Super Heavy

L'histoire du propulseur commence bien avant qu'il ne porte ce nom. En octobre 2012, SpaceX exprima pour la première fois publiquement son intention de développer un système de lancement entièrement réutilisable et d'une capacité très supérieure au Falcon 9, et évoqua peu après le concept de Mars Colonial Transporter, un véhicule conçu pour emporter cent tonnes de fret vers Mars, propulsé par des moteurs au méthane.

Le concept prit forme le 27 septembre 2016, lors du 67e Congrès international d'astronautique, quand Elon Musk présenta l'Interplanetary Transport System : deux étages, un propulseur réutilisable et un vaisseau, des réservoirs en matériau composite de carbone et du méthane et de l'oxygène liquides comme ergols. Ce premier propulseur devait mesurer 12 m de diamètre, 77,5 m de hauteur et compter 42 moteurs, et atterrir directement sur la plateforme de lancement elle-même pour se ravitailler et revoler ; il prévoyait déjà des volets en grille pour guider la rentrée. Un an plus tard, lors du congrès de 2017, le projet fut rebaptisé BFR et rétréci à une échelle un peu plus raisonnable.

Le tournant décisif survint en décembre 2018, quand SpaceX changea de matériau structurel : exit les composites de carbone, place à l'acier inoxydable. Musk le justifia par le coût, la facilité de fabrication, la meilleure résistance de l'acier aux températures cryogéniques et sa tolérance à la chaleur de la rentrée. En 2019, l'entreprise appelait déjà Starship le système complet et Super Heavy son premier étage, et la conception fut fixée dans ses grandes lignes : un cylindre d'acier de 9 m de diamètre construit à partir d'anneaux soudés.

Super Heavy se divise en quatre sections qui, en ordre ascendant, sont les moteurs, le réservoir d'oxygène liquide, le réservoir de méthane liquide et l'interétage. Les deux réservoirs cryogéniques sont séparés par une cloison commune, la même solution structurelle qu'employaient les étages S-II et S-IVB de la Saturn V, et chacun comporte environ soixante-quatorze raidisseurs de renfort. Après le deuxième vol d'essai, le dôme commun fut redessiné avec une forme plus elliptique, ce qui modifia légèrement la capacité des deux réservoirs.

Le réservoir d'oxygène se termine par le thrust puck, la pièce qui recueille la poussée des treize moteurs intérieurs ; les vingt extérieurs sont montés sur un anneau relié au premier anneau d'acier de la structure. De grands renforts d'acier soudés sous le dôme arrière permettent à cette pièce de supporter à elle seule la charge des moteurs centraux tout en servant de passage aux conduites. L'entonnoir de méthane est en partie contenu dans le réservoir de tête, avec le puisard juste en dessous.

À partir du Booster 7 apparurent quatre carénages aérodynamiques longitudinaux — les fameux chines — sur l'extérieur du réservoir d'oxygène. Ils ne sont pas décoratifs : ils génèrent de la portance pendant la descente et abritent des batteries, des réservoirs sous pression en matériau composite pour le démarrage des turbopompes et des réservoirs de dioxyde de carbone pour l'extinction des incendies.

L'interétage porte quatre volets en grille en acier inoxydable à actionnement électrique, d'environ trois tonnes chacun. Contrairement à ceux du Falcon 9, ils ne se replient pas : ils restent déployés pendant toute l'ascension pour économiser du poids, au prix d'une légère déformation lors de la séparation des étages. Entre eux dépassent les ferrures par lesquelles la tour soulève et attrape le véhicule.

Le processus commence avec des bobines d'acier inoxydable qui sont déroulées, découpées et soudées par un bord jusqu'à former un cylindre de 9 m de diamètre, 1,83 m de haut et 3,97 mm d'épaisseur, d'une masse d'environ 1600 kg. Chaque Super Heavy utilise trente-trois de ces anneaux, plus quatre anneaux courts de 1,4 m destinés à des points précis de la structure.

