L’Europe est en retard sur les fusées réutilisables, mais le projet avance : « Les essais récemment achevés de deux réservoirs de propergol ont marqué un premier jalon technologique ». L’attente sera encore longue puisque les essais complets en vol sont attendus pour 2025.

Alors qu’Ariane 6 ne décollera pour la première fois que l’année prochaine, l’Europe prépare activement la suite et notamment un concept de lanceur réutilisable. Le Falcon 9 de SpaceX fait des envieux ; la société d’Elon Musk et ArianeGroup ne sont d’ailleurs pas seules sur ce créneau : Blue Origin et Rocket Lab veulent faire de même.

SpaceX, Blue Origin, Rocket Lab… et l’Europe dans tout ça ? 

Si la société de Jeff Bezos fait déjà des allers-retours dans l’espace avec son New Shepard, elle se prépare à passer la seconde avec New Glenn (premier vol fin 2022). Rocket Lab envoie déjà des satellites dans l’espace et a confirmé qu'elle tenterait, lors de son prochain lancement, de récupérer en vol son premier étage à l’aide d’un… hélicoptère !

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Ces trois entreprises sont américaines, quid de l’Europe ? Le scepticisme était dans l’ensemble de mise au début des essais de SpaceX, mais les mentalités ont bien changé depuis que la société d’Elon Musk enchaine les succès.

Le projet d’une fusée réutilisable s’est imposé à l’Agence spatiale européenne (ESA). Il prend pour le moment la forme d’un démonstrateur Themis et d’un nouveau moteur Prometheus. Le premier vol est pour 2022, avec de petits « hops » uniquement. Il faudra attendre 2025 pour un test complet, 2030 pour des lancements commerciaux.

L’Europe a donc une dizaine d’années de retard sur SpaceX, qui récupère des premiers étages depuis avril 2016.

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L’ESA veut aller vite…

Afin d’avancer au plus vite, SpaceX menait ses tests de récupération pendant des lancements commerciaux : une fois le satellite placé en orbite, l’objectif secondaire était de récupérer le premier étage. Les agences spatiales ne peuvent pas se permettre de faire de même, mais l’ESA veut tout de même essayer d’aller vite : « Pour accélérer les développements, les technologies sont testées rapidement dans les cycles de conception-réalisation ».

ArianeGroup a ainsi récemment effectué six tests sur des réservoirs à Vernon, en France. Le but était de « valider les processus et séquences fluidiques et électriques nécessaires au bon fonctionnement de deux réservoirs de propergol de test. Au cours de ces essais, les réservoirs ont été remplis puis vidés d’ergols cryogéniques ». 

Le premier réservoir de test avait été verticalisé il y a plus d’un an, le 4 novembre 2020. Il se trouvait déjà en Normandie, sur la même zone d’essai PF20 de Vernon. Celle-ci était utilisée jusqu’en 1984 pour les essais des moteurs des fusées Ariane 1 à 4, et elle a été réhabilitée l'an dernier pour accueillir Themis.

Ces essais sur les réservoirs permettent de « réduire les risques liés aux essais de mise à feu à chaud avec le moteur Prometheus », explique l’ESA. Le moteur est d’ailleurs en cours d'intégration sur son banc d’essai, à Vernon. Cette première phase qui peut parfois réserver quelques surprises ; SpaceX en a d’ailleurs fait les frais avec sa prochaine fusée Starship, dont les réservoirs ont explosé à plusieurs reprises avant de finalement tenir le coup. 

… mais vise toujours 2025 pour les vols

Prometheus est pour rappel un moteur à « très bas coût construit en grande partie par fabrication additive par couches ». Par rapport au moteur Vulcain de l’étage central d’Ariane 5, le coût de fabrication serait divisé par un facteur dix. Afin de s’adapter à tous les types de missions – et notamment pouvoir être utilisé sur les étages centraux et supérieurs des fusées –, il est doté d’une poussée variable et de capacités d’allumages multiples.

Le moteur utilise une combinaison de comburant et carburant : de l’oxygène et du méthane tous les deux sous forme liquide. L’ESA affirme que « les technologies Prometheus sont susceptibles d’être intégrées dans les améliorations apportées aux moteurs de fusée actuellement en service ».

Sans attendre que les tests de Prometheus soient terminés, le développement de démonstrateurs de vol Themis a déjà commencé, avec un écosystème de partenaires européens : réservoirs cryogéniques en acier pour la version de vol, systèmes optimisés et peu coûteux d’actionnement du vecteur de poussée, système de pieds d’atterrissage…

« Tous ces éléments constitutifs seront réunis pour être intégrés sur le démonstrateur de vol Themis pour des "hop-tests" à basse altitude à Kiruna, en Suède ».

Les travaux sur les différents éléments avancent donc en parallèle, mais ce n’est pas tout : « La conception finale de l’ensemble de lancement 3 du centre spatial Kiruna Esrange a été revue par le centre spatial suédois et ArianeGroup, afin de préparer les premiers essais de saut de Themis en Suède en 2023 ».

C’est en retard sur le calendrier initial qui parlait de 2022 pour ces tests. En 2023, Themis devait être à Kourou en Guyane pour des « loop tests », c’est-à-dire des vols suborbitaux et des manœuvres de retournement. L’ESA ne précise pas si cette échéance est aussi décalée. Tout ce petit monde se donne rendez-vous en 2025 (la date reste la même) pour des tests complets de vols depuis le Port spatial de l'Europe en Guyane.

Le but est de démontrer la trajectoire ascensionnelle à haute altitude, la rentrée atmosphérique, l’atterrissage, la remise en état et la réutilisation. Themis sera mis à contribution, avec trois moteurs Prometheus et tous les sous-systèmes nécessaires à la récupération de l’étage.

L’Agence spatiale européenne ne parle par contre pas des coûts estimés de remise en état du lanceur entre chaque mission ni du nombre de voyage que pourra réaliser une même fusée. SpaceX a déjà réutilisé 10 fois deux de ses lanceurs, qui sont revenus se poser sans encombre (paré pour un 11e lancement ?).