Les astroports européens et le Newspace

Quand on nous demande d’où peut-on partir en Europe pour envoyer notre satellite dans l’espace, on pense naturellement à la Guyane, Sinnamary et le CSG. Mais il existe d’autres sites de lancement sur le continent européen. Aucun, jusqu’à aujourd’hui, ne peut héberger un tir orbital mais ça ne saurait tarder !

Dans sa course vers l’espace au siècle dernier, l’Europe a misé sur les colonies ou le réseau du Commonwealth pour accueillir les premiers décollages de lanceurs. Ainsi, c’est depuis Hammaguir, anciennement en Algérie française, et depuis Woomera en Australie, qu’on décollé les célèbres Diamant et Black Arrow faisant la France et le Royaume-Uni des nouvelles puissances spatiales. Puis en fusionnant les efforts spatiaux européens sous l’égide de l’ESA, on décide de désormais que l’unique hub d’accès à l’orbite sera le Centre Spatial de Guyane (CSG).

Le monopole multi-décennal de l’ESA-ArianeGroup-Arianespace fait désormais place à l’arrivée en fanfare du Newspace en Europe. A cette nouvelle concurrence s’ajoute une motivation politique à l’idée que le Newspace pourrait renforcer l’économie spatiale européenne et créer de nouveaux emplois. Pour compléter l’équation (du moins en partie), le spatial britannique suit la politique générale du Brexit dans le but d’être indépendante. Tour d’Europe des projets.

En savoir plus sur les futurs lanceurs du Newspace européens : 2020, tour d’Europe des micro-lanceurs européens.

Artist's impression of spaceport
Vue d’artiste du pas de tir du Sutherland Spaceport (BBC)

Sutherland Spaceport :

Localisation : Sutherland, Highlands (Ecosse)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : non décidé

Lanceur : Prime (Orbex)

Premier vol : 2022

Le projet le plus connu est le hub de Sutherland. Le site prévoit d’accueillir un pas de tir au nord des terres des Highlands en Ecosse. L’océan Atlantique se trouve quelques kilomètres au nord et le pas de tir est au milieu d’une zone très peu habitée. C’est une zone de lancement idéale à la manière du site de lancement Electron à Mahia Peninsula en Nouvelle Zélande. Le projet fait toutefois face à une importante réticence sur son impact environnemental.

Le projet s’astroport, lancé en 2018, prévoyait initialement d’accueillir deux pas de tir. Un premier était pour Lockheed Martin qui devait y exploiter un micro-lanceur, dont on ignore tout. Le second pas de tir était destiné à la start-up britannique Orbex et son micro-lanceur Prime. Finalement, un seul pas de tir a été retenu dans le projet, dans l’espoir qu’il soit partagé.

Le partage s’annonçait compliqué car les lanceurs de Lockheed Martin et d’Orbex ne semble pas fonctionner avec le même carburant. Il est vrai que la recette de Prime est assez unique au monde : le comburant de ses moteurs est du bio-propane (Oxygène liquide en oxydant), du propane mais obtenu de la biomasse, processus plus écologique. Faute d’entente, Lockheed Martin a préféré émigrer vers un autre projet de site de lancement, dans les Iles Shetland. Orbex a de son côté obtenu une première autorisation de réaliser jusqu’à 12 lancements par an. Six sont déjà prévus.

L’astroport de Sutherland a toutefois plusieurs écueils qui retardent sa construction. L’agence de développement Highlands and Islands Enterprise, chargée par le gouvernement d’Ecosse de la gestion du projet, travaille pour obtenir les différentes autorisations, notamment sur l’aspect environnemental. Dernièrement, un recours en justice a été déposé pour faire appel à la validation du Conseil des Highlands. L’astroport, qui devait initialement être opérationnel en 2020 et accueillir le tir inaugural de la Prime en 2022, risque d’être encore retardé. Enfin, beaucoup de gens doutent que l’astroport pourrait apporter avec lui toute une nouvelle économie avec lui.

Le 19 novembre dernier, à la surprise de tous, le premier ministre britannique entend également utiliser l’astroport de Sutherland comme plateforme de lancements de satellites militaires britannique opérée par une nouvelle branche spatiale de la Royal Air Force. Même si le projet reste avant tout commercial, le gouvernement britannique, quête d’indépendance, cherche à ne plus trop passer par l’ESA et le CSG pour lancer ses satellites. L’arrivée d’un site de lancement opérationnel est donc cruciale pour accompagner la nouvelle dynamique.

Image d’artiste du pas de tir de Sutherland Spaceport (Orbex)

Shetland  Space Centre

Localisation : Lamba Ness, Unst, Iles Shetland (Ecosse)

Orbites : Polaire, héliosynchrone

Opérateur : Royal Air Force (militaire), non connu (commercial)

Lanceur : inconnu (Lockheed Martin dans le cadre du UK Pathfinder Launch), sans nom (C6 Systems)

Premier vol : début décennie 2020

La Royal Air Force est déjà installée dans les Iles Shetland. Ces îles situées entre la Mer du Nord et l’Océan Atlantique offrent un angle de tir assez étendu. La faible présence humaine aux alentours permet aussi des tirs sécurisés. C’est ici que Lockheed Martin a décidé de venir s’installer pour le tir inaugural de leur fusée inconnue. C’est sur une péninsule de Unst, l’île la plus au nord de l’archipel, que seront installés plusieurs pas de tir. En plus de l’Ecosse et de l’UK Space Agency, le projet a reçu le soutien d’un propriétaire milliardaire Ecossais, qui a déjà commencé à y investir. Encore une fois, c’est la Highlands and Islands Enterprise qui est en charge du projet.

On ignore quel lanceur Lockheed Martin souhaite faire décoller de l’astroport britannique. Seules des spéculations laissent penser qu’il pourrait s’agir de l’Electron de RocketLab, ou encore le futur RS1 d’ABL Space Systems car Lockheed Martin a investi dans ces deux sociétés. L’astroport de Shetland devrait accueillir en plus la start-up canadienne C6 Launch Systems, et son futur micro-lanceur. Ce dernier nano-lanceur serait capable d’emporter 30 kg de charge utile à 500km SSO.