Les anneaux sont empilés et soudés de façon robotisée dans la Starfactory pour former des blocs de trois ou quatre, auxquels on ajoute ensuite les raidisseurs, et on pratique les découpes pour les volets en grille et les ferrures. Les dômes sont ensuite installés à l'intérieur des blocs avant, arrière et commun. L'assemblage proprement dit se déroule dans la Mega Bay 1 : d'abord le réservoir de méthane, puis celui d'oxygène déjà intégré au dôme commun, avec le conduit descendant de méthane ajouté avant fermeture. Le véhicule est alors transporté au banc d'essai de Massey's, où il subit deux fois un essai cryogénique en remplissant les réservoirs d'azote liquide — incombustible — et parfois aussi d'oxygène liquide. De retour en production, on installe les moteurs et leur blindage, qui forme la baie arrière, et c'est déjà sur la plateforme qu'a lieu l'allumage statique.

Le premier prototype, BN1, fut assemblé en mars 2021 en pionnier de production et démantelé le 30 de ce même mois sans avoir été testé. Le suivant, BN3, fut achevé le 29 juin 2021, réussit le premier essai cryogénique d'un Super Heavy le 13 juillet et fut le protagoniste, le 19 juillet, du seul allumage statique d'un propulseur réalisé sur le site de lancement suborbital ; il fut ensuite partiellement démantelé.

Le Booster 4 fut le premier destiné à voler. Il fut entièrement empilé le 1er août 2021 et, dès le lendemain, avait ses vingt-neuf moteurs installés — la configuration de l'époque — ; on lui ajouta des volets en grille et il fut le premier Super Heavy empilé avec un vaisseau Starship au-dessus. Il ne vola jamais : il fut retiré au profit du Booster 7 et du vaisseau 24.

Le Booster 7 fut placé sur la plateforme orbitale le 31 mars 2022 et réussit deux essais cryogéniques en avril qui firent éclater le conduit descendant. Réparé, il poursuivit avec une campagne d'allumages statiques et d'essais de démarrage en rotation, dont l'un, le 11 juillet 2022, lui causa des dommages importants. Le Booster 8, empilé le 8 juillet 2022 et transféré sur le site de lancement en septembre, n'y fut jamais testé et fut démantelé en janvier 2023.

Après une tentative avortée le 17 avril 2023, le Booster 7 et le vaisseau 24 décollèrent le 20 avril lors du premier vol d'essai intégré. Trois moteurs furent désactivés dans la séquence de lancement et plusieurs autres tombèrent en panne pendant l'ascension ; l'ensemble ne se sépara jamais et finit détruit. Le lancement endommagea en outre la plateforme, ce qui obligea à renforcer les fondations de la tour et à construire sous le support un déflecteur de flamme refroidi à l'eau.

Le 18 novembre 2023 volèrent le Booster 9 et le vaisseau 25. Les 33 moteurs fonctionnèrent jusqu'à la séparation, exécutée pour la première fois à chaud : le second étage alluma ses moteurs et se poussa lui-même pour se séparer du propulseur. Super Heavy acheva son retournement et entama l'allumage de retour, mais explosa après une succession de pannes moteur.

Le troisième vol décolla de Starbase le 14 mars 2024, coïncidant avec le vingt-deuxième anniversaire de la fondation de l'entreprise. À nouveau, les 33 moteurs s'allumèrent et la séparation fut correcte ; le Booster 10 exécuta l'allumage de retour, mais l'amerrissage prévu dans le golfe du Mexique se passa mal et le véhicule explosa à 462 m au-dessus de la surface.

Le quatrième vol, le 6 juin 2024, avait pour objectif que le propulseur « atterrisse » sur une tour virtuelle en mer. Super Heavy réussit un amerrissage en douceur — le premier — et ne fut détruit qu'ensuite, en basculant sur l'eau.

Fort de ce résultat, Musk annonça en avril 2024 que la prochaine étape serait de tenter la capture par la tour. Le Booster 12 et le vaisseau 30 décollèrent le 13 octobre 2024 : le propulseur exécuta sans panne moteur les allumages de retour et d'atterrissage et resta pris entre les bras de la tour, qui le déposèrent sur le support de lancement. Ce fut la première fois qu'un propulseur orbital était récupéré en plein vol, sans pieds ni plateforme. Musk signala ensuite des dommages mineurs et facilement réparables, parmi lesquels la déformation des tuyères extérieures. Lors du vol suivant, la capture fut abandonnée et le Booster 13 amérit en mer.

