La course est lancée pour développer une fusée européenne réutilisable qui peut assurer l'accès autonome et rentable de l'Europe à l'espace tout en augmentant la durabilité des lancements.

Les lanceurs - ou fusées - sont essentiels pour envoyer des satellites et des sondes spatiales dans l'espace. Une fois qu'ils ont atteint leur objectif, ils sont généralement éliminés. Mais avec le nombre annuel de nouveaux satellites qui devrait quadrupler au cours de la prochaine décennie, les chercheurs développent désormais plus durablement, lanceurs réutilisables moins coûteux.

Le premier système de lancement réutilisable - où certains ou tous les composants sont récupérés - était la navette spatiale de la NASA, en service de 1981 à 2011. Toutes ses pièces ont été réutilisées à l'exception du réservoir de carburant externe qui brûlerait dans l'atmosphère. Mais les coûts d'entretien étaient élevés, ce qui a conduit à penser qu'il était moins cher d'utiliser des systèmes consommables.

Ansgar Marwege du Centre aérospatial allemand (DLR) et ses collègues pensent que les fusées réutilisables peuvent être rentables si elles sont posées debout. "La navette spatiale était très complexe, parce qu'il avait des ailes et ainsi de suite, " dit Marwege. " Avec un atterrissage vertical, vous voulez rendre tout cela plus simple."

L'un des avantages de l'atterrissage en position verticale est que la charge au décollage et à l'atterrissage est similaire, ce qui est plus facile en termes de conception. Bien que plus de carburant soit nécessaire pour la descente par rapport aux autres configurations d'atterrissage en raison des manœuvres de freinage, Marwege dit que cela aurait peu d'impact sur le coût global puisque le carburant est relativement bon marché.

Marwege et son équipe, ainsi que d'autres partenaires de la recherche et de l'industrie, étudient les technologies clés nécessaires pour faire atterrir un lanceur verticalement après une mission dans le cadre du projet RETALT. Ils envisagent de faire atterrir une fusée en utilisant la rétropropulsion, où le véhicule est décéléré en générant une poussée dans la direction opposée à son mouvement. Ils examineront également comment diriger un véhicule lors de l'atterrissage. Étant donné que la base d'une fusée devrait se réchauffer, l'un des partenaires du projet conçoit une protection thermique en liège.

Lanceurs

L'équipe a des concepts pour deux types de lanceurs différents. L'un est un lanceur lourd qui peut transporter une charge utile jusqu'à 14, 000kg, comme un satellite de prévision météorologique, sur une orbite d'environ 36, 000 km au-dessus de la surface de la Terre. La deuxième conception est destinée aux charges utiles plus petites allant jusqu'à 500 kg qui doivent être transportées sur des distances allant jusqu'à environ 140 km. "Cette configuration pourrait théoriquement être utilisée pour des expériences en apesanteur ou des vols de démonstration, " dit Marwege.

Jusque là, les chercheurs ont commencé sur tous les travaux techniques tels que les conceptions initiales des jambes d'atterrissage. L'année prochaine, ils mèneront des tests structurels et des expériences en soufflerie pour tester le comportement aérodynamique à l'aide de modèles réduits de leurs lanceurs. Une expérience testera les moteurs de fusée dans la soufflerie en utilisant la combustion chaude, ce qui est difficile et pas souvent fait. En utilisant des gaz chauds, cependant, imite mieux la façon dont la puissance du moteur est générée dans la vie réelle.

En plus de réduire les coûts, Marwege et ses collègues s'attendent à ce que leurs technologies aient un impact positif sur l'environnement. Les systèmes consommables créent des débris lorsqu'ils se brisent dans l'atmosphère, où certaines parties tombent au sol tandis que d'autres restent dans l'espace. Les systèmes réutilisables pollueront moins l'environnement et l'espace, selon Marwege.

Actuellement, en Europe, il n'y a pas de lanceurs disponibles pour mettre de petits satellites en orbite.

Lorsqu'un petit satellite doit être transporté dans l'espace, il monte généralement sur un lanceur lourd avec un satellite plus gros. Mais cela signifie que la date de départ et l'orbite sont choisies par l'entrepreneur qui envoie la plus grosse charge.

"C'est comme un bus qui part (le petit satellite) un peu loin de leur orbite donc ils ont besoin d'un système de propulsion pour se rendre sur l'orbite souhaitée, " a déclaré Xavier Llairo, le co-fondateur et COO de Pangea Aerospace à Barcelone, Espagne.

Service

Un service de lancement de petits satellites est actuellement proposé par la société américano-néo-zélandaise :Rocket Lab. Bien qu'il permette un service sur mesure, c'est plus cher que le covoiturage sur un lanceur lourd. Et l'Europe est décidée à avoir ses propres petits lanceurs pour contrôler son accès à l'espace. "C'est important pour des raisons géostratégiques, " a déclaré Llairo. "Et parce que c'est un nouveau marché, ce serait formidable de créer de la croissance et de donner des opportunités en Europe."

Pour un projet appelé RRTB, Llairo et son équipe visent à créer un petit lanceur rentable et pouvant être réutilisé au moins dix fois. Ils développent un nouveau système d'atterrissage utilisant des ventilateurs électriques, un système de propulsion actuellement utilisé dans les drones et les drones. Il permet un atterrissage en douceur et précis, ce qui est important si le système sera réutilisé.

"La technologie est déjà éprouvée et existe dans d'autres secteurs donc ce n'est pas très cher, " dit Llairo.

Le moteur principal n'est pas utilisé pour atterrir, ce qui limite les contraintes thermiques et augmente la réutilisabilité.

Le projet, qui a débuté le mois dernier, cherche maintenant à rendre les réservoirs de carburant réutilisables car ce sont des composants coûteux d'un lanceur. L'équipe commence également à étudier comment contrôler le véhicule lors de la rentrée dans l'atmosphère en faisant des simulations. C'est une partie difficile de la mission en raison du poids et de la vitesse élevée du lanceur et nécessitera soit de générer une certaine portance, soit de trouver un moyen de ralentir le véhicule. "Nous analysons différents scénarios et nous choisirons le plus prometteur, " dit Llairo.

En plus de transporter de petits satellites dans l'espace à des fins scientifiques, usages commerciaux et civils, Llairo pense que certains de leurs composants pourraient également avoir d'autres applications. Les moteurs légers d'aerospike qu'ils développent, par exemple, pourraient également être adaptés en tant que systèmes de propulsion pour les satellites dans l'espace. Et leur système d'atterrissage pourrait être utilisé pour apporter des secours aux zones sinistrées. "À l'heure actuelle, vous avez des avions avec un parachute pour atterrir (fournitures) mais notre système pourrait être utilisé pour avoir un atterrissage plus précis, " dit Llairo.

Avoir moins d'impact sur l'environnement est également l'un de leurs objectifs. Outre les informations d'identification plus écologiques acquises en étant réutilisables, la fusée utilisera de l'oxygène liquide et du méthane liquide comme propulseurs, où 80% des émissions seront simplement de l'eau. Et leurs moteurs aérospike devraient être environ 15 % plus efficaces que les conceptions actuelles. "Nous pensons que (la durabilité) est la voie à suivre sur ce marché, " dit Llairo. " Dans 10 ou 20 ans, ce sera absolument commun."