Shetland Space Centre
Vue d’artiste du pas de tir du Shetland Spaceport (Orbitaltoday)

Cornwall Spaceport

Localisation : Cornwall (Angleterre)

Orbites : multiples (lancement aéroporté)

Opérateur : Newquay Airport, Virgin Orbit

Lanceur : LauncherOne (Virgin Orbit)

Premier vol : 2022

Le dernier astroport en route existe déjà en mode aéroport. Il s’agit de l’aéroport de Cornwall, au sud de l’Angleterre. Dans les prochaines années, il devrait accueillir Virgin Orbit, la société américaine de Sir Richard Brandson, ami des britanniques. La piste de Cornwall servira aux décollages et atterrissage de l’avion-porteur Cosmic Girl, le Boeing 747 modifié qui largue en l’air le micro-lanceur LauncherOne (regarder ce lien pour tout savoir sur les lanceurs aéroportés). Les premiers vols sont prévus en 2022, mais avant il faut que la LauncherOne s’envole avec succès.

Le projet de commercialisation de l’aéroport régional pour l’accès à l’orbite fait aujourd’hui face à la crise économique du monde de l’aviation liée à la pandémie du Covid-19. La survie de l’aéroport Newquay est d’ores et déjà en jeu. L’aéroport est fermé et compte sur les déplacements pour les fêtes de fin d’année pour un dernier rebond alors que les institutions laissent sur la table l’option de l’abandon. Seul un sauvetage du gouvernement semble pouvoir aider désormais. Sinon, Virgin Orbit pourrait bien devoir chercher ailleurs.

La LauncherOne sous son avion-porteur Cosmic Girl (Virgin Orbit)

Esrange Space Center

Localisation : Kiruna (Suède)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : Swedish Space Centre (SSC)

Lanceurs : RFA One (Rocket Factory Augsburg), Spectrum (Isar Aerospace), SL1 (HyImpulse)

Premier vol : 2021 (orbital), opérationnel en non-orbital

Mis en service en 1966, l’Esrange Space Center se trouve à 200 km au-dessus du cercle polaire Arctique. En plein milieu de la taïga scandinave, le site est idéal pour des tests de fusées, des lancements de fusée-sonde, et des lâchers de ballons stratosphériques. Le site est également destiné à l’étude des aurores boréales, et dispose d’un réseau de segment-sol pour la télémétrie/télécommande satellite et lanceur. Mis en service par l’ESRO, l’ancêtre de l’ESA, c’est désormais l’agence spatiale de Suède (SSC) qui en a le contrôle.

Le site a accueilli nombreux programmes de fusée-sonde, et hébergé des centaines de tirs suborbitaux et atmosphériques, dont dernièrement pour le programme MASER et TEXUS. Le site est devenu la destination numéro 1 des sociétés du Newspace allemand des lanceurs. La société bavaroise Rocket Factory Augsburg, spin-off de l’industriel OHB Systems, y teste déjà ses moteurs et prévoit d’y réaliser plusieurs lancements de son lanceur léger RFA One, capable d’emporter jusqu’à 300 kg en orbite basse.

La start-up Isar Aerospace, qui a déjà commencé la production de son lanceur léger Spectrum, d’une capacité d’emport de 1 000 kg en LEO, va tester ses moteurs à Kiruna. Toutefois, l’Esrange Space Centre ne devrait pas héberger le tir inaugural de la Spectrum en 2021. HyImpulse n’a également pas encore fait son choix sur site pour le premier lancement de son micro-lanceur SL1 en 2022 mais, comme les autres, garde l’option Esrange sous la main. Le site servira cependant pour les tests moteurs et le tir du démonstrateur SR75, une fusée-sonde qui testera en conditions réelles l’année prochaine le moteur hybride HyPLOx75. Ce dernier, multiplié par 8, équipera le premier gouvernement étage de la SL1.

L’Esrange Space Centre a réussi à gagner l’intérêt du suédois, qui lui a octroyé 8.5 M€ pour le transformer en site de lancement orbital d’ici 2022. En plus des acteurs allemands, le site reste attractif pour les autres acteurs européens. L’Esrange Space Centre va d’ailleurs accueillir des Hop tests du démonstrateur Themis d’ArianeWorks avant que la campagne se poursuive au CSG. Le SSC a même dernièrement fait une proposition aux acteurs du Newspace indiens de faire décoller leurs micro-lanceurs de Kiruna.

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Décollage d’une fusée-sonde à l’Esrange Space Center (SSC)

Andoya Space Center 

Localisation : Andoya Island (Norvège)

Orbites : polaire, héliosynchrone

Opérateur : Agence spatiale de Norvège

Lanceurs : North Star (Nammo), RFA One (Rocket Factory Augsburg)

Premier vol : 2022

Contemporain de l’Esrange, l’Andoya Space Center a été créé en 1962. Situé à 300 km au-dessus du cercle polaire Arctique, le site propose des activités similaires à l’Esrange Space Centre : tir de fusée-sonde, étude des aurores, et lâcher de ballon stratosphérique. Depuis 1962, plus de 1 300 fusées-sonde ont été tirées, dont notamment la mission AZURE de la NASA. L’Andoya Space Center dispose d’un second site de lancement dans l’archipel Svalbard, encore plus au nord dans l’Océan Arctique. Mais ce site n’est utilisé que pour des tirs suborbitaux ou atmosphériques et il n’y est pas question d’orbital.

C’est d’abord côté norvégien que s’est manifestée l’intention d’atteindre l’orbite depuis l’Andoya Space Center. L’armurier et missilier Nammo, propriété de l’Etat, entretien depuis plusieurs années un programme de développement de fusées. Nammo a d’abord travaillé sur un lanceur suborbital Nucleus, qui a volé avec succès en 2018 depuis Andoya. Ce démonstrateur de lanceur à moteur hybride sert de base solide au développement d’un nano-lanceur orbital capable de placer un cubesat en orbite basse. Ce lanceur devrait décoller de l’Andoya Space Center.

Le client phare du futur complexe de lancement orbital de l’Andoya Space Center est Rocket Factory Augsburg. Ce complexe se situera à 35 km des pas de tirs suborbitaux. RFA a signé un mémorandum d’entente (MOU) avec l’Andoya Space Center pour y réaliser le tir inaugural de sa RFA One en 2022. Depuis, Andoya recrute du personnel pour opérer des lancements orbitaux.

