Réservoir externe de la navette spatiale américaine

Le réservoir externe dans le VAB, avant son assemblage avec l'orbiteur et les propulseurs externes.

Des techniciens travaillent sur la vanne permettant d'évacuer l'hydrogène gazeux au-delà d'une certaine pression durant la phase de remplissage du réservoir sur le pas de tir.

Gros plan sur les conduites d'alimentation et le système de fixation entre le réservoir externe et l'orbiteur.

Le réservoir d'oxygène liquide (en anglais : « Liquid Oxygen Tank ») était une structure monocoque en alliage d'aluminium. Il alimentait, via une conduite de 42,5 cm de diamètre (en anglais : « Liquid Oxygen Feedline »), qui courait à l'extérieur du réservoir d'hydrogène, les moteurs SSME de l'orbiteur par l'intermédiaire d'une prise ombilicale, située au bas du réservoir d'hydrogène, à droite, qui permettait de déverser 1 114 kg d'oxygène par seconde aux moteurs SSME. Cette partie du réservoir, située à l'avant de l'ensemble formé par la navette spatiale, avait une forme aérodynamique afin de limiter la traînée et l'échauffement au cours de l'ascension. L'oxygène liquide occupait un volume de 553 m³, dans un réservoir qui mesurait 8,40 m de diamètre pour 16,64 m de long et pesait 45 400 kg à vide. Rempli avec 549 407 litres d'oxygène liquide, il pesait 625 650 kg.

La section inter-réservoirs (en anglais : « intertank ») était un compartiment non pressurisé situé, comme son nom l'indique, entre le réservoir d'oxygène liquide et le réservoir d'hydrogène liquide. Il abritait l'instrumentation et comportait en-outre les points d'attache supérieurs des deux boosters. La section inter-réservoirs mesurait 6,86 mètres de long, 8,40 mètres de diamètre et pesait 5 445 kg.

Comme pour le réservoir d'oxygène, le réservoir d'hydrogène liquide (en anglais : « Liquid Hydrogen Tank ») était une structure semi-monocoque en alliage d'aluminium. Le compartiment contenant l'hydrogène liquide était situé à la base du réservoir externe. La prise du réservoir d'hydrogène permettait d'alimenter les moteurs SSME à raison de 179 039 litres par minute. Le réservoir d'hydrogène mesurait 29,47 mètres de long pour 8,4 mètres de diamètre, pesait 13 050 kg à vide et offre un volume de 1 514,5 m³. Rempli avec 1 476 836 litres d'hydrogène liquide, il pesait 104 308 kg.

Le contenu des réservoirs LOX (oxygène liquide) et LH2 (hydrogène liquide) est maintenu respectivement au-dessous de −183 °C et de −253 °C grâce à l'isolation de leur structure d'aluminium par une couche de mousse ablative. Outre le maintien en température, cette mousse isolante évite la formation de glace sur les parois du réservoir qui - s'en détachant lors des vibrations intenses du décollage - risquerait d'endommager la navette. Chaque réservoir possède une soupape permettant d'évacuer l'excès de pression de LOX et de LH2. Un bras surmonté d'un chapeau venant coiffer le sommet du réservoir recueille le trop-plein d'oxygène s'évacuant de son évent, qui risquerait ici encore de former des plaques de glace. Enfin, au départ de l'engin, la mousse ablative se désagrège avec le frottement de l'air, limitant l'échauffement du réservoir.

Or ce sont justement des blocs de mousse, qui en se détachant ont brisé des tuiles réfractaires du bouclier thermique de l'orbiteur, et provoqué l'accident de Columbia. Le dispositif avait par la suite subi de nombreuses modifications, mais il resta un sujet de préoccupation pour la NASA pendant toute la carrière de la navette.

Pour les missions STS-1 et STS-2, l'isolation thermique du réservoir externe étaient recouverte d'une peinture blanche ignifuge. À partir de STS-3, cette peinture ne fut plus appliquée, ce qui permit de réduire la masse du réservoir de 272 kg et de réduire de manière marginale le coût de sa fabrication[2].

Lors de l'ascension de la navette spatiale, la séparation entre le réservoir externe et l'orbiteur intervenait juste avant que ce dernier ait atteint une vitesse suffisante pour se placer en orbite. Le réservoir externe ne se satellisait donc pas et entamait sa chute immédiatement après avoir effectué un vol suborbital. Cette trajectoire permettait d'être certain que le réservoir retombe dans l'Océan Atlantique, loin de toute zone habitée. La navette utilisait ses moteurs auxiliaires pour achever la mise en orbite. Au moment de la séparation entre le réservoir et la navette, la valve à l'avant du réservoir de LOX était ouverte, produisant une petite poussée nécessaire à son éloignement de l'Orbiter ainsi qu'à sa retombée. Il y avait huit capteurs d'épuisement sur le réservoir, quatre dans chaque réservoir, localisées au fond pour le réservoir LH2 et sur la ligne d'alimentation avant sur le réservoir LOX.

Le Shuttle-C était une proposition de la NASA de transformer l'ensemble navette spatiale en un lanceur sans pilote destiné à la cargaison. Ceci en réutilisant entre autres le réservoir externe de la navette spatiale.

• (en) Dennis R. Jenkins, Space Shuttle : The History of the National Space Transportation System : The first 100 missions, Cape Canaveral, Midland Publishing, avril 2001, 3^e éd., 524 p. (ISBN 0-9633974-5-1 et 978-0963397454, présentation en ligne)

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