Le transport spatial assure l'indépendance de l'accès à l'espace de l'Europe. Cet accès repose sur l'utilisation des lanceurs Ariane, Vega et Soyouz, une gamme de lanceurs qui couvre l'ensemble des besoins du marché. Afin de consolider cette indépendance et renforcer la position d'Arianespace sur le marché des lancements commerciaux, l'Agence Spatiale Européenne prépare la nouvelle génération de lanceurs pour l'horizon 2020 / 2025 dans le cadre de FLPP ou Programme Préparatoire des Lanceurs Futurs.

Ce programme, débuté en 2004 et prévu pour durer 9 ans doit aboutir au développement d'une nouvelle génération de lanceurs (NLG) capable de garantir à l'Europe son accès à l'espace de manière fiable, indépendante et à des conditions compétitives. Il a été divisé en 3 périodes. La première démarrée en 2004 s'est achevée en 2007. La seconde s'achèvera en 2012 (elle est partagée en 2 étapes : 2006 / 2009 et 2009 / 2012). Quant à la troisième et dernière période, elle devrait se terminer en 2015 en amenant sur la table tous les éléments techniques et programmatiques permettant de décider de lancer l'étude préliminaire du concept du véhicule choisi.

Le scénario actuel de l'ESA est d'utiliser les lanceurs actuels jusqu'en 2026, en prenant en compte certaines évolutions, et de préparer la famille NGL (Next Generation Launcher) qui pourra alors les remplacer. Initialement, l'ESA envisageait que ce lanceur du futur soit partiellement, voire entièrement réutilisable. Cette idée a rapidement été abandonnée. Le choix d'un lanceur consommable s'est fait sur la base de technologies disponibles et éprouvées ainsi qu'après une évaluation globale intégrant les risques et les coûts.

Notre entretien avec Guy Pilchen, chef du Programme FLPP à l'Agence Spatiale Européenne.


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Etes-vous satisfait de la Session du Conseil de l'ESA au niveau ministériel qui s'est tenue en novembre 2008 ?

Guy Pilchen
Dans l'ensemble oui. Les ministres en charge des questions spatiales des Etats membres de l'Agence ont accepté de financer la poursuite du projet du démonstrateur IXV, ou véhicule expérimental intermédiaire européen, qui utilise l'acquis du projet Pre-X, jusqu'à la construction du modèle de vol. Je vous rappelle que ce démonstrateur sera lancé par Vega dans la deuxième partie de 2012.


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Où en est ce projet ?

Guy Pilchen
Actuellement, la revue de définition préliminaire (PDR System) est en cours, elle ouvrira la voie, après la revue des différents sous-systèmes, à la phase de conception détaillée du véhicule et de ses sous-systèmes.


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Mais, revenons à la ministérielle

Guy Pilchen
On a également présenté la deuxième étape de la période 2 de FLPP qui couvrait un certain nombre d'activités sur la préparation des lanceurs futurs ou plus globalement des systèmes de transport spatial. Ces activités se placent dans la continuité de ce que l'on fait aujourd'hui. Elles se classent dans 3 lignes structurantes :

- études de concepts;
- développement de technologies ;
- démonstrateurs intégrés (IXV est typiquement un démonstrateur intégré. C'est le seul pour lequel on a décidé du développement du hardware pour aller en vol. Pour certaines technologies liées aux étages supérieurs cryogéniques, une démonstration en vol est également envisagée).


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Alors Vinci, officiellement lancé ?

Guy Pilchen
Oui, l'Ariane 5 capable de lancer 12 tonnes verra le jour. Elle répondra aux besoins identifiés par Arianespace vers 2017. Sur la base de tout ce qui a été maturé dans le cadre de FLPP il est prévu d'utiliser le moteur Vinci pour propulser l'étage ECB d'Ariane 5. Les modèles thermiques et fonctionnels ont été améliorés et corrélés et maintenant donnent une bonne base de travail pour l'ECB. Avec plus de 4500 secondes d'essais on sait où l'on va.


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Vous travaillez sur l'intégration du moteur sur l'étage ECB ?

Guy Pilchen
Non, mais sur des technologies nécessaires pour des étages cryotechniques réallumables telles que les protections thermiques, les systèmes de gestion des ergols en microgravité avec une application potentielle sur l'ECB.

Notez que cet étage est différent de l'ECA. Il sera plus haut avec un même diamètre extérieur. Son moteur, le Vinci donc, sera plus puissant que le moteur HM-7B du lanceur Ariane 4 utilisé pour propulser l'étage supérieur ECA. Les capacités d'emport d'ergols seront également plus grandes et la performance sera évidemment accrue. On passe de 10 tonnes à 12 tonnes pour l'orbite de transfert géostationnaire.


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Sur la question de la propulsion principale que pouvez nous dire ?

Guy Pilchen
Les études sur la propulsion des futurs lanceurs portent sur de nombreuses options. Sur ces activités, qui sont également structurantes pour FLPP, on a certes des activités au niveau technologiques où l'on regarde les technologies de de combustion, de turbo pompe ou encore les combinaisons d'ergols, en particulier le LOX / méthane ainsi que les aspects cycles thermodynamiques où l'on identifie l'intérêt de regarder les cycles fermés également que l'on appelle la combustion étagée. Tous les ergols sont utilisés pour la combustion et présente une efficacité optimum vis-à-vis de la poussée.


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Pré-chambre, combustion étagée, cycle expandeur ?