Décollage d’une fusée-sonde Black Brandt XII depuis l’Andoya Space Center (NASA)

Les autres adresses

Nous avons couvert les principaux projets d’astroport, tous situés dans le nord ou le grand nord du Vieux Continent. Il existe néanmoins encore une pléthore d’autres propositions d’astroports en Europe :

  • Açores (Portugal) : ce projet attire un peu plus l’attention que les autres. L’archipel se trouve en plein milieu de l’Atlantique (pas de problème de sécurité), dans une zone avec une météo plutôt favorable et qui permet d’atteindre tout type d’orbite. Avant la crise du Covid-19, le gouvernement portugais se sentait prêt à soutenir financièrement une partie du projet et avait déjà commandé une étude. Cette dernière a conseillé de s’installer sur l’île Santa Maria.
  • Canaries (Espagne) : L’archipel est souvent zieuté par les start-ups espagnoles, dont PLDSpace. Cette dernière a besoin d’un pas de tir au bord de l’eau pour pouvoir récupérer en mer le premier étage de son futur micro-lanceur réutilisable Miura 5.
  • Espagne : le gouvernement espagnol ainsi que les start-ups réfléchissent à l’établissement d’un site de lancement, notamment sur le continent pour permettre un meilleur accès aux orbites polaires et héliosynchrone. Il y a notamment le site de test d’El Arenosillo, qui servira de théâtre au test du démonstrateur Miura-1 de PLDSpace l’année prochaine.
  • Islande : l’état insulaire a déjà servi dernièrement de site de test du démonstrateur atmosphérique Skylark Micro de la start-up écossaise Skyrora. Celle-ci garde l’Islande comme option pour y lancer son futur micro-lanceur Skyrora-XL.
  • Plateforme mobile (Allemagne) : le gouvernement allemand étudie la possibilité de construire une plateforme mobile permettant des tirs depuis la Mer du Nord. Dans une interview avec Espace & Exploration, la start-up HyImpulse a affirmé garder cette possibilité en option.
  • Plateforme mobile (Danemark) :  même si elle ne vise pas l’orbite, l’association danoise Copenhagen Suborbitals travaille au développement d’une fusée capable d’envoyer une personne dans l’espace pendant quelques minutes, baptisée Spica. Plusieurs tirs suborbitaux de modèles antérieurs à la spica ont été réalisés depuis une plateforme mobile dans la Mer Baltique. Option à garder pour Spica ?
  • Prestwick spaceport (Glasgow, Ecosse) : projet d’adapter l’aéroport de Glasgow en astroport porté par la société Prestwick Aerospace.
  • Italie, Grèce : non spécifié.

Le Centre Spatial de Guyane va lui aussi accueillir le Newspace. Déjà de l’intérieur, le CSG hébergera les tests du démonstrateur Callisto, puis de Themis. Le CNES est déjà en train de transformer l’ancien pas de tir Diamant pour accueillir la campagne Callisto en 2023. Après, le pas de tir pourrait bien accueillir Isar Aerospace, avec qui le CNES a signé un MOU.

Guyane : Le pas de tir de Diamant sera réhabilité pour accueillir les essais du lanceur expérimental Callisto
Le pas de tir Diamant, inutilisé depuis 1973, va être remis complètement à neuf (CNES)

Ceres-1 : nouvel envol du Newspace chinois

Ce samedi 7 novembre à 15h12 (8h12 heure de Toulouse), le sable du Jiuquan Space Center s’est soulevé par la puissance d’un tout nouveau micro-lanceur, la Ceres-1 de Galactic Energy. Ce tir inaugural fut un succès et le petit satellite passager a été nominalement mis en orbite. Ainsi, Galactic Energy devient la seconde compagnie privée de Chine à atteindre l’orbite.

Décollage de la Ceres-1 depuis le Jiuquan Space Center

L’arrivée de la nouvelle vague du Newspace chinois

Le succès de la mission ‘’I Believe I can Fly’’ a été annoncé 30 minutes après le décollage. L’unique passager du vol était un petit satellite de communication Tianqi-11 (Apocalypse-11), 50kg, nouvel élément de la future constellation IoT Apocalypse de la Beijing Guodian Gaoke Technology Co. Ltd. Tianqi-11 a été placé en orbite héliosynchrone (SSO) à 500 km d’altitude, ce qui était audacieux comme orbite visée pour un premier vol.

La start-up Galactic Energy a été fondée en février 2018 (d’ailleurs son vrai nom est Beijing Xinghe Dongli Space Technology Co. Ltd.). Depuis, ils ont déjà thésaurisé 43 M$ de financements privés, dont près de 30 M$ annoncés cette semaine en série A. Galactic Energy a dès le départ travaillé à deux chantiers : accéder le plus vite possible à l’espace avec une fusée simple à produire, puis développer un lanceur plus lourd, plus fiable et réutilisable. Premier but atteint désormais avec Ceres-1.

La Ceres-1 compte quatre étages, dont trois à propulsion solide et un étage supérieur à propulsion liquide. Le micro-lanceur peut envoyer jusqu’à 350 kg en orbite basse (LEO) et jusqu’à 230 kg à 70 km SSO. Les derniers financements vont permettre Galactic Energy de commencer la production dans la ville de Jianyang (province de Chengdu, sud-est du pays), après avoir construit l’usine qui comptera également site de test et département de recherche. Il reste désormais à remplir le carnet de clients pour faire voler la Ceres-1 le plus possible, pendant qu’on œuvre à une suite plus ardue.

L’étape suivante pour Galactic Energy se nomme Pallas-1, un lanceur plus lourd à ergols liquides (Kérosène/LOX), et au premier étage réutilisable. Avec Pallas-1, on entre dans la cour des lanceurs légers dans le style de la Vega, la Long March 11 de la CASC, mais aussi des projets équivalents chez les autres concurrents du Newspace chinois, décris plus bas dans l’article. La Pallas-1 pourra emporter jusqu’à 4 tonnes de charge utile en LEO ou deux tonnes à 700 km SSO. Galactic Energy travaille au développement et tests des moteurs Cangqiong, conçus pour être réallumés plusieurs fois, notamment pour assurer l’atterrissage du premier étage comme celui de la Falcon 9 de SpaceX. Son premier vol test est prévu pour fin 2022.

L’envol de la Ceres-1 marque comme le lancement d’une nouvelle saison du Newspace chinois, avec l’arrivée prochaine de nouveaux acteurs. Le Newspace compte aujourd’hui une série de start-ups de lanceurs avec en premier Landspace, iSpace, OneSpace Linkspace, puis plus récemment Galactic Energy, Deep Blue Aerospace avec leur projet de gamme Nebula, Space Transportation et ses projets de lanceurs aéroportés (déjà un test démo fait en 2019), Space Trek, Jiuzhou Yunjian ou encore Seres Space Exploration Technology.

