la couche thermique, mais elle n'a pas volé lors du premier lancement de GPS 3 en 2018. La société a expérimenté des côtes de longue durée de l'étage supérieur du Falcon pour recueillir des données avant le premier lancement dédié d'une charge utile de sécurité nationale sur La fusée Falcon Heavy à triple cœur de SpaceX à la fin de cette année.

Les ingénieurs militaires chargés de superviser la conception et la production des fusées SpaceX pour les missions de sécurité nationale ont évalué de nombreux changements de configuration depuis le premier lancement d'un satellite GPS par le Falcon 9 en 2018.

"Depuis le lancement du GPS 3 en décembre 2018, nous avons travaillé avec SpaceX pour rester à jour sur la configuration du Falcon 9, en évaluant 665 changements", a déclaré Lauderdale. «Cela nous a permis de maintenir la base technique du véhicule qui est le fondement de notre assurance mission indépendante.»

L'armée a passé un contrat avec SpaceX pour lancer les quatrième, cinquième et sixième satellites GPS 3. En supposant que le lancement du GPS SV03 se déroule comme prévu, la mission SV04 pourrait décoller de Cap Canaveral sur une fusée Falcon 9 dès le 30 septembre, selon le Space and Missile Systems Center.

Le lancement du vaisseau spatial GPS SV05 est prévu sur une fusée Falcon 9 en janvier.

Les responsables de la Force spatiale n'ont pas encore approuvé SpaceX pour lancer des satellites critiques de sécurité nationale à l'aide de boosters précédemment volés. SpaceX a relancé les boosters Falcon 37 fois à ce jour avec un record de réussite de 100%.

Lauderdale a déclaré que l'équipe d'assurance mission SMC se familiarise avec la façon dont SpaceX reconditionne les fusées entre les vols.

"Je ne peux pas m'engager à quand nous serons prêts", a-t-il déclaré vendredi, se référant au moment où l'armée pourrait lancer une charge utile de sécurité nationale sur un booster Falcon 9 réutilisé.

SpaceX construit une toute nouvelle fusée Falcon Heavy pour un lancement de sécurité nationale à la fin de cette année, et la société devrait utiliser un tout nouveau booster pour le prochain lancement de GPS au plus tard le 30 septembre.

L'armée examine actuellement les propositions de quatre sociétés – SpaceX, ULA, Blue Origin et Northrop Grumman – lors de la prochaine série de marchés de services de lancement. Lauderdale a déclaré que l'armée permettra aux fournisseurs de services de lancement qui remportent les contrats dits de «phase 2» de soumissionner des roquettes réutilisées pour des lancements spatiaux de sécurité nationale afin de réduire les coûts.

"En tant que programme, nous sommes ouverts et prêts et nous attendons avec impatience tout ce que l’industrie voudra mettre à notre disposition, mais nous avons surtout considéré la compétition de la phase 2 comme une opportunité", a déclaré Lauderdale.

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Une fusée SpaceX Falcon 9 se dresse verticalement sur le pad 40 à Cape Canaveral Air Force Station avant le lancement de l'engin spatial GPS 3 SV03. Crédits: Lockheed Martin

Le vaisseau spatial GPS 3 SV03 en attente de lancement mardi utilisera son système de propulsion embarqué pour circulariser son orbite après sa séparation de la fusée Falcon 9. Il devrait entrer en service plus tard cette année.

Les deux satellites GPS précédents de la série 3 sont en bonne santé, selon le Space and Missile Systems Center de l'US Space Force. Ils étaient "en bonne santé" et sont officiellement entrés dans la constellation GPS opérationnelle le 13 janvier et le 1er avril, a déclaré un porte-parole du SMC.

Le lancement du satellite GPS 3 SV03 est programmé pour injecter le satellite dans le plan E, emplacement 4 de la constellation GPS. Cette position est actuellement occupée par un satellite GPS lancé le 10 mai 2000 depuis Cap Canaveral sur une fusée Delta 2. Les responsables militaires n'ont pas précisé si ce satellite, initialement conçu pour une mission de 10 ans, sera mis hors service ou déplacé vers un autre emplacement du réseau GPS.

Les satellites GPS sont répartis sur six plans orbitaux, chacun avec quatre vaisseaux spatiaux principaux, plus des pièces de rechange. Byrne a déclaré vendredi que la constellation GPS se compose actuellement de 31 satellites.

Le réseau GPS fournit des services de positionnement et de synchronisation dans le monde entier aux utilisateurs militaires et civils, émettant des signaux sur lesquels s'appuient les avions de ligne, les distributeurs automatiques de billets, les conducteurs et les bombes intelligentes, parmi de nombreux autres utilisateurs.

«Le système de positionnement mondial fait désormais partie de notre infrastructure nationale essentielle, des transports aux marchés financiers en passant par les réseaux d’énergie et l’industrie du covoiturage», a déclaré Tonya Ladwig, vice-présidente par intérim de la division des systèmes de navigation de Lockheed Martin. "Il ne s'agit plus de savoir si vous utilisiez le GPS aujourd'hui. C'est une question de combien de fois l'avez-vous réellement utilisé. "

Les satellites GPS 3 fournissent des signaux de navigation plus précis et offrent une durée de vie de conception plus longue de 15 ans. Les nouveaux satellites GPS 3 diffusent également un nouveau signal civil L1C compatible avec le réseau européen Galileo et le système de satellites japonais Quasi-Zenith.

D'autres réseaux de navigation spatiale exploités par le Japon et la Chine adoptent également des signaux compatibles similaires.

Comme la précédente gamme de satellites GPS 2F construits par Boeing, tous les vaisseaux spatiaux de la série GPS 3 diffusent un signal L5 dédié conçu pour prendre en charge la navigation aérienne. Les satellites GPS 3 continuent également de diffuser un signal de navigation crypté de qualité militaire appelé code M.

Le signal M-code permet aux satellites GPS de diffuser des signaux plus puissants et résistants aux brouillages sur des régions spécifiques, comme un théâtre militaire ou un champ de bataille. La capacité fournit aux forces américaines et alliées des services de navigation plus fiables et pourrait également permettre à l'armée de perturber ou de brouiller intentionnellement des signaux GPS de qualité civile dans une région particulière, tandis que le signal de code M reste libre.

L3Harris Technologies construit les charges utiles de navigation pour les satellites GPS 3.

Ladwig a déclaré que les vaisseaux spatiaux GPS 3 SV04 et SV05 sont complets et en stockage en attente de lancement, et que les trois satellites suivants sont entièrement assemblés et soumis à des tests environnementaux. Les SV09 et SV10 sont en cours d’assemblage à l’usine de satellites GPS de Lockheed Martin près de Denver.

Lockheed Martin est sous contrat avec le ministère de la Défense pour construire 10 satellites GPS 3 – dont deux ont été lancés – et jusqu'à 22 satellites GPS de série 3F améliorés.

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Suivez Stephen Clark sur Twitter: @ StephenClark1.

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