2020, tour d’Europe des futurs micro-lanceurs européens

Lecture : 10-15 min

Alors que la fusée Ariane 5 a repris les vols et que le CSG reprend vie, le développement des futurs micro-lanceurs européens ne s’est pas arrêté et continue de plus belle. Côté américain, on est sur le point d’avoir plusieurs micro-lanceurs sur pied avec les arrivées imminentes d’Astra et de Virgin Orbit (tirs inauguraux ratés mais secondes tentatives sur les rails).

En Europe, nous n’avons que trois lanceurs disponibles, tous trop lourds pour les nombreux microsats et cubesats qui attendent des solutions moins contraignantes que des tirs groupés. Pour répondre à la forte demande satellite sur le vieux continent, le marché des micro-lanceurs européens est devenu sérieux et ce n’est plus qu’une question de temps avant les premiers vols. Tour de piste, qui lance une série d’articles Spacekiwi pour parler en détails de chacun des projets.

Allemagne : compétition pour booster le secteur

L’année dernière encore, on ne connaissait quasiment aucun prétendant allemand pour atteindre l’orbite. Aujourd’hui, il y en a au moins trois sérieux : Rocket Factory Augsburg, HyImpulse et Isar Aerospace. Le 15 mai, l’Allemagne a décidé de booster le développement avec une compétition. La DLR, l’agence spatiale allemande, a lancé un concours avec le soutien de l’ESA et du Ministère Fédéral des Affaires Economiques et de l’Energie. Depuis, l’Allemagne est aussi tentée de développer son propre pas de tir, sur une plateforme mobile en Mer du Nord.

Le but du concours est que le pays dispose de lanceurs capables d’envoyer au moins 150 kg de charge utile en orbite basse (LEO). La phase préliminaire s’est terminée le 13 juillet. Les trois candidats ont été sélectionnés et ont gagné 500 000 € chacun (enfin ils devaient avoir gagné mais un responsable de l’ESA a indiqué que les dossiers étaient encore en cours d’étude). Le total des subventions à gagner est de 25 millions d’euros. Un premier gagnant sera choisi en 2021 et gagnera 11 M€, et un second en 2022 gagnera la même somme. Les gains seront destinés à financer des tirs inauguraux en 2022-2023.

Vue d’artiste du projet de micro-lanceur de Rocket Factory Augsburg, dérivé de leur fusée-sonde Hero. (crédit image : RFA)

Le premier des projets est basé à l’ouest de Munich en Bavière : Rocket Factory Augsburg (RFA). C’est en réalité une spin-off du grand industriel aérospatial allemand OHB. RFA développe un micro-lanceur capable d’emporter jusqu’à 300 kg en orbite basse (LEO, ou 200 kg à 700 km SSO). Ce lanceur -sans nom- comptera deux étages avec en tout 10 moteurs : 9 pour le 1er étage et un dernier moteur pour le second. La force de RFA réside en l’héritage technologique d’OHB. De plus, RFA a signé le 17 août un mémorandum d’entente (MOU) avec la société Exolaunch, basée à Berlin, spécialisée dans le management de vols de smallsat.

En plus d’un micro-lanceur, RFA travaille sur un lanceur plus gros, baptisé RFA One, capable d’emporter jusqu’à 1.5 tonne de charge utile en LEO. Les tests de moteurs ont déjà commencé à l’Esrange Space Center, à Kiruna en Suède. RFA vise un premier tir en 2022 depuis l’Andoya Space Center, avec qui la start-up vient de signer un autre MOU le 28 septembre.

Test du moteur hybride HyPLOx75, qui équipera la SL1 (crédit image : HyImpulse)

Le second projet porte pour l’instant le doux nom de SL1. Rendez-vous au nord de Stuttgart mais surtout en ce moment à Lampoldhausen, site de la DLR où se situent tous les bancs de test moteur. Car c’est là que la start-up HyImpulse a réalisé le 18 septembre le premier test de leur moteur hybride HyPLOx75. Ce moteur constitue la propulsion principale du SL1, en mariant de la paraffine (poudre) et de l’oxygène liquide. Chacun des trois étages du SL1 sera propulsé par un cluster d’HyPLOx75. Le micro-lanceur pèsera en tout 36 tonnes au décollage pour 27 m de haut et sera capable d’emporter jusqu’à 500 kg de charge utile en orbite basse. HyImpulse vise également un tir inaugural en 2022 depuis l’Esrange Space Center. Le vol SL1 pourrait coûter 10 M€.