Visuel de la Pallas-1 (Galacti Energy)

Bientôt le retour des premiers piliers

2020 a bien failli ne pas témoigner d’un vol inaugural dans le Newspace chinois. Après une première tentative infructueuse fin 2018, nous avons pu voir en 2019 le tout premier lanceur 100% privé de Chine déposer ses passagers en orbite. Depuis, on était un peu resté sur notre faim. Mais même si avec la crise du Covid, le monde des nouveaux lanceurs commerciaux a marqué une pause dans les lancements, son cœur n’a pas arrêté de battre.

Peu après l’ouverture du secteur spatial aux investissements non-étatiques actée par le gouvernement en 2014, des dizaines de nouveaux acteurs sont apparus, notamment dans le milieu des lanceurs et micro-lanceurs. Le Newspace s’y est développé par vagues. La première vague a commencé avec ceux qui ont pu tirer profit d’un certain héritage en expérience missile et ICBM mis à disposition par l‘Etat avec des infrastructures. Les start-ups Landspace, iSpace, Linkspace, OneSpace sortent très vite des micro-lanceurs et parviennent à décoller très tôt, souvent sans succès. Puis vient la seconde vague avec en tête Galactic Energy et sa Ceres-1.

Landspace, OneSpace et iSpace ont toutes trois passé le cap du vol inaugural mais seulement iSpace a réussi avec son micro-lanceur solide Hyperbola-1. Démarré trop vite ? A peine sorties de l’œuf, tout juste autorisées d’exister, on s’est précipité vers l’espace pour être le premier et montrer une rapide progression car il fallait vite convaincre les investisseurs qu’on était capable d’atteindre l’orbite. Ainsi, les premiers micro-lanceurs à avoir volé sont tous à moteur solide, directement dérivés de missiles retirés. La suite du programme est toutefois plus complexe avec comme projet de marcher au moteur liquide.

Aerial view of Chinese private launch firm Landspace testing its Tianque-12 methalox engine at a facility in Huzhou.
Test d’un moteurs Tianqi-12 (Landspace)

Landspace a tiré en premier avec la Zhuque 1 en octobre 2018 mais le tir s’est soldé par un échec de la mise en orbite du passager test de la CCTV. Depuis, aucun tir Zhuque-1 n’est programmé, Landspace n’a plus de contrat avec son fournisseur de moteur solide. La start-up est désormais concentrée sur le développement de la Zhuque-2, à propulsion liquide (méthane/LOX). Pour cette dernière, Landspace a récemment gagné 175 M$ lors d’un troisième round de financements privés. La Zhuque-2, lanceur moyen capable d’emporter initialement jusqu’à un satellite de deux tonnes à 500 km SSO. Alors que les tests des moteurs Tianqi-11 et 12 se poursuivent, le vol inaugural est programmé pour juin 2021. Landspace souhaite qu’à terme, il devienne réutilisable.

La start-up iSpace a été la première compagnie privée à atteindre l’orbite avec sa Hyperbola-1 en juillet 2019. Depuis, il n’y a eu aucun vol. un second tir était prévu pour cet automne mais a été décalé à 2021. iSpace vise aussi le stade suprême de la propulsion liquide avec la Hyperbola-2 avec, comme Landspace, un mélange méthane/LOX. Hyperbola-2 pourra livrer un satellite de 1100 kg à 500 km SSO. iSpace souhaite également réutiliser le premier étage et a déjà commencé les tests du moteur principal, le JD-1, dont une mise à feu de 200 secondes. iSpace travaille aussi sur l’idée d’un lanceur plus lourd (Hyperbola-3), monté façon Falcon Heavy en mettant côte-à-côte trois 1ers étages pour plus de puissance. En soutien, iSpace a reçu dernièrement 173 M$ en série B de financements privés. Un premier vol test avec retour du 1er étage est prévu l’année prochaine, et un vol test orbital fin 2021.

Liftoff of the Jielong-1 solid propellant rocket from the Gobi Desert in July 2019.
Décollage de l’Hyperbola-1 (iSpace)

OneSpace n’a tenté qu’une seule fois le vol orbital en 2019 mais sans succès. Après deux vol tests suborbitaux, la OS-M a raté la séparation entre ses premiers et second étage solides identiques lors du vol test orbital. Depuis le début de la crise Covid, peu de nouvelles de leur côté, les activités restaient plutôt sur le micro-lanceur solide et une version plus performante à propulsion liquide OS-M2, rebaptisée Zero qui n’a pas encore volé mais dont les tests moteurs avaient commencé en 2019. Un vol suborbital OS-X reste prévu depuis près d’un an, tandis qu’un nouveau vol test était prévu OS-M reste prévu depuis l’échec en 2019. OneSpace dispose d’ailleurs d’un véhicule TEL (Transport-Erection-Lancement) pour les vols OS-X.

Linkspace, le ‘’petit SpaceX chinois’’, développe et teste depuis 2015 un démonstrateur VTVL, sorte de ‘’Grasshopper’’ qui teste la capacité de faire des aller-retours d’un premier étage réutilisable. Linkspace visait 2020-2021 pour faire décoller sa NewLine 1, qui aurait pu devenir le premier réutilisable à voler en Chine. Mais silence radio depuis le dernier test en août 2019.

L’Etat n’a pas pour autant laissé le secteur des petits lanceurs aux commerciaux. A travers sa filiale ExPace, le géant CASIC exploite la Kuaizhou-1A (moteur solide), et teste la Kuaizhou-11. De son côté, la CASC dispose de sa fameuse Long March 11 et même d’une filiale China Rocket Ltd. Avec un micro-lanceur mis sur pied en moins d’un an : la Jielong-1, dont un second vol est prévu d’ici la fin de l’année. Enfin, la CAS (China Academy of Sciences) vient de lancer sa spin-off commerciale CAS Space – aka Zhongke Aerospace – le 29 septembre, et va développer une famille de nouveau lanceurs baptisée ZK.

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.

