Développement du programme d'équipage commercial

Le développement du programme d'équipage commercial (CCDev) a commencé lors de la deuxième phase du programme, qui est passé d'un programme de développement technologique plus restreint pour les vols spatiaux habités à un programme de développement compétitif qui produirait le vaisseau spatial destiné à fournir des services de transport d'équipage vers et depuis la Station spatiale internationale (ISS). Pour mettre en œuvre le programme, la NASA a attribué une série de contrats à prix fixe compétitifs à des fournisseurs privés à partir de 2011. Des contrats opérationnels pour faire voler des astronautes ont été attribués en septembre 2014 à SpaceX et Boeing , et la NASA s'attendait à ce que chaque entreprise termine le développement et obtienne la qualification d'équipage en 2017. Chaque entreprise a effectué un vol d'essai orbital sans équipage en 2019.

Le vol Crew Dragon Demo-1 2019 de Dragon 2 de SpaceX est arrivé à la Station spatiale internationale en mars 2019 et est revenu par amerrissage dans l'océan Atlantique. Après avoir terminé sa série de tests, un vaisseau spatial Crew Dragon a effectué son premier vol opérationnel du programme d'équipage commercial, SpaceX Crew-1 . Le vol a été lancé le 16 novembre 2020. En septembre 2023, SpaceX a réalisé sept vols CCP réussis avec un autre, SpaceX Crew-8 , actuellement en cours. Il est sous contrat avec la NASA pour quatorze vols opérationnels au total vers l'ISS.

Français Le test en vol orbital Boeing 2019 du vaisseau spatial CST-100 Starliner n'a pas réussi à atteindre l'ISS en décembre 2019. Le deuxième vol d'essai, Boeing Orbital Flight Test 2 , s'est déroulé avec succès en mai 2022. En attendant l'achèvement de ses vols de démonstration, Boeing est sous contrat pour fournir six vols opérationnels à l'ISS. Le premier groupe d'astronautes a été annoncé le 3 août 2018. Le premier test en vol avec équipage de Starliner a été lancé le 5 juin 2024. Starliner s'est amarré avec succès à la station le 6 juin 2024, après avoir subi plusieurs fuites d'hélium et des dysfonctionnements des propulseurs. En raison de ces problèmes, le retour sur Terre de Starliner a été initialement retardé au 26 juin 2024, puis indéfiniment. Le 24 août 2024, l’administrateur de la NASA, Bill Nelson, a pris la décision de renvoyer l’ équipage du Starliner chez lui à bord du Crew Dragon de SpaceX .

Les principales exigences de haut niveau pour les véhicules d'équipage commerciaux comprennent :

• Livrer et ramener en toute sécurité quatre membres d'équipage et leur équipement à la Station spatiale internationale (ISS)
• Assurer le retour de l’équipage en cas d’urgence
• Servir de refuge sûr 24 heures sur 24 en cas d’urgence
• Capable de rester amarré à la station pendant 210 jours

Après la mise hors service de la mission STS en 2011 et l'annulation du programme Constellation , la NASA ne disposait plus d'aucun véhicule domestique capable de lancer des astronautes dans l'espace. Artemis , la prochaine grande initiative de vol spatial habité de la NASA, devait lancer un vol de qualification sans équipage en 2016, avec un vaisseau spatial Orion au sommet d'un propulseur du Space Launch System (SLS). La NASA ne disposait d'aucun vaisseau spatial qualifié pour les humains et, de toute façon, SLS/Orion serait trop cher pour des vols de routine vers l'ISS. Dans l'intervalle, la NASA a continué d'envoyer des astronautes vers l'ISS sur des sièges de vaisseau spatial Soyouz achetés à la Russie. Le prix a varié au fil du temps, le lot de sièges de 2016 à 2017 coûtant 70,7 millions de dollars par passager et par vol. Artemis a continué de perdre du terrain, le premier vol d'essai sans équipage étant prévu pour 2022.

Le programme CCDev a été lancé pour développer des capacités de lancement d'équipages commerciaux sûrs et fiables à destination de l'ISS afin de remplacer les vols Soyouz. CCDev a fait suite à Commercial Orbital Transportation Services (COTS), un programme de fret commercial de l'ISS. Des contrats CCDev ont été émis pour des jalons à prix fixe et à paiement en fonction des performances. CCDev a été mis en œuvre en plusieurs phases. Les contrats CCDev 1 concernaient le développement de concepts et de technologies. Les contrats CCDev 2 concernaient la conception de véhicules réels. Les contrats CCiCap concernaient la conception de matériels et de services complets de transport d'équipage de bout en bout. Les contrats CPC phase 1 concernaient le développement d'un plan de certification complet. Enfin, les contrats CCtCap ont été attribués pour la démonstration réelle de services de transport d'équipage, qui comprenaient le développement, les tests et la production du matériel requis, suivis de vols opérationnels vers l'ISS.