La seconde grande étape survint en 2025 avec la réutilisation. Le Booster 14 vola le 16 janvier 2025 avec le vaisseau 33 : ascension nominale et séparation correcte, bien que le rallumage d'un moteur pour l'allumage de retour ait échoué. Ce même propulseur, désormais désigné B14-2, fut intégré au vaisseau 35 le 25 mai et décolla le 27 mai 2025 en maintenant les 33 moteurs allumés jusqu'à la coupure du moteur principal, et en allumant, cette fois avec succès, les treize moteurs orientables pour le retour. Le Booster 15 vola lui aussi deux fois : il fut capturé lors de son premier vol et retourna à la Mega Bay 1 le 8 mars, passa par le Rocket Garden et, le 6 septembre 2025, revint sur le site de lancement pour sa seconde mission.

Le Block 3 est le premier remaniement en profondeur du propulseur. Il mesure 72,3 m, intègre l'interétage directement dans le réservoir de méthane et réduit les volets en grille de quatre à trois, disposés selon un motif de 90/90/180 degrés. Les nouveaux volets sont environ une fois et demie plus grands que ceux des blocs précédents et sont placés plus bas sur le véhicule ; selon SpaceX, cette nouvelle position réduit la chaleur qu'ils subissent pendant la séparation des étages. Le dôme arrière a été redessiné avec des dalles métalliques de protection thermique montées dessus, et les moteurs passent du Raptor 2 au Raptor 3, un changement que SpaceX a appliqué à partir de son premier vol de Starship de 2026.

Le programme d'essais du Block 3 progressa en 2026 : le Booster 20 partit vers Massey's le 5 juin 2026 et y réussit un essai cryogénique le lendemain, puis exécuta le 10 juillet un allumage de trente-trois moteurs. Le 7 mai 2026, SpaceX avait déjà allumé les 33 Raptor d'un Super Heavy V3 à pleine durée et pleine poussée à Starbase, le premier allumage statique complet de la variante ; avec ce même propulseur avaient déjà eu lieu un essai à dix moteurs en mars et d'autres tentatives interrompues avant terme pour des problèmes d'équipe au sol. Le Booster 19 commença à être empilé le 27 novembre 2025, fut achevé le 24 décembre et devint le véhicule prévu pour le vol 12, en remplacement du Booster 18.

Super Heavy et le vaisseau sont empilés sur le support de lancement et chargés en ergols par les raccords rapides du propulseur et le bras du vaisseau. Dix-neuf minutes et quarante secondes avant le décollage commence le refroidissement des moteurs, nécessaire pour protéger les turbopompes du choc thermique ; trois secondes avant le décollage démarre la séquence d'allumage. Après le décollage, les moteurs brûlent pendant environ cent cinquante-neuf secondes, jusqu'à ce que le propulseur éteigne tous les moteurs sauf les trois centraux orientables, à environ 64 km d'altitude. Il réduit alors la poussée de ceux qui restent, le vaisseau allume ses propres moteurs tout en restant attaché au propulseur et se sépare en se poussant contre lui. Super Heavy effectue son retournement et allume dix moteurs supplémentaires pour l'allumage de retour qui le ramène vers le site de lancement, où il descend gouverné par les volets en grille et par des propulseurs à gaz froid alimentés par le gaz résiduel de pressurisation des réservoirs, avec quatre sorties perpendiculaires situées sur l'interétage.

Super Heavy n'a pas d'existence autonome : il est la moitié inférieure d'un système à deux étages dont la moitié supérieure est le vaisseau Starship, qui atteint l'orbite, transporte le fret et, dans l'architecture prévue, se ravitaille en vol. Environ 58 % de la hauteur de l'ensemble empilé revient au propulseur. Toute la cadence de vol, la numérotation des missions et une bonne partie des décisions de conception du propulseur sont prises en fonction des besoins du vaisseau, et non l'inverse.

Ce couplage explique aussi son rôle institutionnel. La NASA a sélectionné une version de Starship comme système d'alunissage habité du programme Artemis, et les vols d'essai de l'ensemble — propulseur compris — sont évalués comme une progression vers cette mission. La supervision réglementaire du programme incombe à la Federal Aviation Administration, qui autorise les lancements depuis Boca Chica et a instruit l'évaluation environnementale du complexe.