Le Space Launch System (en français : « système de lancement spatial »), abrégé SLS, est un lanceur spatial super-lourd américain développé par la NASA depuis 2011 et dont le premier vol a lieu le 16 novembre 2022. Le SLS joue un rôle central dans le programme Artemis dont l'objectif est, 50 ans après le programme Apollo, d'envoyer à nouveau des équipages à la surface de la Lune, puis de préparer les futures missions habitées vers Mars. Cette fusée sera chargée de placer le vaisseau Orion transportant l'équipage sur une trajectoire à destination de la Lune.
Pour placer en orbite lunaire un vaisseau avec équipage d'une masse de près de 30 tonnes, il faut disposer d'un lanceur beaucoup plus puissant que ceux actuellement disponibles. Le lanceur Saturn V du programme Apollo, d'une capacité de 47 tonnes en orbite lunaire, n'est plus produit depuis la fin de ce programme au début des années 1970. L'architecture du lanceur SLS, similaire à celle de l'Ares V abandonné après l'arrêt du programme Constellation en 2010, reprend en les adaptant des composants utilisés par la navette spatiale américaine (propulseurs d'appoint, moteurs-fusées SSME/RS-25) et dans sa version Bloc 1 l'étage supérieur du lanceur Delta IV. Plusieurs versions sont envisagées (Bloc 1, 1B et 2), d'une capacité de mise en orbite terrestre basse s'échelonnant entre 70 tonnes et 130 tonnes. La version Bloc 1, pouvant lancer 27 tonnes vers la Lune, est caractérisée par son deuxième étage ICPS, propulsé par un unique moteur RL-10 B2, tandis que la version Bloc 1B, d'une capacité de 42 tonnes vers la Lune, utilise le deuxième étage plus puissant EUS, propulsé par quatre moteurs RL-10 C3. Cette seconde version doit permettre l'assemblage de la station Gateway en orbite autour de la Lune. Une version Bloc 2, plus puissante et utilisant de nouveaux propulseurs d'appoint, est également envisagée.
Le développement de la fusée SLS est lancé en 2011 à la demande du Congrès américain alors que la NASA n'a exprimé aucun besoin précis. Le coût initial du projet est alors évalué à 10 milliards US$ et un premier vol est prévu en 2017. Les glissements de ce calendrier, les importants dépassements budgétaires qui touchent également l'adaptation des installations de lancement du complexe de lancement 39 en Floride, ainsi que le développement de lanceurs commerciaux de forte puissance remettent en question la nécessité d'un lanceur dont le coût unitaire de production atteint 2,2 milliards de US$. Malgré tout, sous la pression du Congrès, le projet se poursuit et le lanceur est appelé à jouer un rôle central dans le programme Artemis.
Retour des projets lunaires et du lanceur lourd
En 2004, le président George W. Bush annonce les objectifs à long terme qu'il souhaite assigner au programme spatial habité américain alors que l'accident de la navette spatiale Columbia vient de clouer au sol la flotte de ces engins vieillissants et que le sort de la Station spatiale internationale, dont l'achèvement approche, est en suspens. Le projet présidentiel Vision for Space Exploration veut replacer l'Homme au cœur de l'exploration spatiale : le retour d'astronautes sur la Lune est programmé avant 2020 pour une série de missions destinées à préparer une éventuelle présence permanente de l'homme sur le sol lunaire et mettre au point le matériel nécessaire à de futures missions habitées vers Mars fixées à une échéance beaucoup plus lointaine. Cette fois-ci, l'opinion comme le Congrès sont favorables au projet : le programme Constellation est alors mis sur pied par la NASA pour répondre aux attentes présidentielles. Il prévoit la construction de manière similaire au programme Apollo de deux vaisseaux habités — le vaisseau principal Orion et le vaisseau lunaire Altair — ainsi que de deux types de lanceurs — le lanceur lourd Ares I, chargé de placer en orbite le vaisseau Orion, et le lanceur super-lourd Ares V de la classe du lanceur géant Saturn V, chargé de placer en orbite le module lunaire. La NASA utilise, en les adaptant, des moteurs-fusées développés pour la fusée Saturn V, les propulseurs à poudre de la navette spatiale, ainsi que de nombreuses installations au sol remontant à l'époque du programme Apollo. Mais le programme prend du retard et se heurte à un problème de financement qui, selon les plans initiaux, doit s'effectuer sans augmentation substantielle du budget global de la NASA. Début février 2010, le président Obama annonce l'annulation du programme Constellation qui est confirmée par la suite.