La phase 1 du programme de développement de l'équipage commercial (CCDev 1) comprenait 50 millions de dollars accordés en 2010 à cinq entreprises américaines pour développer des concepts et des technologies de vols spatiaux habités. La NASA a accordé des fonds de développement à cinq entreprises dans le cadre du CCDev 1 :

• Blue Origin : 3,7 millions de dollars pour un système de lancement et d'abandon « pusher » (LAS) et des réservoirs sous pression composites .
• Boeing : 18 M$ pour le développement du CST-100 Starliner
• Paragon Space Development Corporation : 1,4 M$ pour une unité de développement technique de système de revitalisation de l'air (ARS) et de contrôle environnemental (ECLSS) prêt à l'emploi .
• Sierra Nevada Corporation : 20 millions de dollars pour le développement du Dream Chaser
• United Launch Alliance : 6,7 millions de dollars pour un système de détection d'urgence (EDS) pour Atlas V à évaluation humaine

Le 18 avril 2011, la NASA a accordé près de 270 millions de dollars à quatre entreprises pour développer des véhicules américains qui pourraient transporter des astronautes après le retrait de la flotte de navettes spatiales. Propositions financées :

• Blue Origin : 22 millions de dollars. Technologies à l'appui d'un véhicule orbital de conception à cône de nez biconique , y compris des moteurs à oxygène liquide / hydrogène liquide avec système d'interruption de lancement .
• Sierra Nevada Corporation : 80 millions de dollars. Chasseur de rêves
• SpaceX : 75 millions de dollars. Système intégré d'interruption de lancement de Dragon 2
• Boeing : 92,3 millions de dollars. Développement supplémentaire du CST-100 Starliner

Propositions sélectionnées sans financement de la NASA :

• United Launch Alliance : prolonge les travaux de développement sur l'évaluation humaine de l' Atlas V
• Alliant Techsystems (ATK) et Astrium ont proposé le développement de Liberty . La ​​NASA devait partager son expertise et sa technologie.
• Excalibur Almaz Inc. développait un système habité avec du matériel modernisé de l'ère soviétique destiné aux vols touristiques en orbite. Un accord non financé de la loi spatiale vise à établir un cadre pour développer davantage le concept de vaisseau spatial d'EAI pour le transport d'équipage en orbite terrestre basse.

Propositions non retenues :

• Orbital Sciences a proposé le véhicule spatial à corps porteur Prometheus
• Paragon Space Development Corporation a proposé un développement supplémentaire du système de revitalisation aérienne du transport d'équipage commercial.
• t/Space a proposé un vaisseau spatial réutilisable pouvant transporter un équipage de huit personnes ou un cargo
• United Space Alliance a proposé de faire voler commercialement les deux véhicules de navette spatiale restants.

La capacité intégrée de l'équipage commercial (CCiCap) s'appelait à l'origine CCDev 3. Pour cette phase du programme, la NASA souhaitait que les propositions soient complètes, avec des concepts d'opération de bout en bout, incluant les engins spatiaux, les lanceurs, les services de lancement, les opérations au sol et en mission, et la récupération. En septembre 2011, la NASA a publié un projet d'appel d'offres (RFP). L'appel d'offres final a été publié le 7 février 2012, les propositions étant attendues le 23 mars 2012. Les accords financés par le Space Act ont été attribués le 3 août 2012 et modifiés le 15 août 2013.