Aéroportés (partie 2)

Auteur : Luca Garbarini (CapCom)

Jusqu’ici, on a vu des lanceurs aéroportés suborbitaux, des avions expérimentaux, des concepts originaux, mais qu’en est-il de vrais vols orbitaux ? Existe-t-il aujourd’hui des fusées orbitales aéroportées ? Oui, et c’est ce qu’on va voir maintenant !

Pegasus et LauncherOne: dernier souffle et nouveau-né

 La plus connue, et jusqu’ici la plus fructueuse des fusées aéroportés est la fameuse (ou presque) Pegasus, développée par Orbital Sciences (aujourd’hui Northrop Grumman). Lors de ses premiers vols, la Pegasus était lancée depuis le bombardier B-52.

Vidéo embarquée sur le dos d’une Pegasus larguée par B-52 (Orbital Sciences)

 Mais depuis 1995 c’est le Lockheed L-1011 TriStar, bien plus petit et bien moins cher qui assure les lancements. Notez le peu de marge que ce petit jet laisse entre la fusée, logée sous son ventre, et le sol !

Décollage du Lockheed Tri-Star Stargazer emportant une Pegasus sous son ventre (NASA)
La Pegasus fixée sous le Stargazer (Ken Kremer)

 Néanmoins, Pegasus est-elle même très chère, et bien qu’elle ne soit pas officiellement hors service, son carnet de commande est actuellement vide. On a d’ailleurs vu certains de ses clients passer sur une Falcon9, bien trop puissante pour leur mission mais apparemment moins chère…

 « Mais alors, il n’y aura plus jamais de lancements aéroportés ?! » me direz-vous, terrifiés par cette horrible perspective. Et bien si ! En effet, l’entreprise Virgin Orbit, branche de l’empire Virgin fondé par Richard Branson, est sur le point de commercialiser leur propre lanceur aéroporté: le LauncherOne.

La LauncherOne sous l’aile de Cosmic Girl (Virgin Orbit)

 Celui-ci s’inscrit dans la mouvance du NewSpace, et est focalisé sur le marché des lancement dédiés de smallsats, tout comme l’Electron de RocketLab. Le LauncherOne n’est donc pas vraiment bon marché, mais fait le pari d’une clientèle plus riche, et nécessitant une orbite précise et leur propre lancement, ne voulant ou ne pouvant pas partager le vol avec une charge utile plus grosse.

 LauncherOne quitte le sol sous l’aile gauche de Cosmic Girl, un Boeing 747 modifié pour l’occasion. Et bien que son premier vol ait été un échec, un second devrait avoir lieu sous peu, et rien ne pousse à croire que ce petit lanceur n’aura pas une carrière bien remplie !

Cosmic Girl décolle depuis le désert de Mojave avec la LauncherOne sous le bras.. ou l’aile (Virgin Orbit)
La LauncherOne larguée par Cosmic Girl lors de l’essai de mai (échec) (Virgin Orbit)

Le Futur : Altaïr, Stratolaunch, Bloostar…

 Mais Virgin ne sont pas les seuls à être attirés par cette technique. En effet, un étrange drone se balade parfois dans le ciel de Guyane… Eh oui, les Européens, et en particulier le CNES, avec l’ONERA, se penche actuellement sur le projet Altaïr: un drone a double-fuselage capable de transporter et de larguer un micro-lanceur depuis la haute atmosphère. Pour l’instant, seul de démonstrateur Eole, bien plus petit qu’Altaïr, a volé, mais le développent est en cours !

Le drone Eole larguant son lanceur factice (CNES/Onera)
Altaïr et son drone porteur (vue d’artiste, CNES/ONERA)

 Depuis le début de cet article, on ne parle que de fusées larguées depuis des avions. Et c’est vrai que ceux-ci donnent une légère vitesse initiale, mais celle-ci ne représente en général que quelques pour-cent de la vitesse finale. Alors tant qu’à faire, pourquoi ne pas utiliser un moyen de transport plus lent mais plus simple, comme par exemple… un ballon sonde ? L’idée semble au final assez évidente: les ballons sont une technologie encore mieux maîtrisée que les avions, et certains montent même plus haut qu’un avion classique ! C’est en tout cas ce que s’est dit l’entreprise Zero 2 Infinity avant d’entamer le développement du Bloostar : un lanceur à mi-chemin entre une fusée, un donut, Pac-Man et un ballon sonde. Vu que le ballon assure le vol jusqu’à 20km, la fusée elle-même peut se permettre un forme non conventionnelle, en l’occurrence le tore (comprenez: elle est en forme de bouée).

Le lanceur Bloostar (vue d’artiste, Zero2Infinity)
Scenario du lancement de Bloostar (Zero2Infinity)
Bloostar après la rétractation de la coiffe et le largage du premier étage (Zero2Infinity)

 « Last but not Least », Stratolaunch ! J’ai dit que le Roc ne servirait pas à lancer la gamme de fusée faite-maison. Cependant le Roc a récemment reçu une nouvelle mission : le lancement de drones hypersoniques. Et bien que ceux-ci ne correspondent pas au concept de lanceurs aéroportés, on ne peut pas en dire autant de leur grande sœur: la Black Ice, une navette aéroportée capable de transporter des astronautes et/ou du cargo en orbite. Son premier vol est encore très lointain, et n’est d’ailleurs pas certain du tout. Mais c’est peut-être le plus ambitieux des véhicules aéroportés encore en développement de nos jours !

Le Roc et sa famille de drones hypersoniques, ainsi que la navette Black Ice représentée aussi ci-dessous (Stratolaunch)

 Mentions honorables: je n’en ai pas parlé ici parce que ces projets sont encore bien flous et très loin de voir le jour, mais on peut tout de même citer deux autres lanceurs aéroportés en développement !

  Tout d’abord le Firefly Gamma, petit dernier de la famille de lanceurs développés par la jeune entreprise Américaine Firefly Aerospace. Le Gamma est un spaceplane à deux étages, dont les moteurs principaux présentent un forme dite « aerospike » dont je n’aborderai pas les détails ici.

Fiche technique du Firefly Gamma (Firefly Aerospace)

  Et c’est en Chine que finira ce passage, avec le projet JiaGeng-1 et ses dérivés : des drones et lanceurs hypersoniques dont les formes me rendent fou. Mais on en sait tellement peu à leur sujet que mon amour inconditionnel pour eux ne sera probablement jamais satisfait… Sait-on jamais !

