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SpaceX lance sa première mission pour l'US Space Force – Spaceflight Now

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Une fusée Falcon 9 décolle mardi du pad 40 à Cape Canaveral Air Force Station, en Floride. Crédits: SpaceX

Un nouveau satellite GPS est monté en orbite depuis Cap Canaveral au sommet d'un lanceur SpaceX Falcon 9 mardi en route pour remplacer l'un des plus de 30 autres vaisseaux spatiaux aidant à tout guider, des munitions militaires aux automobilistes.

Le lancement était le premier par SpaceXs pour l'US Space Force, qui a repris la plupart des programmes spatiaux gérés par l'Air Force après sa création en tant que nouveau service militaire en décembre. Le troisième d'une nouvelle gamme de satellites de navigation améliorés Global Positioning System a volé à bord de la fusée Falcon 9, ajoutant de nouvelles capacités au réseau GPS tout en remplaçant un vaisseau spatial vieillissant lancé il y a plus de 20 ans.

«Le programme GPS 3 continue de s'appuyer sur ses succès en fournissant des capacités avancées à la United States Space Force et en maintenant« l'étalon-or »pour la position, la navigation et le chronométrage.» a déclaré le colonel Edward Byrne, chef de la division des systèmes spatiaux en orbite terrestre moyenne au Space and Missile Systems Center.

Le troisième satellite GPS de la série 3, désigné GPS 3 SV03, a décollé à 16 h 10 min 46 s. EDT (2010: 46 GMT) à partir du pad 40 à Cape Canaveral Air Force Station en Floride.

Montant sur une fusée Falcon 9 de 229 pieds (70 mètres) de haut, le vaisseau spatial de 9 505 livres (4 311 kilogrammes) a été lancé sur une trajectoire vers le nord-est depuis Cap Canaveral, volant à peu près parallèlement à la côte est des États-Unis.

Près de 90 minutes après le décollage, l'étage supérieur du Falcon 9 a précisément libéré le satellite GPS 3 SV03 sur une orbite de transfert sur cible dont l'altitude varie entre environ 250 miles (400 kilomètres) et 12 550 miles (20 200 kilomètres), avec une inclinaison de 55 degrés. à l'équateur.

L'orbite spot-on met le vaisseau spatial GPS 3 SV03 en position d'utiliser son propre système de propulsion dans les semaines à venir pour faire circuler son orbite à une altitude de 12550 miles, où le satellite devrait entrer dans la constellation GPS opérationnelle dès août, ont déclaré des responsables militaires.

Le lancement était initialement prévu pour fin avril, mais les responsables militaires ont retardé le vol de deux mois pour laisser le temps aux équipes d'un centre d'opérations par satellite dans le Colorado d'introduire et de tester de nouveaux protocoles pour permettre la distance physique entre les consoles de contrôle. Les responsables ont réduit la taille de l'équipage à l'intérieur du centre de contrôle, et ajouté des cloisons et acheté de l'équipement de protection individuelle pour les contrôleurs de satellites afin de réduire les risques au milieu de la pandémie de coronavirus, selon Byrne.

Fabriqué par Lockheed Martin, le satellite GPS 3 SV03 devrait entrer en service 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.

Lockheed Martin a confirmé dans un communiqué après le lancement de mardi que le vaisseau spatial GPS 3 SV03 répondait aux commandes des ingénieurs du centre de lancement et de contrôle de l'entreprise à Denver.

Les satellites GPS sont répartis sur six plans orbitaux, chacun avec quatre vaisseaux spatiaux principaux, plus des pièces de rechange. Byrne a déclaré vendredi lors d'une téléconférence de pré-lancement avec des journalistes 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. "

Avec environ 4 milliards d'utilisateurs, le réseau GPS a atteint sa pleine capacité opérationnelle en 1995. L'armée a effectué une série de lancements pour reconstituer la flotte de satellites GPS depuis lors, en utilisant les fusées Atlas et Delta de l'ULA, et maintenant le Falcon 9 de SpaceX.

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.

Les responsables militaires affirment que la compatibilité des signaux GPS avec les réseaux de navigation par satellite exploités par des alliés maximise la précision des signaux de positionnement et de synchronisation, ce qui permet de garantir que les utilisateurs peuvent fixer leur emplacement à travers plus d'engins spatiaux dans le ciel à la fois.

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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

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.

Les deux premiers satellites GPS de la série 3 lancés en décembre 2018 sur une fusée SpaceX Falcon 9 et en août dernier à bord d'un booster Delta Launch de la United Launch Alliance. Les deux ont été déclarés pleinement opérationnels plus tôt cette année.

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.

La Space Force a réservé les trois prochains lancements de satellites de la série GPS 3 avec SpaceX. Un porte-parole de SMC a déclaré que la mission GPS SV04 devrait être lancée au plus tard le 30 septembre, suivie de SV05 en janvier 2021.

Le lancement de mardi a également marqué la première fois que des responsables militaires ont autorisé SpaceX à réserver suffisamment de propergol sur la fusée pour faire atterrir le premier étage du Falcon 9 après le lancement d'une charge utile de sécurité nationale hautement prioritaire.

Le rappel du Falcon 9 a atterri sur le drone de SpaceX «Just Read The Instructions» positionné à environ 400 miles (630 kilomètres) au nord-est de Cap Canaveral dans l'océan Atlantique.

Le premier étage a mis le feu à ses moteurs pour se diriger vers le navire drone après s'être séparé de l'étage supérieur du Falcon 9 environ deux minutes et demie après le début de la mission. Les ailerons de grille en titane ont aidé à stabiliser la fusée pendant la descente, et le booster a atterri sur la puissance de son moteur central environ huit minutes et demie après le lancement.

Ce fut une récupération cruciale pour SpaceX, qui vise à réutiliser le booster sur un futur vol. La première étape utilisée mardi était un tout nouveau booster.

Les planificateurs de la mission ont modifié le profil de lancement du Falcon 9 pour permettre l'atterrissage d'appoint.

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.

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.

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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Concept d'artiste d'un satellite GPS 3 dans l'espace. Crédits: Lockheed Martin

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 Byrne.

"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.

Un changement apporté à la fusée Falcon 9 pour la mission GPS SV03 était une bande grise d'isolation thermique sur l'étage supérieur du lanceur. La couche thermique a été conçue pour aider 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, puis de maintenir les propergols stables pendant une autre phase de côte de plusieurs heures avant un troisième Merlin brûler pour désorbiter la scène.

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.»

Les responsables de la Force spatiale n'ont pas encore approuvé SpaceX pour lancer des satellites militaires critiques – une classe de mission connue sous le nom de charges utiles de lancement spatial 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.

Avec le lancement du GPS derrière eux, les équipes de SpaceX sur la côte de la Floride se tourneront à nouveau vers le lancement d'une fusée Falcon 9 39A au Kennedy Space Center de la NASA avec le prochain lot de satellites Internet Starlink de SpaceX.

Cette mission devait être lancée le vendredi 26 juin, mais SpaceX a annulé la tentative de lancement et a reporté le vol jusqu'à ce que le lancement GPS depuis le pad 40 voisin. Un avertissement de zone de danger de lancement publié mardi pour les marins au large de la côte de la Floride a suggéré le prochain Falcon 9 / Le lancement de Starlink a été reporté au mercredi 8 juillet.

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Suivez Stephen Clark sur Twitter: @ StephenClark1.

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