Les propositions sélectionnées ont été annoncées le 3 août 2012 :

• Sierra Nevada Corporation : 212,5 millions de dollars. Dream Chaser / Atlas V
• SpaceX : 440 millions de dollars. Dragon 2 / Falcon 9
• Boeing : 460 millions de dollars. CST-100 Starliner/Atlas V

La première phase du contrat de certification des produits (CPC) impliquait l'élaboration d'un plan de certification comprenant des normes techniques, des tests et des analyses. Les lauréats du financement de la phase 1 du CPC, annoncés le 10 décembre 2012, étaient :

• Sierra Nevada Corporation : 10 millions de dollars
• SpaceX : 9,6 millions de dollars
• Boeing : 9,9 millions de dollars

Le projet CCtCap (Commercial Crew Transportation Capability) est la deuxième phase du CPC et comprend le développement final, les tests et les vérifications pour permettre des vols de démonstration avec équipage vers l'ISS. La NASA a publié le projet de demande de propositions (RFP) du contrat CCtCap le 19 juillet 2013, avec une date de réponse fixée au 15 août 2013. Le 16 septembre 2014, la NASA a annoncé que Boeing et SpaceX avaient reçu des contrats pour fournir des services de lancement avec équipage à l'ISS. Boeing pourrait recevoir jusqu'à 4,2 milliards de dollars américains, tandis que SpaceX pourrait recevoir jusqu'à 2,6 milliards de dollars américains. Dragon était la proposition la moins chère, mais William H. Gerstenmaier de la NASA considérait que la proposition Boeing Starliner était la plus forte des deux. En novembre 2019, la NASA a publié une première estimation du coût par siège : 55 millions de dollars américains pour le Dragon de SpaceX et 90 millions de dollars américains pour le Starliner de Boeing. Boeing a également reçu 287,2 millions de dollars supplémentaires en plus du prix fixe du contrat. Les sièges à bord de Soyuz coûtaient en moyenne 80 millions de dollars. Cependant, en tenant compte de la cargaison supplémentaire transportée par le Starliner de Boeing à l'intérieur de sa capsule d'équipage, le coût ajusté par siège est d'environ 70 millions de dollars, ce qui est toujours plus élevé que celui du Crew Dragon de SpaceX, même si le Dragon ne transporte pas l'équivalent d'un cinquième passager en fret. Le Starliner CST-100 et le Crew Dragon devaient tous deux effectuer un vol sans équipage, puis un vol de certification avec équipage, puis jusqu'à six vols opérationnels vers l'ISS.

Le premier vol du programme d'équipage commercial était prévu pour 2015, mais le manque de financement a entraîné des retards. Alors que le vaisseau spatial entrait dans la phase de test et de production, des problèmes techniques ont également entraîné des retards, en particulier le système de parachute, la propulsion et le système d'interruption de lancement des deux capsules.

En juillet 2018, une anomalie de test a été signalée, dans laquelle il y avait une fuite de propulseur hypergolique due à plusieurs valves défectueuses du système d'abandon. En conséquence, la première mission orbitale non pilotée a été reportée à avril 2019 et le premier lancement avec équipage a été reprogrammé à août 2019. En mars 2019, Reuters a signalé que ces vols d'essai avaient été retardés d'au moins trois mois, et en avril 2019, Boeing a annoncé que la mission orbitale non pilotée était prévue pour août 2019.

Le 20 avril 2019, un problème est survenu lors d'un essai de tir statique de Crew Dragon. L'accident a détruit la capsule qui devait être utilisée pour le test d'abandon en vol (IFAT). SpaceX a confirmé que la capsule avait explosé. La NASA a déclaré que l'explosion retarderait l'abandon en vol prévu et les tests orbitaux avec équipage.

Lors du premier vol d'essai orbital de Starliner en décembre 2019, le vaisseau spatial a atteint l'orbite mais n'a pas pu s'arrimer à l'ISS en raison d'une erreur logicielle critique. Une analyse ultérieure a révélé une deuxième erreur logicielle critique qui pourrait provoquer la collision du module de service avec la capsule après la séparation pendant la séquence de désorbitation.

Le 30 mai 2020, deux astronautes ont été lancés vers l'ISS avec un Crew Dragon dans le cadre de Crew Dragon Demo-2 . L'atterrissage en toute sécurité de Demo-2 le 2 août 2020 a marqué le premier amerrissage en 45 ans pour les astronautes de la NASA depuis la première mission spatiale internationale Apollo-Soyouz américano-soviétique en juillet 1975, ainsi que le premier amerrissage d'un vaisseau spatial avec équipage dans le golfe du Mexique.

Peu avant le lancement prévu du deuxième vol d'essai orbital en août 2021, des tests de routine préalables au lancement ont montré que treize valves du système de propulsion étaient inutilisables et le lancement a été annulé. Le problème a nécessité une analyse approfondie qui était toujours en cours en octobre 2021, et la NASA et Boeing ont estimé qu'une nouvelle date de lancement serait prévue au premier semestre 2022.

