Bourane - Navette spatiale soviétique réutilisable.

La navette est destinée à des tâches de défense, de maintenance d'objets spatiaux divers et à leurs retour sur terre, la livraison de modules et de cosmonautes pour l'assemblage de grandes structures orbitales, au rapatriement de matériel défectueux, des missions de longues de durée, la mise au point d'équipements et de technique de production lié à l'espace ainsi que leur livraison sur terre, au transports d'équipement divers et de voyageurs suivant l'itinéraire terre-espace-terre.

La configuration extérieure

La navette Bourane est construite suivant le schéma d'un avion: cet avion a une aile delta dont le bord d'attaque à flèche variable se termine par des élevons (dispositif placé sur le bord de fuite des avions à aile en delta conjuguant l'action des gouvernes de profondeur à celle des ailerons), le gouvernail de direction se sépare en 2 parties et exerce aussi la fonction d'aérofrein, l'atterrissage est assuré à la manière d'un avion par 3 trains dont un sous la cabine de pilotage.

La configuration intérieure

Dans la partie nasale de la navette se trouve la cabine isolée hermétiquement qui occupe un volume de 73 mètres cube. Cette cabine est réservée à l'équipage (2-4 personnes) et aux voyageurs (jusqu'à 6 personnes), à l'équipement de bord et aux propulseurs.

La partie du milieu est occupé par la soute qui s'ouvre grâce à 2 battants, dans laquelle est installé le bras manipulateur pour les opérations de manutention et les diverses opérations de manipulation d'objets spatiaux. Sous la soute se situe le groupe électrogène et la climatisation. Dans la queue de l'appareil sont installés les moteurs et les machines du système hydraulique. Pour la structure de Bourane, différents matériaux ont été utilisés tel que des alliages d'aluminium et de l'acier. Pour résister à la chaleur lors de la rentrée dans les couches denses de l'atmosphère, la surface extérieure de la navette a été recouverte par un bouclier thermique spécial.

Les tuiles qui recouvrent la partie supérieure sont moins exposées à la chaleur, mais les autres sont fabriquées à base de fibres de quartz et peuvent supporter une température de 1300°C. Pour certaines zones (le nez et le bord d'attaque des ailes, où la température atteint 1500°C-1600°C) les tuiles sont composées de carbone. L'étape de chauffe la plus intense est accompagnée de la formation d'un plasma caractéristique, cependant la température de la structure de la navette ne dépasse pas 160°C à la fin du vol. Chacune des 38 600 tuiles a une place spécifique qui conditionne les formes extérieures du corps de la navette. Pour la réduction des charges thermiques, de grand rayons on été utilisés pour le nez, le fuselage et les ailes. Enfin, la structure devait supporter 100 vols.

La motorisation et l'équipement de bord

Le système moteur est utilisé pour la propulsion dans l'espace, le passage ou la correction entre différentes orbites, les manoeuvres de précisions près des ensembles orbitaux, l'orientation et la stabilisation de la navette Bourane et son arrêt pour le désorbitage. Le système moteur comprend 2 moteurs pour les manoeuvres orbitales fonctionnant avec de l'oxygène liquide et du kérosène, et 46 propulseurs à gaz pour le contrôle de trajectoire, regroupés en 3 blocs (1 dans le nez et 2 à la queue). L'équipement de bord est composé de plus de 50 appareils différents, la radio, la TV et les ensembles télémétriques, les systèmes de support de vie, la climatisation, la navigation, l'alimentation en énergie, etc... Ils sont commandés par les ordinateurs dans la cabine de pilotage et permettent d'assurer à la navette Bourane un séjour en orbite de 30 jours. La chaleur dégagée par l'équipement de bord est amenée vers les radiateurs situés sur la partie intérieure des battants de la soute, et rayonnent dans l'espace (pendant un vol orbitale lorsque la soute est ouverte).

Géométrie et masse

La longueur de Bourane est de 35.4 m, la hauteur de 16.5 m, l'envergure des ailes de 24 m, la surface alaire est de 250 m2, la largeur du fuselage de 5.6 m, la hauteur de 6.2 m, le diamètre de la soute de 4.6 et sa longueur de 18 m. La masse de départ atteint 105 t, la masse de charge utile satellisable de 30 t et de retour de 15 t. La masse totale de propergol de 14 t. Les grandes dimensions de l'orbiteur ne sont pas pratique pour les installations au sol c'est pourquoi elle (ainsi que les éléments d'Energia) sont livrés au cosmodrome par un avion modifié, le VM-T de l'usine de construction expérimentale V.M. Miasichtchév (В.М.Мясищев) (la navette dont l'empennage vertical s'enlève pèse presque 50 t) ou par l'An-225 spécialement conçu pour cette tâche.