Le démonstrateur suborbital Jiageng-1 (Space Transportation)
Les lanceurs dérivés du Jiangeng-1 (Space Transportation)

Avantages, Inconvénients et Triste Réalité

 Le lancement aéroporté est donc envisagé depuis longtemps, est encore utilisé de nos jours et pourrait subsister avec la prochaine génération de lanceurs. Néanmoins, il est évident que cette technique reste marginale, et il semble inenvisageable qu’elle devienne un jour la norme.

 En effet, les avantages apparents d’un largage en haute altitude sont franchement discutables. Néanmoins, avant de les questionner, rappelons les faits:

  • En décollant depuis la haute atmosphère, un lanceur bénéficie d’un air bien plus fin qu’au niveau de la mer, diminuant les frottements rencontrés lors de l’ascension, mais aussi la variation de pression durant le vol. Les moteurs fusées étant nécessairement optimisés pour une pression bien précise (ce réglage se fait principalement à travers la forme et la taille de la tuyère), une variation de pression moins importante augmente l’efficacité du moteur.
  • La météo en haute altitude est bien plus clémente, éliminant la plupart des contraintes et retards dus au mauvais temps.
  • La haute atmosphère est évidemment sur le chemin vers l’espace et l’orbite. On épargne donc au lanceur une partie du voyage.
  • La plupart (mais pas tous, on l’a vu) des lanceurs aéroportés sont tirés depuis un avion, et possèdent donc une vitesse horizontale de départ. En général, les avions de largage cabrent juste avant de lâcher le lanceur, fournissant aussi une certaine vitesse verticale.
  • Un lancement aéroporté permet de choisir précisément l’inclinaison de l’orbite finale, et de tirer depuis à peu près n’importe où sans avoir recours à des infrastructures au sol hors de prix.
  • Enfin, l’utilisation d’un avion comme « premier étage » fait donc du lanceur un système partiellement réutilisable, et ce à bas coûts.
Concept non-abordé ici : le planeur de lancement, tout un programme (NASA)

 Malheureusement, ces avantages sont discutables: les gains en vitesses et en altitude sont… négligeables. En effet, disons qu’un avion classique atteigne la vitesse du son, soit Mach 1. La fusée commencera donc son vol avec une vitesse horizontale de 1 000km/h, ce qui représente, au mieux, 5% de sa vitesse finale. Même combat pour l’altitude: imaginons que le lanceur soit largué à 20km d’altitude et qu’il vise un orbite de 500km (ce qui est encore relativement bas). Faites le calcul, et là encore vous trouverez un gain d’environ 5%. Pour ce qui est de la météo, le bilan est encore une fois mitigé: la plupart des lanceurs sont capables de supporter quelques aléas climatiques, et un avion lourdement modifié pour l’occasion ne peut pas non plus se permettre de quitter le sol sous la tempête. La question de l’inclinaison est elle aussi vite réglée quand on sait que la plupart des lanceurs classiques sont capables de corriger leur trajectoire sans grande difficulté et sans trop empiéter sur les réserves de carburant. Enfin, même si l’avion porteur constitue en effet un premier étage extrêmement efficace et très bon marché, il est avant tout peu puissant, et comme on l’a vu, il ne fournit qu’une fraction de l’énergie que fournirait un premier étage classique.

Le premier vol de la LauncherOne fut un échec, le second arrivera dans les prochains mois (Virgin Orbit)

 Et comme si ce n’était pas suffisant, le lancement aéroporté vient d’emblée avec son lot d’inconvénients. Le plus évident étant la taille: il est difficile d’imaginer un lanceur lourd largué par un avion, tout simplement car l’avion en question devrait être énorme. De même, remplacer un premier étage par un aéronef ne fait en général aucun sens: le gain, d’environ 5% on l’a dit, serait bien plus simple à implémenter avec un booster à peine plus grand.

 Au final, le seul contexte ou un avion porteur est, sur le papier du moins, vraiment intéressant, c’est dans le cas d’une Navette. Cas qui, on l’a vu, est d’une extrême complexité, et demande donc un investissement premier important pour un gain espéré assez faible. On peut donc se réjouir des quelques initiatives qui sont en développement actif et espérer que le futur nous réserve quelques surprises. Il ne faut par contre pas se leurrer: sans une importante avancée technologique rendant ce genre de systèmes à la fois fiables, peu onéreux et puissants, rien ne poussera l’industrie du spatial à les adopter en masse.

 Et c’est sur cette note définitivement morose que je conclue cet article ! Et même si le lancement aéroporté ne semble pas encore si prometteur, il nous fournira sûrement de magnifiques moments et surtout, le spatial classique sera toujours là pour nous émerveiller. Merci de votre lecture, et à la prochaine !

Aéroportés (Partie 1)

Auteur : Luca Garbarini (CapCom)

On le sait, atteindre l’orbite est tout sauf une partie de plaisir. Pour qu’un corps puisse continuellement tomber autour de la Terre (ou de quel qu’autre astre massif), il faut lui fournir une vitesse considérable. C’est pourquoi les fusées sont, en général, de tels monstres de puissance. Mais, et si on pouvait leur faciliter le voyage ? S’il existait un moyen disons… de les sortir de la basse atmosphère, tout en consommant peu de carburant ? Par exemple, pourquoi ne pas fixer une fusée sous un avion, et la faire décoller de là-haut ?

C’est ce que de nombreux ingénieurs se sont dit par le passé, et continuent à se dire aujourd’hui. En effet, cette solution semble alléchante: l’aviation est aujourd’hui un domaine mature, bien connu du grand public et des scientifiques, dont les rouages sont globalement maîtrisés, bien plus que ceux du spatial par exemple. Tirer parti de cette technologie semble donc être un parfait compromis ! La fusée ainsi élevée n’a plus à se soucier de la météo, ne devra combattre qu’une fraction des frottements de l’air, hérite d’une altitude de départ non négligeable et d’une bonne vitesse… Plus on y regarde, plus ce mariage semble prometteur !

Malheureusement, rien n’est jamais simple au pays du vol orbital, et une solution miracle, si elle existait, aurait tôt fait de monopoliser tous les projets de développement. Ce n’est néanmoins pas ce qu’on observe: la majorité des lanceurs en projet n’ont pas recours à de telles méthodes. Mais, pourquoi donc ? Dans cette article, j’aimerais revenir sur les différents projets basés sur cette procédure impressionnante qu’est le lancement aéroporté, sur son histoire et évidemment sur son futur, ainsi que sur ses avantages et ses inconvénients. Décollage immédiat !

