L’Europe avance sur son lanceur réutilisable Themis, premier vol prévu en 2022

On s’était dit rendez-vous dans 10 ans…
Tech 7 min
L’Europe avance sur son lanceur réutilisable Themis, premier vol prévu en 2022
Crédits : ESA/ArianeGroup

L’Europe veut se doter d’un lanceur réutilisable à l’horizon 2030. D'ici là, les travaux avancent sur le démonstrateur Themis et le moteur Prometheus. L’ESA précise son calendrier d'essais, qui se dérouleront jusqu’en 2025.

Fin 2015, SpaceX entrait dans l’histoire en parvenant à récupérer pour la première fois le premier étage de sa fusée Falcon 9. Cette opération est désormais une routine, comme la réutilisation pour d’autres lancements. La société d’Elon Musk est même parvenue à envoyer sept fois dans l’espace le même premier étage.

La question des coûts de remise en état est par contre toujours éludée par l’entreprise.

Les Américains font un « all in » sur le réutilisable

Blue Origin dispose aussi d’une fusée réutilisable – New Shepard – qui a déjà fait plusieurs aller-retour dans l’espace, tandis que New Glenn se prépare pour l’envoi de satellites en orbite. Rocket Lab n’a pour le moment pas réutilisé son lanceur Electron, mais elle a récemment franchi une étape majeure vers la réutilisation.

Cette technique fait des envieux sur le vieux continent et nombreux sont ceux qui souhaitent que l’Agence spatiale européenne (ESA) passe aussi au réutilisable. Bien évidemment, cela ne se fait pas d’un claquement de doigts, d’autant que l’ESA focalise pour le moment le gros de son attention sur Ariane 6.

Son vol inaugural a déjà été retardé à début 2022, nous vous en parlons en détails dans notre magazine #2.

L’Europe débutera des tests en 2021…

L’Agence planche néanmoins depuis fin 2017 sur un tel projet, avec la signature d’un contrat de 75 millions d’euros avec ArianeGroup pour « la conception, la réalisation et les essais des deux premiers exemplaires du démonstrateur Prometheus ». Prévue pour 2020, la mise à feu statique est finalement repoussé à 2021.

Un nouveau contrat vient tout juste d’être signé avec la coentreprise d’Airbus et Safran, pour un montant de 33 millions d’euros cette fois-ci. Il s’agit ici de passer à la « phase initiale de Themis », avec ArianeGroup comme maître d’œuvre. L’ESA en profite pour dévoiler le calendrier des essais pour les prochaines années.

… suivi par des petits bonds en 2022 et un vol suborbital dès 2023

« Cette première phase comprend la préparation des technologies du véhicule de vol, le banc de test et les essais de mise à feu statique à Vernon, en France », explique l’Agence spatiale.

Themis est pour rappel un démonstrateur de premier étage de 30 m de hauteur pour 3,5 m de diamètre. Il emporte 130 tonnes d’oxygène liquide/méthane afin d’alimenter ses trois moteurs Prometheus de nouvelle génération. Cette première étape englobe aussi des modifications à venir sur le véhicule de vol et la préparation du segment sol au Centre spatial d’Esrange à proximité de Kiruna (en Suède).

C’est là que se dérouleront les premiers « hop tests » – de petits bonds à faible altitude – comme en a récemment réalisé SpaceX sur son prototype Starship. « L’objectif de ce programme est d’effectuer des tests tôt dans le cycle de développement afin de valider des avancées technologiques qui accéléreront le développement et guideront la conception finale », explique l’ESA.

Les « hop tests » en Suède sont programmés pour 2022, un an après la mise à feu statique si tout va bien. En 2023-2024, il est prévu de passer aux « loop tests », avec des vols suborbitaux et des manœuvres de retournement. Cette fois-ci, les essais se dérouleront depuis le port spatial de Kourou en Guyane.

Pour rappel, c’était un des objectifs de SpaceX avec le prototype SN8, un succès sur ce point. Mais l’atterrissage qui a suivi était plus violent que prévu, entrainant la destruction du vaisseau. Un autre est presque terminé, mais il a eu un petit souci d’équilibre a priori sans trop de gravité.

Un test complet en 2025, puis il faudra attendre 2030

Il faudra ensuite attendre 2025 pour un test complet en vol de Themis, avec en prime la récupération sur une barge en pleine mer. En cas de succès ce sera la fin du démonstrateur et le début d’une nouvelle aventure : construire une fusée réutilisable en se basant sur ces acquis. Son lancement est pour le moment programmé pour 2030. 