Vue d’artiste due Spectrum, le lanceur léger d’Isar Aerospace (crédit image : Isar Aerospace)

Retour à Munich avec le dernier candidat Isar Aerospace. Fondée en 2018, la start-up bavaroise compte beaucoup de jeunes ingénieurs dans son équipe. Leur lanceur léger Spectrum est le plus ambitieux des projets de lanceurs allemands avec comme capacité 1 000 kg de charge utile en orbite basse. Le prix du lancement atteindrait alors autour de 12 M$ (11 700 $/kg). Haut de 27 m, Spectrum comptera deux étages, dont la propulsion sera assurée par 9 puis 1 moteurs Aquila. Pour l’instant, Isar Aerospace travaille sur le développement du moteur dont les ergols sont du propane et de l’oxygène liquide. Côté financement, Isar Aerospace a déjà amassé 17 M€ en 2019. Isar Aerospace a déjà commencé la production (notamment en impression 3D pour 40% du moteur) et vise un premier tir en 2021.

France : émergence face aux géants

Depuis sa fondation le 21 février 2019, la plateforme ArianeWorks continue de grandir et de travailler au futur des lanceurs européens et le réutilisable (avec Themis). Le groupe européen ArianeGroup continue de son côté la préparation de l’arrivée de l’Ariane 6 avec le CNES, décalée au second semestre 2021. Le CNES (autre fondateur d’ArianeWorks avec ArianeGroup), augmente aujourd’hui la cadence de travail sur la réutilisation. L’historique pas de tir Diamant au Centre Spatial de Guyane sera bientôt transformé pour accueillir le démonstrateur Callisto et réaliser des premiers vols aller-retour dès 2023. A côté de ces gigantesques projets boostés par les motivations de l’ESA, du CNES ou de la DLR, il apparaît des petits projets français qui montent petit à petit.

Le projet Zéphyr de Venture Orbital Systems, décollage en 2023 voire avant ? (crédit image : VOS)

Venture Orbital Systems (VOS) existe seulement depuis 2019 mais leur projet de lanceur Zéphyr s’éclaircit de jour en jour. Le Covid-19 est arrivé au moment où le micro-lanceur n’était qu’au stade papier et développement et n’a donc pas vraiment freiné le calendrier de la start-up, selon leur CEO Stanislas Maximin lors d’un entretien pour Spacekiwi/Espace & Exploration en juin. Haut de 12 mètres, large de seulement 1 mètre, et comptant deux étages, Zéphyr est ce qu’on peut appeler un nano-lanceur. Sa capacité a toutefois été révisée à la hausse cet été avec désormais un maximum de 70 kg à 500km SSO au lieu de 35 kg.

Il faut désormais passer au plus dur :  le développement du moteur Navier Mk1 (kérosène/oxygène liquide), 100% imprimé 3D, dont la performance initiale a elle aussi été révisée à la hausse. 6 moteurs Navier propulseront le premier étage, un seul pour le second étage. VOS doit encore financer le développement et le test du moteur (2.5 M€), mais a déjà obtenu l’accompagnement du CNES (avec notamment une cagnotte de 50 000 €) et de l’ESA via un de leurs incubateurs situés en France. Les premiers financements permettront d’imprimer et tester une première version du moteur. Le premier vol de la Zéphyr est prévu autour de 2023 (pour plus de détails, voir mon interview de S. Maximin dans Espace & Exploration n°58).

Chez Hybrid Propulsion for Space, on attaque déjà le hardware (crédit image : HPS)

Autre émergent du NewSpace français des lanceurs, la start-up Hybrid Propulsion for Space basée à Bordeaux. HPS travaille sur le développement de ce qui pourrait bien être le premier moteur hybride de France (pour rappel il s’agit d’un moteur mélangeant à la fois carburant solide et un oxydant liquide). Ici aussi le changement de calendrier dû au Covid-19 a été transformé en opportunité et depuis, le développement du démonstrateur Joker a commencé.

