Asparagus staging/fr
Le montage en asperge (asparagus staging) était une méthode hautement efficace de conception de fusée dans les premières versions de Kerbal Space Program. Le vaisseau de base Kerbal X en est une démonstration.
Au cours des mises à jour du jeu, le modèle des frottements a été rendu plus réaliste et des moteurs plus efficaces ont été ajoutés au jeu, ce qui a rendu le montage en asperge moins viable. Il est maintenant souvent mieux de n'utiliser qu'un seul large moteur par étage.
Cette technique reste utile pour concevoir des fusées très larges, quand aucun moteur de cette largeur n'est disponible.
Concept
L'idée est de créer une fusée composée de moteurs (et de réservoirs) montés en parallèle. Tous les moteurs s'allument en même temps. Le truc, cependant, c'est que chaque moteur n'est pas seulement connecté à son propre réservoir, mais qu'ils forment une chaîne, tous les moteurs consommant en priorité le carburant des réservoirs situés en bout de chaîne. Lorsque ces derniers sont vides, ils sont largués, ainsi que leur moteur, et les réservoirs suivants commencent à se vider. L'intérêt réside principalement dans le fait que lorsqu'un réservoir se vide, les réservoirs en amont dans la chaîne restent complètement pleins alors que tous les moteurs fonctionnent à plein régime depuis le lancement. Le résultat est que la fusée vole avec le nombre minimum de réservoirs nécessaires pour contenir le carburant, à chaque instant, tout en utilisant en permanence la puissance de tous les moteurs disponibles. De ce fait, lorsque vous larguez l'avant dernier, le réservoir central est encore plein à ras bord alors que son moteur fonctionne depuis le lancement.
Pour la conception pratique, on utilisera donc des conduites de carburants pour connecter les étages dans l'ordre où ils seront largués. Ceci garantit que les moteurs utilisent toujours le carburant des réservoirs les plus éloignés.
Le montage en asperge est principalement utilisé au décollage pour mettre en orbite de lourdes charges utiles pour les missions munaires et au-delà. Elle peut aussi être utile pour lancer une station spatiale.
Désavantages
Le plus grand désavantage de cette technique réside dans sa difficulté de conception. En effet, on ne peut pas exploiter à fond l'outil de symétrie. On peut soit monter les pièces en miroir (deux par deux), soit les monter toutes en même temps (pour plus d'équilibre) et puis réarranger les étages (attention aux erreurs, larguer le mauvais réservoir serait catastrophique). Si tous les moteurs ne sont pas au même niveau, cela va produire un couple qui rendra le contrôle de la fusée difficile. Les conduites de carburant devront, quant à elles, toujours être placées une par une (allez, deux par deux pour les bons !).
Pour les lourdes charges utiles, il est nécessaire de placer beaucoup d'étages, ce qui entraîne la présence d'un grand nombre de pièces et il faudra utiliser des étais de connection. Toutefois, une fusée qui n'utilise pas le montage en asperge contiendra plus de pièce parce que son efficacité sera moindre. Le nombre de pièces peut être réduit en utilisant des réservoirs de grande taille et des moteurs puissants, ce qui garantit une performance égale, une plus grande stabilité et une meilleure esthétique.
Un autre désavantage est la perte de réalisme. En effet, ce montage n'est pas possible dans le monde réel car le carburant ne peut pas voyager d'un réservoir à l'autre aussi rapidement que ce que cette technique demande. L'esthétique de l'ensemble est également discutable, surtout lors de présence de multiples couches.
La fusée a souvent tendance à être instable en roulis, ce qui peut entraîner la perte de contrôle de la fusée. Chaque séparation s'accompagne également d'une perte de poussée accompagnée d'une faible perte de masse (contrairement à d'autres méthodes), ce qui peut provoquer d'importantes pertes de vitesse et réduire l'efficacité du lanceur.
Depuis la version 0.24, quand de nombreuses pièces ont vu leur prix changer, certains designs de fusées avec des boosters à ergols solides pourront être moins chères qu'une fusée utilisant le montage en asperge, à charge utile en orbite basse égale.
Traînée
Avec la sortie de la version 1.0, un modèle plus réaliste de frottements et de forces aérodynamiques a été implémenté, rendant les fusées larges montées en asperge beaucoup plus compliquées, voire même moins performantes que des étages conventionnels. Cependant, un montage en asperge plus limité comme sur la Kerbal X reste très efficace.
En version 1.2, les frottements transsoniques et supersoniques ont été augmentés, les fusées larges subissent donc beaucoup plus de frottements, ce qui impacte encore fortement l'efficacité du montage en asperge.
Le DLC Making History ajoute des réservoirs style R-7 qui ont des qualités aérodynamiques supérieures. Ils sont un choix parfait pour un montage en asperge.
Applications dans le monde réel
Le montage en asperge, mieux connu comme système de crossfeed des ergols, est actuellement seulement présent dans Kerbal Space Program. Il vient d'un design de booster proposé dans un livre sur les mécaniques orbitales par Tom Logsdon. Selon ce livre, un ingénieur du nom de Ed Keith a proposé le nom de montage en asperge pour les fusées utilisant le crossfeed.
La Falcon Heavy devait un temps utiliser ce design, mais Elon Musk a finalement annoncé que le design n'allait pas être implémenté, du moins pas sur les premières versions du lanceur. Le problème avec le montage en asperge est que, le transfert de carburant d'un réservoir à son moteur étant déjà compliqué, l'ajout de pompes pour transférer celui-ci entre les réservoirs risque de diminuer la fiabilité. Une autre raison très importante est que la baisse de pression provoquée peut nécessiter des pompes supplémentaires, ce qui impacte négativement l'efficacité du concept.
En 1947, Mikhail Tikhonravov développa ce type d'étages dans ce qu'il appelait des fusées-packet. Ceci conduisit au développement du R-7 Semiorka. Les développements ultérieurs de cette fusées formèrent la famille de lanceurs R-7. Toutefois, aucune n'a utilisé le design fusée-packet / montage en asperge original.
Origine du nom
L'utilisation du terme "asperge" pour une forme de fusées existait avant Kerbal Space Program et n'est pas une création des joueurs. Le "Booster Asparagus-Stalk" a été décrit par l'ingénieur en aérospatiale Ed Keith à la page 144 de "Orbital Mechanics: Theory and Applications" par Tom Logsdon en 1997.