Abandon du programme Constellation et du lanceur lourd Ares V
À la suite de son investiture, le président américain Barack Obama fait expertiser le programme Constellation par la commission Augustine, créée à cet effet le 7 mai 2009. Celle-ci conclut qu'il manque trois milliards de dollars par an pour atteindre les objectifs fixés, mais confirme l'intérêt d'une seconde exploration humaine de la Lune comme étape intermédiaire avant une mission habitée vers Mars. Début février 2010, s'appuyant sur ce rapport, le président Barack Obama annonce l'annulation du programme Constellation. Trois motifs sont mis en avant : un budget en dépassement, le retard pris sur les échéances et l'absence d'innovations intégrées dans le projet. Cette décision donne un coup d'arrêt au développement du lanceur lourd Ares V dont l'architecture devait reprendre plusieurs composants développés pour la navette spatiale et qui était conçu pour placer 160 tonnes en orbite basse (le lanceur Saturn V ne pouvait placer que 140 tonnes). Les éléments repris sont le propulseur d'appoint à poudre de la navette spatiale américaine allongé par ajout d'un cinquième segment, le premier étage qui utilise la structure du réservoir externe de la navette spatiale américaine avec un diamètre passant de 8,4 à 10 mètres de diamètre propulsé par six moteurs RS-68B utilisés pour la fusée Delta IV. Le deuxième étage EDS utilise, comme le premier étage, de l'oxygène et de l'hydrogène liquides. Il est propulsé par un moteur unique J-2X, dérivé du moteur J-2 du deuxième étage des lanceurs Saturn IB et Saturn V.
Renaissance du programme lunaire habité : le programme Artemis
Un lanceur lourd développé sous la pression des élus politiques
La décision du président Obama s'accompagne d'un moratoire de cinq ans sur les développements du lanceur lourd entrepris par la NASA. Un budget de 3 milliards de dollars est toutefois alloué à la NASA pour mettre au point des technologies permettant d'abaisser le coût des systèmes de propulsion. En conséquence, le projet de budget 2011 soumis par la Maison-Blanche au vote du Congrès américain ne prévoit plus aucune ligne budgétaire pour le développement d'un lanceur lourd. Mais l'annulation du programme Constellation, conjuguée avec le retrait programmé de la navette spatiale, annonce une forte baisse de la charge de travail pour les industriels et les établissements de la NASA particulièrement impliqués dans le programme spatial habité et concentrés dans les États du Sud des États-Unis : le centre de vol spatial Marshall dans l'Alabama, le centre spatial Johnson au Texas, le Stennis Space Center dans le Mississippi et le Centre d'assemblage de Michoud en Louisiane. Mettant en avant ce motif, la Chambre des représentants et le Sénat votent avec une large majorité début 2010 un budget de la NASA 2011 amendé imposant le développement d'un lanceur lourd HLV (Heavy Lift Launch Vehicle). Selon les souhaits de ces élus, une première version capable de placer 70 tonnes en orbite basse doit voler dès décembre 2016 et prendre le relais de la navette spatiale américaine. La fusée doit constituer une solution de secours pour le programme spatial habité américain au cas où la réalisation des lanceurs commerciaux financés par la NASA pour desservir la Station spatiale internationale dans le cadre du même budget n'aboutissait pas. La réalisation du lanceur lourd est associée à la poursuite du développement du vaisseau Orion (ou Multi-Purpose Crew Vehicle, MPCV). Les élus demandent également qu'une deuxième version capable de placer 130 tonnes en orbite basse soit développée. L’origine principalement politique du Space Launch System lui vaut le surnom de « Senate Launch System », qui souligne que le lanceur doit son existence davantage à la création d’emplois dans certains districts politiquement clés du Congrès qu'à la volonté de faire avancer l’exploration de l’espace.