Des missiles aux X-Planes

Evidemment, quand on évoque une fusée larguée par un avion, le mot « missile » s’impose rapidement. Et en effet, on n’en est pas loin. On en est si proche que c’est d’ailleurs des avions militaires qui furent envisagés les premiers pour ce genre d’essais, notamment à travers le programme des X-Planes.

Le X-1 en vol (NASA)

Du X-1 au X-15 en passant par les plus récents X-43A ou le plus insolite X-38, bon nombre de ces avions expérimentaux étaient largués par des bombardiers comme le B-52. Et à l’époque du X-15, certains envisageaient sérieusement de mener la course à l’espace depuis de telles plateformes ! Le X-15 lui-même aurait pu devenir le premier vaisseau américain (voir mondial) à emporter un humain hors de l’atmosphère, si les capsules et leurs lanceurs dérivés de missiles n’avaient pas été sélectionnés (je fais ici évidemment référence aux programmes Mercury et Gemini ainsi qu’aux lanceurs Redstone, Atlas ou encore Titan !).

LE X-15 depuis le cockpit du B-52 qui le transporte (NASA)
Le X-15 juste après son largage (NASA)

Ces concepts restent assez loin de lanceurs orbitaux, mais l’idée est la même: emporter un véhicule hors des basses couches de l’atmosphère, en lui fournissant au passage une bonne altitude et une « petite » vitesse horizontale. D’autres véhicules, notamment des missiles antisatellite (oui, ça existe), étaient lancés depuis des chasseurs F-15, pour les même raisons.

Tir d’un missile ASAT ASM-135 (National Archives Catalog)

Des navettes pas comme les autres

Le concept de lancement aéroporté a commencé à faire des émules dans les années 60, quand la NASA a demandé un véhicule « fiable, bon marché et réutilisable ». Oui, on parle bien de la Navette Spatiale, ou STS. Et la navette que l’on connait fait pâle figure face aux concepts proposés à l’époque !

En effet, le mot d’ordre étant la réutilisation, beaucoup misaient sur un système 100% réutilisable. Ainsi, de nombreux projets d’avions spatiaux ont émergé, et parmi eux, certains comptaient bien sur cette idée de lancement aéroporté.

L’idée est assez simple: un avion (souvent, un avion fusée, parfois plus proche d’une fusée que d’un avion d’ailleurs) emportait l’orbiteur sur une trajectoire suborbitale, le larguait, et retournait se poser. Une fois à terre le « premier étage » pouvait être réparé, vérifié, et réaffecté. Et alors que certains projets ressemblaient fortement à ce que l’on connait aujourd’hui, à savoir un lanceur (ou simplement un réservoir) transporté sous les ailes du vaisseau principal, d’autres misaient sur des montage bien plus exotiques !

Exemple de concept de navette spatiale, architecture utilisant deux avions-fusée l’un sur l’autre (NASA/Rockwell)
Exemple de concepts de navette (NASA)
Plans du Martin Mariette Spacemaster, un concept dit de  »navette catamaran » (Jenkins, Space Shuttle, 1992 edition page 61)

De plus, on l’a vu, la plupart de ces concepts ne misaient pas sur de simples avions comme le faisait le X-15, mais sur des avions fusées. Au final, ces porteurs étaient de vrais premiers étages, capables d’atteindre des vitesses considérables et de quitter l’atmosphère. On est loin d’un simple B-52…

Les soviétiques n’étaient d’ailleurs pas en reste: la navette MAKS par exemple, et son impressionnant réservoir externe auraient tiré parti de l’impressionnant Antonov An-225. Cette petite navette spatiale aurait ainsi décollé depuis les airs ! Une version améliorée de MAKS aurait été étudiée, nécessitant non pas un mais deux An-225, assemblés côte à côte et équipés d’une vingtaine de moteurs… Mais vous imaginez bien qu’un concept aussi fou n’est allé très loin.

La navette MAKS et de son impressionnant réservoir externe (Titulik, Wikipédia)

Pour en finir avec ces Navettes de l’extrême, petit passage patriotique : Dassault a, pendant un temps, travaillé sur le Véhicule Hypersonique Réutilisable Aéroporté, ou VEHRA. Comme son nom l’indique si bien, cette petite navette aurait conféré à la France (ou à l’Europe) un accès à des vols suborbitaux. Lancé depuis un Airbus, basé sur la silhouette de corps-portant du X-38 de la NASA, VEHRA aurait été un projet des plus intéressants… Mais vous vous en doutez, il n’a jamais vu le jour, malgré quelques tentatives (ratées) de résurrection comme l’entreprise Suisse S3 ou encore la navette Soar.
[6][6.1]

La navette Vehra (Dassault)
La navette de S3 sur son avion-cargo, un Aribus A-300 (vue d’artiste, S3)

Des Aéroportées qui manquent de portance

Bon, les Navettes aéroportées sont peut-être trop ambitieuses. Mais quid d’une fusée classique ? En effet, en enlevant les contraintes associées à un véhicule de type Navette, on simplifie énormément le développement ! Et même si, on le verra, cela a suffi à certains concepts, il se trouve que la majorité d’entre eux n’a jamais vu le jour.

Parmi ces fusées oubliées, plusieurs sont héritées du nouveau géant des airs: le Roc de Stratolaunch ! Ce monstre à double fuselage était, à l’origine, destiné à envoyer sa propre gamme de lanceurs vers l’espace. Deux configurations – une simple et une « heavy » – auraient pu tenir sous cette aile immense, représentant peut-être la première fusée aéroportée de grande envergure. Une Navette habitée aurait aussi pu être lancée ainsi, mais on en sait très peu à son sujet, bien qu’elle semble de retour sous le nom de « Black Ice » (on en reparle plus bas).
Le Roc aurait également pu accueillir trois fusées Pegasus (là aussi, on en reparlera) côte-à-côte, mais cette fusée a aujourd’hui du mal à décrocher le moindre contrat.