L’ESA rappelle que le moteur Prometheus est très polyvalent. Réallumable, il est capable de fournir une poussée variable de 1000 kN, il « convient donc à la fois pour l’étage principal, les propulseurs et l’étage supérieur ». Autre atout : « la gestion et la surveillance du moteur sont effectuées en temps réel par un ordinateur de bord ».

Themis ESA
Crédits : ESA

Diamant ou ELA3 comme centre de lancement-atterrissage

Deux sites d’atterrissage sont à l’étude pour accueillir le lanceur européen réutilisable : « Diamant, utilisé pour des démonstrations expérimentales, ou l’ensemble de lancement Ariane 5 [alias EL3, ndlr], qui sera disponible lorsque la transition vers le lanceur de nouvelle génération Ariane 6 aura été effectuée »… pas avant 2022 donc. 

Diamant doit son nom à la première série de fusées françaises qui a notamment propulsé le pays au rang de troisième puissance spatiale avec la mise en orbite du satellite Astérix en 1965. Huit lancements ont été effectués jusqu’en 1970. Il était ensuite laissé à l’abandon, mais avait été transformé en espace de stockage.

En attendant éventuellement de reprendre du service, il va connaitre une nouvelle vie grâce au projet Callisto. 

Callisto va prendre ses aises sur le site Diamant

Il s'agit d'un démonstrateur de petite taille (1/10) développé depuis 2016 par les agences spatiales française (CNES), allemande (DLR) et japonaise (JAXA), mais sans l’Agence spatiale européenne ni ArianeGroup.

Il doit permettre de développer la partie logicielle nécessaire au retour du premier étage. Les premiers vols d’essai sont attendus pour 2022. Dans cette optique, le site historique Diamant « sera réaménagé pour pouvoir accueillir, pour la première fois en Guyane, des atterrissages » explique le Centre National des Études Spatiales.

Il « subira des travaux de remise en état et d’adaptation : démantèlement de la tour dès cette année, rénovation et agrandissement des surfaces terrassées, travaux sur les infrastructures et les réseaux... Mais dans la mesure du possible les anciennes installations seront reconverties », ajoute-t-il.

L’intégration de Callisto se fera par exemple dans l’ancien hall de préparation des fusées Diamant. Pour le reste, de lourdes modifications sont au programme, car « il faut prévoir un point de décollage et une zone d’atterrissage située dans un rayon de 10 m autour de ce point », détaille le CNES.

« Pour que le véhicule puisse se poser, cette zone des 10 m devra avoir été complètement dégagée après le décollage. Nous devons donc concevoir des installations sol en conséquence. Par exemple, il ne pourra pas y avoir de carneau d’évacuation. Le jet de gaz émis lors du lancement se déversera directement sur le sol, conçu pour résister à la chaleur et permettre ensuite l’atterrissage », précise Jean-François Niccolai, chef de projet segment sol.

Autre problème : « les bras cryotechniques utilisés pour le remplissage des réservoirs mesureront environ 15 m, la même dimension que ceux de l’ELA4 d’Ariane 6 pour alimenter un véhicule 5 fois plus petit ». Ce n’est pas tout : après l’atterrissage, le lanceur contient encore de l’oxygène et de l’hydrogène liquide, il faudra donc le purger.

« Pour des raisons de sécurité, on ne peut donc pas envoyer des personnes pour le faire manuellement », un robot spécialement développé pour sera utilisé afin de rebrancher les flexibles sur Callisto.

Prometheus
Le moteur Prometheus. Crédits : ArianeGroup Holding

Objectif de Themis : très bas coût, flexibilité et écoresponsabilité

Au final, le trio Prometheus, Callisto et Themis doit « permettre de valider et développer des solutions de lanceurs à très bas coûts, tout en contribuant à la transition énergétique vers une filière de lanceurs spatiaux écoresponsable », résume André-Hubert Roussel, président d’ArianeGroup.

Ce nouveau type de lanceur « créer des options supplémentaires permettant de baisser le coût de l’accès à l’espace et d’accroitre la flexibilité européenne en matière d’offres de services de lancement », ajoute Daniel Neuenschwander, directeur du transport spatial à l’ESA.

Reste à voir où en seront ses concurrents dans 10 ans, presque une éternité dans le « New Space ».

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