Le retour
A ce stade du voyage, il ne reste que le BFS (Big Falcon Ship), c'est-à-dire le vaisseau appartenant à BFR. Celui-ci arrive donc avec une vitesse considérable à proximité de Mars. Pour se poser sur Mars il faut alors décélérer fortement, afin de ne pas être propulsé derrière la planète rouge ou alors s’écraser violemment. Pour cela, le vaisseau est équipé, tout comme les propulseurs, de 7 moteurs raptors mais de deux types différents. On a en effet 3 Sea Level Raptors, qui sont les mêmes que ceux des propulseurs et servent à un décollage et une rentrée atmosphérique, et 4 Vacuum (vide) raptors qui servent exclusivement à la propulsion dans le vide. Ces derniers vont permettre une mise en orbite de Mars tout en décélérant, pour ensuite ralentir la vitesse orbitale une fois la zone d'atterrissage déterminée et la trajectoire pour l’atteindre calculée. Une fois l’entrée atmosphérique débutée, les raptors SL s’activent pour réaliser un atterrissage propulsif et se poser en douceur sur le sol martien.
Caractéristiques du Big Falcon Ship, composé de 7 moteurs raptors
Cet atterrissage propulsif sur la planète rouge reste un des défis les plus techniques du projet. Pour l’instant, l’objet le plus lourd s’étant posé sur Mars est le rover Curiosity de la NASA avec un poids de 900kg en 2012. A ce moment là la réussite d’une telle prouesse technique avait été énormément saluée par le public et le milieu astronautique. Avant d’envoyer le BFS (ayant une masse d’environ 2500 tonnes sans compter le retrait d’une majorité de la masse d’ergols) SpaceX va devoir s’entraîner avec l’envoi de capsules dragon 2 (environ 6,4t tonnes) sur Mars, comme sur Terre, ainsi que des retours de la falcon heavy qui est plus massive que la falcon 9 et composée de 3 propulseurs à faire revenir sur Terre. Tous ces essais vont donc permettre d’acquérir l’expérience nécessaire à l’utilisation de la BFR : retours des propulseurs sur Terre, atterrissage du vaisseau spatial sur n’importe quel surface du système solaire et d’y redécoller.
Projet de Elon Musk avec sa fusée Big Falcon Rocket
Une fois posé sur Mars, le BFS ne possède presque plus d’ergols. L’idée révolutionnaire d’Elon Musk est de produire ces ergols sur la planète rouge. En effet le choix de propulsion chimique au méthane et dioxygène n’est pas anodin car Mars détient tous les atouts à la production de ces deux molécules. A partir de la glace d’eau présente sur Mars, on commence par électrolyse à former du dioxygène et du dihydrogène. On a 2H2O → 2H2 + O2. On obtient donc déjà du dioxygène. A présent, à partir de dioxyde de carbone présent sous forme de glace et directement dans l’atmosphère martienne, on réalise une réaction chimique en l’associant à du dihydrogène produit précédemment. On a alors CO2 + 2H2 → CH4 + O2. On obtient donc ici directement les deux ergols nécessaires à la mise en fonctionnement des raptors.
Le BFS est donc prêt à redécoller car la faible gravité martienne permet de se détacher de l’astre sans propulseurs. Mais il faut attendre la fenêtre de trajectoire optimale entre Mars et la Terre, qui se répète sur une période de 26 mois (2 ans et 2 mois ) pour amorcer le retour vers la Terre. Le voyage durera autant que l’aller, soit 6 mois, posera les mêmes problèmes qu’à l’aller pour le voyage et l'atterrissage. On réalisera donc le même protocole pour l'atterrissage, avec une mise en orbite et une rentrée atmosphérique propulsive.
La capsule Dragon 2 serait la plus lourde charge jamais posée sur Mars. La masse prévue à l'arrivée sur Mars n'est pas encore connue, mais avec 6.400 kg à vide, Dragon 2 est déjà beaucoup plus lourde que le plus gros engin jamais posé sur Mars par la Nasa, les 900 kg du rover Curiosity, qui explore la planète rouge depuis 2012. Et pour le moment, la Nasa est encore loin de maîtriser toutes les technologies nécessaires pour réussir l'atterrissage d'un engin de plus de 3 tonnes, comme l'a montré le parachute géant qui a explosé lors d'un test supersonique en 2014. Mais encore une fois, SpaceX ne fait rien comme les autres, et l'entreprise a fait le pari de se poser sans parachute. La capsule, protégée à son arrivée à très haute vitesse dans l'atmosphère martienne par un épais bouclier, ralentira ensuite en utilisant des moteurs-fusées. Ce bouclier est donc surdimensionné pour un simple retour depuis l'ISS, qui est la première mission de Dragon 2, mais a été dès le départ conçu pour être capable d'affronter une arrivée à très grande vitesse sur Mars. Elon Musk a assuré sur Twitter que Dragon 2 a été conçu pour atterrir sur n'importe quel corps du système solaire.
Capsule dragon V2 , Un premier vol sans équipage est planifié en avril 2018 avant un vol habité en août.
Les huit moteurs installés sur les bords de la capsule, appelés SuperDraco, serviront pour poser la capsule en douceur sur le sol. Le système n'a à ce jour pas encore été testé pour poser une capsule sur Terre, mais SpaceX a déjà réalisé plusieurs tirs d'essais sur son centre de McGregor au Texas.
Installations au sol de SpaceX sur son centre Mc Gregor au Texas
Simulation physique de l'atterrissage de la BFR sur Mars