Phase prototypage chez Hybrid Propulsion for Space avec Joker, cette structure va bientôt accueillir leur premier moteur (crédit image : HPS)

Royaume-Uni : on vise l’indépendance

L’ère post-Brexit s’installe petit à petit avec une volonté politique d’accès indépendant à l’espace. Déjà aujourd’hui le gouvernement réfléchit à l’utilisation d’un nouveau système de positionnement satellite en se passant de Galileo. Désormais la volonté politique de disposer d’un accès à l’espace autonome passe par le désir d’installer un nouveau site de lancement dans l’archipel de Grande Bretagne. Le projet de construire l’astroport de Sutherland dans les Highlands (Ecosse) passe petit à petit les diverses validations, mais fait également face à une contestation des populations locales, inquiètes du bilan environnemental et écologique. Un autre astroport commercial dans les Iles Shetland est également à l’étude et l’américain Virgin Orbit envisage d’utiliser l’aéroport des Cornouailles comme astroport pour son lanceur aéroporté LauncherOne.

Vue d’artiste d’un possible pas de tir Prime (Orbex) au Sutherland Spaceport. Tout doit être prêt pour 2022 alors que les travaux n’ont pas encore commencé.

Parmi les deux émergents du NewSpace britannique, Orbex Space compte sur l’astroport de Sutherland pour lancer son micro-lanceur Prime. Révélé en 2018, Prime est un micro-lanceur en développement à deux étages dont le premier pourrait être réutilisable. Sa capacité visée est de 150 kg à 500 km  SSO). Le moteur sera imprimé-3D en une seule pièce, sans avoir à utiliser de joint, ce qui serait une première. Comme choix des ergols, Orbex a voté pour du propane bio et de l’oxygène liquide, rendant le lanceur plus léger (objectif : 30% plus léger que le reste des autres micro-lanceur avec la même capacité). Le 14 janvier, Orbex a annoncé avoir un contrat avec la société TriSept Corporation, spécialisée dans le service de vol satellite (qui gère des vols multiples et notamment réserve des lanceurs pour les satellites du gouvernement britannique). Un autre contrat a été signé pour le tir inaugural avec l’envoi d’un satellite pour In-Space Missions.

Le second étage avec la coiffe de Prime, ainsi que son moteur, dévoilés au salon de Farnborough en 2018 (crédit image : Orbex)

C’est en Ecosse que se trouve un autre candidat sérieux à la course du NewSpace européen : Skyrora. Fondée en 2017, la start-up en est aujourd’hui au même stade des fusées-sondes. C’est le stade que passait RocketLab en 2009 avec sa fusée Ãtea. Skyrora a réalisé plusieurs tirs de sa fusée-sonde à deux étages à propulsion solide Skylark Micro en Islande, plusieurs mois après avoir tiré une fusée-sonde à étage unique Skylark Nano. Skyrora a également commencé les tests de ses moteurs dans son nouveau banc de test, dont un celui d’un moteur d’une puissance de trois tonnes. L’objectif est de réaliser un vol test du démonstrateur Skylark-L équipé de ce moteur avant de passer au vol orbital avec leur micro-lanceur Skyrora-XL. Ce dernier comptera trois étages (22.7 m  de haut, 2.2 m de large, près de 56 T au décollage), capable d’emporter jusqu’à 315 kg de charge utile en LEO. Premier vol prévu en 2023.

Décollage d’une Skylark Micro à Vik en Islande (crédit image : Skyrora)

Espagne : Les avancées de PLD Space

Fondée en 2011, comptant une quarantaine d’employés, la société castillane recrute aujourd’hui moults ingénieurs. Depuis 2013, quand elle obtenu son premier million d’euros d’investissements privés, PLD Space a gagné 25 M€ ainsi que plusieurs contrats. Un premier a été signé avec l’ESA sur le développement et deux autres pour des vols suborbitaux. Dernièrement, PLD Space s’est entendu avec le grand industriel télécom espagnol HISPASAT pour collaborer sur la compatibilité entre le micro-lanceur MIURA-5 et leurs petits satellites.

Les ambitions de PLD Space sont grandes car en plus de de développer un micro-lanceur, ils le souhaitent réutilisable. Projet très ambitieux car même RocketLab n’avait pas forcément envisagé l’Electron réutilisable avant les premiers vols. Le développement prend par conséquent beaucoup de temps, avec les moteurs, un démonstrateur suborbital (MIURA-1), un lanceur orbital (MIURA-5), et tout le dispositif de récupération et réutilisation.