Guy Pilchen
On appelle combustion étagée celle d'un moteur dont une première chambre de combustion dite "pré-chambre" permet d'obtenir des gaz chauds qui vont alimenter la turbine d'une turbopompe qui sert à alimenter la chambre de combustion principale. Puis les gaz d'échappement de cette turbine sont eux-mêmes réinjectés dans la chambre principale (ils sont "riches" en carburant). C'est ce que l'on appelle la combustion "intégrée" Alors que dans la "combustion dérivée", un générateur de gaz (également chambre de combustion) alimente la turbine, mais les gaz d'échappement de la turbine ne sont pas réinjectés dans la chambre de combustion donc ne participent pas directement à la propulsion

Il existe un autre cycle de combustion intégrée: c'est le cycle expander, celui de Vinci. Il n'y a pas de pré-burner, il y a juste prélèvement de gaz de refroidissement de la chambre à combustion principale et de la tuyère pour alimenter les turbopompes, puis les gaz d'échappement sont réinjectés dans la chambre


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Vous travaillez sur des moteurs consommables ou réutilisables ?

Guy Pilchen
Si pendant la première période de FLPP les études portaient essentiellement sur la réutilisabilité, aujourd'hui on reste sur cette ligne du consommable. Cependant, certaines technologies peuvent être duales comme celles qui vont dans la réduction de la masse. Néanmoins, l'accent est bel et bien mis sur le consommables.


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Quel est le cahier de charge du lanceur du futur ?

Guy Pilchen
Dans le cadre de FLPP les besoins ont été identifiés pour les années 2025. Les exigences prises en compte dans les études systèmes s'appuient sur un lanceur en ligne capable de lancer en lancement simple 5 tonnes, ce qui représente l'essentiel des missions dites institutionnelles et jusqu'à 8 tonnes ce qui correspond au maximum des missions commerciales que l'on peut avoir. En fonction de la date de mise en service prévue, il faudra peut être ajuster ces performances.

Autrement dit, il s'agit d'un lanceur dit bi étage, comprenant un étage principal, voire des propulseurs d'appoint et un étage cryotechnique utilisé pour des lancements simples.


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On abandonne le lancement double ?

Guy Pilchen
Disons que nos études montrent que le lancement simple correspond mieux aux besoins du marché pour les charges utiles institutionnelles, il est donc pertinent de considérer aussi le lancement simple lorsque l'on parle de NGL.


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Pas d'Ariane 6 ?

Guy Pilchen
Je comprends que les Français en particulier et les Européens en général soient très attachés à Ariane qui a permis à l'Europe de sécuriser son accès à l'espace et devenir le lanceur de référence sur le marché des lancements commerciaux, mais à l'instar de ce qui a été fait avec les lanceurs Ariane 2, 3 et 4, Vega offre aussi de réelles possibilités de développement.

Cela dit, Ariane 5 peut très bien évoluer au-delà de l'étage ECB, par exemple avec une évolution de la propulsion du composite inférieur..


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L'après NGL ?

Guy Pilchen
En fonction de la date de mise en service prévue, il faudra peut être ajuster les performances. Dans nos études, on cherche donc à avoir une flexibilité de façon à pourvoir continuer à augmenter la performance, ou traiter des performances intermédiaires en ayant un optimum en terme de configuration du lanceur. Les boosters d'appoint à poudre donnent cette flexibilité.


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Dites nous en plus sur la propulsion du futur

Guy Pilchen
On a évalué beaucoup de combinaisons d'ergols, le type de combustion (générateur de gaz ou combustion étagée), aussi bien pour l'étage inférieur que supérieur. On s'est concentré sur un certain nombre de concepts. Il en résulte notamment des concepts de propulsion liquide tout hydrogène (étage 1 et 2).

L'intérêt de ces concepts, c'est la flexibilité. Travailler sur un lancement simple donne une certaine souplesse il n'est plus nécessaire d'appairer les charges utiles. L'utilisation de strap-on booster procure la souplesse pour adapter le lanceur à la performance adéquate et pour étendre beaucoup plus le niveau de performance.

Pour travailler sur la propulsion du futur, nous avons opté, en plus du travail sur les technologies, de porter l'effort sur l'intégration des technologies dans un démonstrateur de moteur à combustion étagée, cycle pour lequel l'Europe n'a pas d'expérience. Le but n'est pas d'être représentatif complètement du moteur final (notamment la taille du démonstrateur pourra être plus faible que la taille du moteur final visé), mais de traiter la problématique système moteur pour réduire les risques de développement et d'étudier certaines technologies pour connaitre leurs vraies limites afin de pouvoir les utiliser


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Ce futur lanceur, sera-t-il capable de lancer l'ATV ?

Guy Pilchen
Oui, nous travaillons sur cette hypothèse. Il faut que ce lanceur soit capable de fournir un accès en LEO pour l'ATV ou d'autres infrastructures orbitales de gros tonnage. En d'autres termes, il faut considérer d'étendre beaucoup plus le niveau de performances et donc garder une capacité pour les charges utiles lourdes en orbite basse.

Dans cette optique, il existe des configurations de lanceurs à 3 corps centraux.


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Et les vols habités ?

Guy Pilchen
Sujet passionnant mais ce n'est pas une des priorités de FLPP. Cela dit on ne fait pas l'impasse dessus. Les études que nous menons sur les systèmes ne s'appuient pas sur des exigences de ce type. Cela peut bien évidemment être pris en compte au fur et à mesure de l'état d'avancement des travaux en cours. Il va de soit que si dans un avenir proche l'ESA décide de travailler sur un système de transport spatial habité, les exigences qui balisent nos études seront élargies à ce domaine.

Dans le cadre de FLPP, ce qu'il est important de retenir, c'est que l'on identifie les technologies critiques sur les quelles il faut avancer et que l'on conçoit des démonstrateurs qui intègre plusieurs technologies, allant parfois jusqu'à les tester en vol. Nous pensons que c'est la meilleure façon de préparer concrètement le futur.



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