Soyouz (du russe : ; litt. « Union ») désigne une famille de véhicules spatiaux habités soviétiques puis russes, conçue dans les années 1960, et construite par l'entreprise RKK Energia pour l'agence spatiale russe Roscosmos. Véhicule emblématique du programme spatial russe, Soyouz est depuis 1967 le seul mis en œuvre pour placer en orbite des cosmonautes et a volé plus de 150 fois en 60 ans de service. Lancé par la fusée éponyme Soyouz depuis le cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan, il permet d'emmener un équipage de trois personnes en orbite terrestre basse puis de les ramener sur Terre.
Soyouz est développé dès 1962 par l'OKB-1 de Sergueï Korolev pour remplacer Vostok et Voskhod aux capacités limitées, puis est intégré au programme lunaire habité soviétique concurrent du programme Apollo. Une version simplifiée lancée par la fusée Proton pour le programme Zond (1967-1970) réalise plusieurs vols circumlunaires inhabités avec succès, mais les quatre vols de test de la fusée N-1 qui doit le lancer avec l'atterrisseur LK sont des échecs, et le projet est abandonné en 1974. Ces débuts difficiles sont marqués par les accidents de Soyouz 1 (1967) et Soyouz 11 (1971) qui causent la mort de quatre cosmonautes.
À partir des années 1970, Soyouz sert à la desserte de stations spatiales en orbite basse terrestre, d'abord les Saliout et Almaz (1971-1986), puis Mir (1986-2000), et enfin la Station spatiale internationale (2000-), avec son dérivé le véhicule cargo Progress pour le ravitaillement. Progressivement modernisé avec les systèmes d'amarrage automatiques Igla puis Kours, et les versions successives Soyouz T (1976), TM (1986), TMA (2002) et enfin MS (2016), il acquiert une réputation de grande robustesse et fiabilité, sauvant à plusieurs reprises la vie de son équipage lors d'incidents critiques. Pendant 9 ans, de l'arrêt de la navette spatiale américaine en 2011 jusqu'à la mise en service du Crew Dragon en 2020, il est l'unique moyen d'accès à l'ISS.
Long de pour une masse de , Soyouz est composé de trois éléments : le module de service avec la propulsion, l'avionique, le contrôle thermique et les panneaux solaires ; le module de descente, une capsule pressurisée avec l'habitacle ; et le module orbital avec le système d'amarrage SSVP. Seul le module de descente revient sur Terre après la rentrée atmosphérique et l'atterrissage sous parachutes dans la steppe kazakhe, il n'est pas réutilisable. Une tour de sauvetage permet l'éjection pendant le lancement. D'une autonomie de quelques jours en vol libre, Soyouz peut rester en orbite jusqu'à 8 mois amarré à une station.
Par transferts de technologies et rétro-ingénierie du Soyouz, la Chine développe dans les années 1990 son propre véhicule spatial Shenzhou, plus grand et modernisé. Le remplacement du Soyouz est étudié en Russie dès les années 1980-90 avec le projet , puis dans les années 2000 avec la navette Kliper et le véhicule russo-européen ACTS, mais aucun ne se concrétise. Finalement le choix est fait du véhicule Oriol, plus performant et adapté aux missions lunaires, mais il n'a encore jamais volé.
Contexte
En 1957, le programme Spoutnik, qui va déclencher la course à l'espace, est en cours de développement. Son concepteur, Sergueï Korolev, étudie dès lors les plans d'un lanceur capable de réaliser des missions plus ambitieuses, notamment un vol habité autour de la Lune. Malgré le désintérêt des militaires soviétiques qui jouent à l'époque un rôle majeur dans le déroulement du programme spatial soviétique, il demande en 1959 à un de ses collaborateurs de travailler sur l'avant-projet d'un vaisseau spatial habité, baptisé Sever (Nord) et capable d'effectuer le tour de la Lune. Fin 1959 il parvient à attirer l'attention du dirigeant soviétique de l'époque Nikita Khrouchtchev sur le sujet en lui faisant part des premiers travaux de la NASA sur un lanceur lourd qui deviendra la fusée Saturn : il obtient ainsi le feu vert pour réaliser une étude de la fusée N-1. Celle-ci n'a toutefois pas de mission définiePierre Baland .