Campagne de test du moteur TEPREL-B (crédit : PLD Space)

Pour l’instant, on a déjà mis les mains dans le cambouis avec les premiers tests à succès du moteur principal, le TEPREL-1B, qui propulsera la MIURA-1 et qui pourrait constituer un cluster de cinq moteurs pour le premier étage de la MIURA-5. Destinée à qualifier le TEPREL-1B, la MIURA-1 devrait décoller pour la première fois d’ici 2021. Le tir était initialement programmé en 2019 mais des essais de moteur en mai 2019 ont mal tourné et ont endommagé le banc de test, renvoyant le TEPREL-B à l’étape conception.

La MIURA-5 devrait partir en 2023 (objectif initial pré-Covid). Avec ses deux étages, et une coiffe de trois mètres de long, le micro-lanceur pèsera en tout 32 T au décollage. La MIURA-5 pourra emporter jusqu’à 300 kg de charge utile à 500 km SSO. La fusée décollera du Centre Spatial de Guyane, ce qui est un avantage quand on souhaite récupérer son premier étage dans l’eau. En effet, une fois vidé de son carburant, le premier étage retombera dans l’océan pour y être récupéré par bateau. PLD Space a déjà réalisé un test de récupération en 2019 (succès).

Test de récupération d’un prototype de premier étage de MIURA-5, qui a été largué par hélicoptère pour tester le déploiement de son parachute (crédit image : PLD Space)

Floraison de lanceurs et floraison de pas de tir

En résumant un peu, nous avons donc 8 projets de lanceurs en première ligne, tous devant décoller entre 2021 et 2023 (au mieux). Le temps du monopole par Arianespace touche va donc toucher à sa fin et bientôt il va pleuvoir des dates de lancements proches de chez nous sur le continent ! Tous ces projets ont bien progressé ces derniers mois en dépit de la crise du Covid-19 et même si elles peuvent toujours glisser, les dates limites se rapprochent.

Pluie de nouveaux lanceur implique de nouveaux sites de lancements. Une pléthore de sites va bientôt recouvrir le vieux continent (liste non-exhaustive) :

  • Esrange Space Center (Suède) : déjà actif pour des tirs atmosphériques et suborbitaux, accueillera bientôt Rocket Factory Augsburg.
  • Andoya Space Center (Norvège) : déjà actif pour des tirs atmosphériques et suborbitaux.
  • Mer du Nord : future plateforme mobile allemande ?
  • Iles Shetland (RU) : projet d’astroport
  • Cornwall Spaceport (Cornouailles, RU) : projet d’adaptation de l’aéroport pour accueillir l’avion-porteur de Virgin Orbit et leur dispositif de campagne.
  • Sutherland Spaceport (RU) : projet d’astroport pour accueillir Orbex et peut-être Skyrora.
  • Açores (archipel-Atlantique, Portugal) : projet d’astroport
L’Esrange Space Center à Kiruna (Suède) est le site de lancement le plus actif du vieux continent aujourd’hui avec les différentes campagnes de tirs pour l’ESA, la DLR ou les universitaires. (crédit image : SSC)

Accompagnant cette nouvelle dynamique et en recherche de nouveaux financements, le Newspace regorge d’encore plein d’autres projets de micro-lanceurs européens plus ou moins sérieux sur lesquels on reviendra en détails une autre fois :

  • Black Arrow 2 (Black Arrow Space Technologies, RU) : projet de lanceur décollant depuis une plateforme mobile à la façon de SeaLaunch.
  • Bloostar (Zero2Infinity, Espagne) : projet original de micro-lanceur largué depuis un ballon stratosphérique. J’ai vraiment hâte de voir voler cette fusée dont certains étages sont structurés en donut !
  • MESO (Pangea Aerospace, Espagne) : projet de lanceur léger réutilisable.
  • Nammo (Nucleus, Norvège) : projet de micro-lanceur à moteur hybride.
  • B2Space (RU) : projet de micro-lanceur largué par ballon stratosphérique.
  • Haas-2 CA (ARCA, USA-Bulgarie)
  • Et d’autres encore dont il est difficile d’avoir de nouvelles fraîches

Plus d’informations disponibles sur l’index des micro-lanceurs.

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