Placement sur l'orbite

Le lancement de Bourane est réalisé par le lanceur universel à 2 étages Energia sur lequel elle est fixée au niveau du bloc central. Les moteurs de 1 er et 2 ème étages d'Energia sont lancés pratiquement simultanément et développent une poussée totale de 34840 kN pour une masse de départ, Energia et Bourane, de près de 2400 t (90% de la masse est due au propergol). Pour le premier essai de la variante de Bourane, ayant eu lieu sur le cosmodrome de Baïkonour le 15 novembre 1988, le vol d'Energia a duré 476 s pour une altitude de près de 150 km (les blocs du 1 er étage, les boosters, se sont séparés à la 146 seconde à une hauteur de 52 km). Puis c'est le moteur du bloc principal qui à pris le relais jusqu'à la mise en orbite circulaire. L'altitude maximale de satellisation de Bourane est de 250 km pour une charge utile de 30 t et 8 t de propergol.

Pour son premier vol, la navette Bourane avait une orbite dont l'altitude était de 250.7/260.2 km (inclinaison de 51.6°) et une période de révolution de 89.5 min. Avec un chargement de 14t de propergol et une charge utile de 27 t, l'altitude de 450 km peut être atteinte.

Si un incident technique se produit lors de l'étape de séparation de l'étage 1 ou de l'étage 2 d'Energia, les ordinateurs de bord "décident" en fonction de l'altitude parcourue de l'éjection de la navette pour l'orbite basse ou d'une trajectoire de vol du couple Bourane-Energia, puis de la séparation de la navette en vue d'un atterrissage sur l'aérodrome principal. Pendant un fonctionnement normal du lanceur Energia, dont la vitesse n'arrête pas d'augmenter jusqu'à la satellisation, il vole selon la trajectoire calculée et s'abîme dans l'Océan Pacifique.

Le retour sur terre

Pour sortir de l'orbite, la navette se retourne de 180° grâce aux propulseurs à gaz (la queue en avant), puis les moteurs principaux fonctionnent un cours instant pour lui donner l'impulsion nécessaire au freinage. La navette rentre dans sa trajectoire de descente, elle se retourne de nouveau de 180° (le nez en avant) et se positionne sur sa trajectoire avec un grand angle d'attaque. Jusqu'à l'altitude de 20 km la trajectoire est contrôlée grâce aux propulseurs à gaz et aux systèmes aérodynamique (dérive, élevons), puis sur la fin du vol, ce sont uniquement les systèmes aérodynamiques qui sont utilisés. Le profil de la navette lui assure une bonne qualité aérodynamique, lui permettant de réaliser une descente contrôlée sur une distance de 2000 km, et de se présenter au final après quelques manoeuvres face à la piste d'atterrissage. En même temps, la trajectoire choisie pour la descente permet de compenser la vitesse d'approche de la navette qui est de 300 à 360 km/h à l'atterrissage. La longueur nécessaire pour l'atterrissage est de 1100 à 1900m. Pour l'amélioration des possibilités d'exploitation de Bourane, il était prévu d'utiliser 3 aérodromes, celui du cosmodrome (5 km de long, 84m de large à 12 km du pas de tir), ainsi qu'en Asie (Horol, au nord de Vladivostok) et à l'Ouest (Simferopol, en Ukraine). L'ensemble des moyens radiotechniques de l'aérodrome (500 km de rayon), assurent la détection lointaine de la navette, son retour vers l'aérodrome (y compris en mode automatique) et son atterrissage.

Le premier vol d'essai de Bourane s'est achevé après l'exécution de 2 révolutions autour de la Terre, puis par l'atterrissage réussi en mode automatique sur l'aérodrome dans la région de Baïkonour. L'impulsion de freinage a été donnée à l'altitude de 250km, à une distance de près de 20 000km de l'aérodrome.

L'élaboration de Bourane aura duré 10 ans. Dix années au cours desquelles d'importants travaux de recherches et d'expérimentations ont été effectués dans différents domaines techniques: acoustique, thermodynamique, conception des systèmes, dynamique de vol sur simulateur, conception du panneau de contrôle, élaboration de nouveaux matériaux, mise au point de méthodes et d'équipements pour l'atterrissage en mode automatique (laboratoires volants), essais en vol atmosphérique de la navette analogue pilotée (variante à moteur de Bourane, BTS-002), tests en extérieurs du bouclier et de l'aérodynamisme sur les maquettes BOR-4 et BOR-5, etc.