En , les constructeurs astronautiques ainsi que les principaux décideurs soviétiques se réunissent à Pitsounda dans la villégiature du dirigeant de l'Union soviétique, Nikita Khrouchtchev, pour définir la stratégie spatiale soviétique. Au grand dépit de Korolev, son principal rival Vladimir Tchelomeï, qui a su s'attirer l'appui de Khrouchtchev et, contrairement à Korolev, celui des militaires, obtient le feu vert pour son projet de lanceur lourd UR500 rebaptisé par la suite Proton. Celui-ci doit, entre autres, être utilisé pour le lancement d'un vaisseau spatial habité chargé d'une mission circumlunairePierre Baland .
Genèse du programme Le train spatial Soyouz (1962-1963) vignette|Représentation schématique du train spatial 7K 9K 11K Fin 1962, Korolev travaille sur le vaisseau qui doit succéder au Vostok, lequel, en 1961, a placé le premier humain sur orbite, Youri Gagarine, mais qui ne peut transporter qu'un seul cosmonaute et qui a des capacités de manœuvre limitées. Le nouvel engin doit pouvoir changer d'orbite, transporter deux ou trois personnes, effectuer des vols de longue durée, s'amarrer à un autre vaisseau et permettre des sorties extravéhiculaires ; il doit également pouvoir effectuer une rentrée atmosphérique après une mission lunaire, c'est-à-dire à la deuxième vitesse cosmique (), beaucoup plus élevée que la vitesse de rentrée d'un vaisseau ayant effectué une mission en orbite basse. Pour ce nouveau vaisseau, Korolev choisit de combiner les deux premiers étages de la fusée Vostok, utilisée pour mettre en orbite les premiers vaisseaux soviétiques, et le troisième étage de la fusée Molnia, utilisée pour lancer les sondes spatiales. Ce nouveau lanceur doit ainsi être capable de placer en orbite basse.
Pour contrer son rival Tchelomeï, Korolev propose une mission circumlunaire utilisant trois vaisseaux spatiaux : le premier, appelé 7KLe « 7 » signifiant la dessinée par Korolev et le « K » Koralb, qui signifie « vaisseau ». Capcom Espace, Évolution des Soyouz, devant emporter un équipage de deux personnes; le deuxième, inhabité et appelé 9K, étant chargé de s'amarrer au premier vaisseau; le troisième, le 11 K, emportant du carburant supplémentaire. L'ensemble des trois vaisseaux doit former un ensemble baptisé Soyouz (Union). Bien que concurrent de celui de Tchelomeï, ce projet reçoit, en , l'aval du conseil chargé de coordonner la politique spatiale soviétiquePierre Baland .
Courant 1963, le bureau d'étude de Korolev poursuit ses recherches sans toutefois disposer de budget. Les principales caractéristiques du vaisseau 7K, tel qu'il sera développé par la suite, sont arrêtées. Le vaisseau comporte deux modules habitables dont un, le module de descente, est prévu pour revenir sur Terre tandis que l'autre, le module orbital, n'est utilisé qu'en orbite. Le Vostok avait une forme sphérique qui optimisait le rapport surface/volume mais, pour résister à la rentrée atmosphérique à très grande vitesse d'une mission lunaire, les ingénieurs donnent au module de descente du nouveau vaisseau la forme d'un phare de voiture, ce qui autorise une certaine portance et réduit donc à la fois le nombre de g encaissés par l'équipage et l'échauffement de la coqueLa divergence de forme entre le module de descente de Soyouz et le module de commande Apollo résultent d'autres paramètres.. Le 7K comporte un troisième élément, le module de service, qui abrite le système de propulsion et sur lequel sont fixés deux panneaux solaires.