Le vaisseau spatial Boeing Starliner 2 a été lancé dans le cadre du Boeing Orbital Flight Test 2 , le 19 mai 2022. Il s'est amarré avec succès le 21 mai, où il est resté quatre jours. Le 25 mai, le vaisseau spatial s'est désamarré et a atterri avec succès dans le White Sands Missile Range .

Quelques jours avant le lancement prévu, Boeing a annoncé en juin 2023 qu'il retarderait indéfiniment le test de vol avec équipage en raison de problèmes avec le système de parachute et les faisceaux de câbles. La mission consiste à faire voler un équipage de deux astronautes de la NASA vers la Station spatiale internationale pour un vol d'essai d'une semaine. Le test de vol avec équipage a été lancé avec succès le 5 juin 2024. Le vaisseau spatial Starliner s'est amarré à la Station spatiale internationale le lendemain après avoir résolu des problèmes avec les propulseurs du véhicule. Après d'autres tests de propulseurs, à la fois dans l'espace et à l'aide d'un autre véhicule Starliner sur Terre, la NASA a annoncé le 24 août 2024 que les deux astronautes de la mission, Butch Wilmore et Suni Williams , ne reviendront pas sur Terre à bord du Starliner, mais reviendront plutôt sur Crew Dragon avec la mission SpaceX Crew-9 . Le vaisseau spatial Starliner reviendra sur Terre de manière autonome, sans équipage à bord, en septembre 2024.

Français Le premier vol du programme d'équipage commercial était prévu pour 2015, mais le manque de financement a causé des retards. Pour le budget de l'année fiscale 2011, 500 millions de dollars américains ont été demandés pour le programme CCDev, mais le Congrès n'a accordé que 270 millions de dollars. Pour le budget de l'année fiscale 2012, 850 millions de dollars ont été demandés et 406 millions de dollars ont été approuvés. Pour le budget de l'année fiscale 2013, 830 millions de dollars ont été demandés et 488 millions de dollars ont été approuvés. Pour le budget de l'année fiscale 2014, 821 millions de dollars ont été demandés et 696 millions de dollars ont été approuvés. Pour l'année fiscale 2015, 848 millions de dollars ont été demandés et 805 millions de dollars, soit 95 %, ont été approuvés. Le 14 novembre 2019, l'inspecteur général de la NASA a publié un rapport d'audit énumérant des prix par siège de 90 millions de dollars pour Starliner et de 55 millions de dollars pour Dragon Crew. Avec ces prix, le prix de Boeing est plus élevé que ce que la NASA a payé à la société spatiale russe, Roscosmos, pour les sièges du vaisseau spatial Soyuz pour faire voler les astronautes américains et des pays partenaires vers la station spatiale. Le rapport indique également que la NASA a accepté de payer 287,2 millions de dollars supplémentaires au-dessus des prix fixes de Boeing pour atténuer un écart perçu de 18 mois dans les vols de l'ISS prévus en 2019 et pour garantir que le sous-traitant continue d'être un deuxième fournisseur d'équipage commercial, sans offrir des opportunités similaires à SpaceX. Le 18 novembre 2019, Jim Chilton de Boeing a répondu que le rapport de l'inspecteur général n'énumérait pas les caractéristiques positives de Starliner et s'est opposé au prix par siège car ils estiment que le coût est inférieur à 90 millions de dollars compte tenu de sa capacité de chargement. Boeing a justifié le financement supplémentaire par un démarrage du développement plus tardif que SpaceX, avec des délais comparables. Boeing a également déclaré qu'il s'était engagé dans le programme. Le financement de tous les sous-traitants d'équipages commerciaux pour chaque phase du programme CCP est le suivant : les valeurs CCtCap sont des maxima et incluent six vols opérationnels post-développement pour chaque fournisseur.

Chaque système doit réussir des tests d'interruption de vol, un test de vol orbital sans équipage et un test de vol orbital avec équipage pour satisfaire aux exigences de la NASA en matière de certification humaine . L'agence a permis aux entreprises de proposer la manière dont elles effectueraient les tests requis, Boeing ayant choisi de ne pas effectuer de test d'interruption de vol en vol, ce que la NASA a approuvé.

Crew Dragon a terminé ses essais en vol à la mi-2020 et a commencé ses vols opérationnels en novembre 2020. La NASA décidera après septembre 2024 si Boeing a satisfait à ses exigences de certification après les problèmes rencontrés lors de son test en vol avec l'équipage.