Le RS-25 ou plus connu sous le nom de Space Shuttle Main Engine (SSME) ou en français : moteur principal de la navette spatiale, est un moteur de fusée à carburant liquide réutilisable construit par Pratt & Whitney Rocketdyne pour la navette spatiale, fonctionnant à l’hydrogène et à l’oxygène liquide. Chaque navette spatiale a été propulsée par trois SSMEs accouplés à une tête motrice. Après chaque vol, les trois SSMEs sont retirés de l’Orbiteur et minutieusement inspectés et remis à neuf en vue d’une réutilisation future. Au total, 46 moteurs SSME furent utilisés dans le cadre du programme STS. En moyenne, chaque moteur est utilisé deux fois.
Les moteurs principaux de la navette spatiale utilisaient de l’hydrogène liquide et de l’oxygène liquide provenant du grand réservoir externe (ET) de la navette spatiale. Ils étaient utilisés pour la propulsion pendant la phase d’ascension de la Navette et aidés en plus par deux fusées à poudre (les plus puissants propulseurs à poudre jamais réalisés) et partiellement par le système de manoeuvre orbitale (OMS). Lors de l’ascension, les moteurs sont indépendamment gérés par les calculateurs de vol de la Navette et contrôlés toujours de façon indépendante sur 3 cardans articulés permettant ainsi l’orientation d’ascension.
La manoeuvre la plus impressionnante gérée par les contrôleurs de vols et donc les cardans moteurs est le « Roll Manoeuver » qui se produit immédiatement après que la tour de lancement soit dégagée permettant à la Navette d’orienter ses antennes vers Houston.
Les SSMEs sont coupés quand l’altitude et la vélocité voulues sont atteintes, il se produit alors ce qu’on appelle MECO pour Main Engine Cut Off. Le MECO est un signe positif que l’équipage attend avec impatience. Après le MECO, le grand réservoir est alors largué et la mise en orbite est terminée. Les SSMEs ne seront rallumés que pour la prochaine mission!
Chaque moteur pouvait générer près de 1,8 méganewtons (400.000 lbf) de poussée au décollage. Les moteurs pouvaient générer une impulsion spécifique (Isp) de 453 secondes dans le vide, ou 363 secondes au niveau de la mer (vitesse d’échappement de 4440 m/s et 3560 m/s respectivement). Ils sont à l’heure actuelle les moteurs les plus performants au monde. (Ils devraient être utilisés sur le prochain SLS (Space Launch System) de la NASA).
Dans l’ensemble, un RS-25 pesait environ 3,2 tonnes. Les moteurs sont enlevés après chaque vol et emmenés au SSMEPF (Space Shuttle Main Engine Processing Facility ou en français Atelier d’inspection et de réparation des moteurs de la Navette Spatiale). Les moteurs étaient inspectés dans les moindres détails au laser et autres instruments de mesure. Les pièces endommagées ou qui présentaient des faiblesses étaient replacées.
Les moteurs RS-25 étaient capables de fonctionner à des températures extrêmes. L’hydrogène liquide contenu dans le réservoir extérieur été stocké à une température de -253°C. Pendant la mise à feu, la température dans la chambre de combustion atteignait 3300°C soit le point de fusion du fer. Chaque moteur consommait 1340 litres de carburant par seconde ! Pour donner une idée de grandeur, si les moteurs utilisaient de l’eau au lieu d’hydrogène liquide, une piscine de taille moyenne serait vidée en 75 secondes (ou 25 secondes si on compte les 3 moteurs).
Développement
Six moteurs RS-25 en attente d’intégration
Le développement du SSME (RS-25) remonte aux années 1960. C’est à l’origine un moteur expérimental qui s’est développé après les succès des J-2 (utilisés pendant le programme Apollo). Au début des années 1970 leur développement est connu sous le nom de HG-3 sous une forme moins puissante que le RS-25 actuel (350 000 lbf seulement). Essais après essais, les ingénieurs arrivent à atteindre 450 000 lbf ! Ce design a servi comme base de lancement pour le développement du RS-25 qui n’utilisera au final que 400 000 lbf pour des raisons de stabilité. Durant les 30 ans du programme, les SSMEs auront connu beaucoup d’améliorations diverses. La dernière évolution, le Block II (qui fut utilisé pour la première fois en 2002) continuera à évoluer pour le prochain projet de la navette qui on l’espère pourra arriver à terme. Après Apollo et la Navette Spatiale, le bon vieux RS-25 n’a pas dit son dernier mot !