Le premier exemplaire du nouveau lanceur, qui doit placer en orbite chacun des éléments du train spatial et qui est également baptisé Soyouz, est testé avec succès le . La fusée entame une carrière qui se poursuit toujours en 2016, n'évoluant que faiblement au fil des décennies, d'abord en 1973, avec la version Soyouz-U (), puis à compter de 2002 avec la version Soyuz-FG, qui peut placer en orbite bassePierre Baland R. Hall et D. Shayler : Soyuz A universal Spacecraft .
Fin 1963, Korolev reçoit la commande de deux versions militaires du 7K : un vaisseau de reconnaissance Soyouz-R et un intercepteur de satellites Soyouz-P. Il va en fait utiliser les moyens financiers fournis par cette commande pour développer la version civile. À la même époque, il choisit un système de rendez-vous automatique à l'opposé de la solution retenue par la NASA qui s'en remet à ses astronautes pour les manœuvres de rendez-vous. Ce choix résulte en partie de la formation des ingénieurs des bureaux d'étude soviétiques qui viennent du monde des missiles et connaissent mal l'aéronautique ; mais cette option découle également de la volonté des autorités soviétiques, réticentes pour des raisons idéologiques à donner trop d'autonomie aux cosmonautesAu sein de la NASA, dans le cadre du programme Mercury, le même débat a eu lieu et les astronautes, tous anciens pilotes d'essai, réussissent à imposer leur point de vue contre le choix initial des ingénieurs qui portait sur une automatisation poussée.. Mais le rendez-vous automatique va contribuer à handicaper le projet en imposant une grande complexité technique dans un domaine, l'électronique, qui constitue un point faible de l'industrie et de la recherche soviétiquePierre Baland .
En définitive, le projet de train spatial lunaire est abandonné en 1964. Alors que Korolev décède en , le 7K va être conçu dans trois optiques : missions de simple contournement de la Lune, sans mise en orbite (programme Zond) ; utilisation lors de missions de débarquement sur la Lune ; missions autour de la Terre. Mais alors que les vols Zond s'arrêtent en 1970, un an après le débarquement des Américains sur la Lune, et que le projet de débarquement est lui aussi abandonné fin 1972, les missions autour de la Terre à bord du 7K et de ses variantes vont se succéder à partir de 1967 et se poursuivent de nos jours, le vaisseau conservant l'appellation du train spatial translunaire : Soyouz.
Lancement du programme lunaire (1964)
Fin 1964, constatant que le projet de débarquement sur la Lune initié en 1961 par le président John Kennedy prend forme, les Soviétiques se lancent véritablement dans la course, mais dans le plus grand secret (leurs projets ne seront révélés qu'à la fin des années 1980, avec la Glasnost, et surtout au début des années 1990, après la dissolution de l'Union soviétique).
La solution retenue reprend la formule du rendez-vous en orbite lunaire retenue par la NASA : l'envoi de deux vaisseaux par une fusée N-1, le LOK (Lunniy Orbitalny Korabl), restant en orbite avec un cosmonaute à bord, et le LK (Lunniy Korabl), se posant sur la Lune avec un seul homme (contre deux dans le programme Apollo des Américains). Le LOK est en fait un Soyouz 7K avec un bouclier thermique et un système de propulsion renforcés, ce qui porte son poids à . Le scénario présenté est accepté par les dirigeants soviétiques, et Korolev reçoit en la commande de 16 ensembles L3/N-1. Les premiers vols doivent avoir lieu en 1966, avec un atterrissage fin 1968Pierre Baland . En réalité, la fusée sera testée à quatre reprises, de à , à chaque fois sans succès. Si bien que le projet sera abandonné et qu'aucun Soviétique ne partira vers la Lune.
La mission circumlunaire Proton / L1 (1965)