Le Roc et sa famille de lanceurs (vue d’artiste, Stratolaunch)
La famille des lanceurs de Stratolaunch (vue d’artiste, Stratolaunch)

Le Stratolaunch étais aussi conçu pour transporter une fusée que vous connaissez bien: la Falcon 9 ! Une version « Air » aurait pris place sous l’aile du géant pour augmenter sa capacité (notez toutefois que cette Falcon9 Air était plus proche de la Falcon 9 1.0, bien moins puissante et bien plus légère que la Falcon9 Block 5 que l’on connait aujourd’hui. Cette dernière n’aurait jamais tenu sous un Roc, aussi impressionnant soit-il).
Une Falcon5, utilisant seulement 5 Merlins, a aussi été envisagée un temps pour cette fonction, mais ces deux projets ont finalement été annulées et SpaceX s’est tourné vers une Falcon9 améliorée (la Block5), la Falcon Heavy et le Starship.

Le Stratolaunch emportant une Falcon 9 Air (vue d’artiste)

Nous avons maintenant un bel aperçu des premiers projets de lancements aéroportés, mais il nous reste à voir ce qu’il en est aujourd’hui, et surtout quel futur pourrait avoir cette technologie. On verra tout ça dans la seconde partie de cet article, en plus d’aborder les avantages et inconvénients de tels vols. Rendez-vous en seconde partie !

Kuaizhou-11, nouvelle Vega chinoise

Vendredi 10 juillet, la Chine a vu apparaître encore un nouveau lanceur dans son ciel, mais le vol s’est rapidement soldé par un échec. Le vol s’est déroulé depuis le Jiuquan Space Center, dans le désert en Mongolie Intérieure au nord de la Chine, à 6h17 heure de Toulouse.

Echec du lancement

L’annonce du vol inaugural de la Kuaizhou 11 a été assez discret. Le vol était initialement prévu pour 2018, mais il y a eu plusieurs retards de développement (notamment un test du premier étage qui s’est révélé un peu trop explosif). De plus, le COVID a réduit à néant pendant des mois l’activité de l’opérateur ExPace, le centre de production Kuaizhou se trouvant à Wuhan. Aujourd’hui, le micro-lanceur Kuaizhou-1A a repris son service le 12 mai.

Une fois de plus, ce 10 juillet, le Jiuquan Space Center a accueilli un tir inaugural. Le plus ancien des centre de lancement de Chine est aujourd’hui partiellement mis à disposition du spatial privé pour tester du moteur ou du lanceur. ExPace y lance la plupart de ses fusées Kuaizhou.

Le début du vol s’est déroulé normalement. Le premier étage semble avoir fonctionné normalement, certains observateurs ont même noté que le système de guidage semblait fonctionnel en voyant pendant un court moment la flamme d’un moteur RCS au sommet du lanceur. Mais après la séparation entre les premier et second étages, le vol s’est dégradé jusqu’à perte du lanceur.

vidéo du décollage (via Bilibili et SciNews)

On ignore aujourd’hui quelles sont les causes de l’échec. Il se pourrait que ça vienne de la séparation du premier étage, ou d’une anomalie au second étage. C’est à ce moment-là que la diffusion en direct (mais différé) s’est arrêtée. Certaines rumeurs indiquent même que le troisième étage aurait explosé. Aucune confirmation officielle pour l’instant. Seul le média gouvernemental Xinhua a indiqué dans un court communiqué que l’origine de l’échec était à l’étude.

Cet échec est le troisième en Chine cette année, suite à l’échec du vol inaugural de la Long March 7A en mars, et à l’échec d’une LM-3B en avril. C’est malheureusement très courant que le tir inaugural d’un lanceur soit un échec, en dépit de tous les tests au sol fait avant.

Deux satellites se trouvaient à bord :

  • Jilin-1 HR-02E, un satellite d’observation de la Terre de la Chang Guang Satellite Technology Corporation, censé venir agrandir la constellation Jilin-1, qui apporte régulièrement de beaux clichés de la surface.
  • CentiSpace-1 S2, un satellite servant de plateforme de test de nouvelles technologies GNSS pour la compagnie privée Future Navigation.
Image
La KZ-11 emboîtée dans son TEL pour le transport (crédit CCTV)

Une Kuaizhou plus puissante

La Kuaizhou-11 est un fusée légère dérivée de la Kuaizhou-1A, elle-même dérivée du missile balistique DF-21 (j’ai déjà consacré un article sur la KZ-1A ici). La KZ-11 est juste plus puissante de façon à mettre en orbite des satellites plus gros. Alors que la KZ-1A se limite à une capacité d’emport de 300 kg en orbite basse, la KZ-11 peut y emporter jusqu’à 1500 kg de charge utile.

La Kuaizhou-11 est composée de trois étages à propulsion solide. Chaque moteur est à tuyère fixe, c’est pour cela que le guidage du lanceur se fait à l’aide de RCS situés au dernier étage. Avec 25 mètres de haut, la KZ-11 pèse 78 tonnes au décollage. Le lanceur peut utiliser plusieurs coiffes selon les demandes des clients, avec des diamètres variant entre 2.2 et 3 mètres. Comme la KZ-1A, la KZ-11 utilise aussi un TEL pour le lancement, à savoir un véhicule servant à la fois au transport et de pas de tir.

maquette de la Kuaizhou-11 installée sur son TEL, au salon du Bourget 2019 (crédit Spacekiwi)

C’est le plus puissant de tous les lanceurs à propulsion solide de Chine, qui sont pourtant nombreux avec l’arrivée du NewSpace. Actuellement, en propulsion solide on compte :

  • La Long March 11 de la CASC.
  • La Kuaizhou-1A d’ExPace.
  • La Jielong-1 de China Rocket Ltd., filiale de la CASC, dont le prochain tir est prévu cet année.
  • La Zhuque-1 de Landspace, qui a échoué son premier et unique tir. On ignore si elle revolera un jour, Landspace a un contentieux avec le fournisseur du moteur.
  • L’OS-M1 de OneSpace qui a échoué également son premier et unique vol, d’autres tirs sont peut-être à venir.
  • L’Hyperbola-1 d’iSpace, qui a réussi son tir inaugural. On ignore quand aura lieu son prochain tir.

Le Newspace chinois devrait nous faire apparaître de nouveaux lanceurs comme la Ceres-1 de Galactic Energy, dont le prochain vol devrait avoir lieu à l’automne prochain. Mais au-delà de la propulsion solide, les premiers acteurs du Newspace chinois se tournent déjà vers la propulsion à ergol liquide, qui est certes plus complexe, mais plus fiable et plus polyvalente.

Quelques données techniques sur la KZ-11 (via @Namuslake)

La Kuaizhou-11 a plusieurs équivalents dans le monde. En plus de la Long March 11, il y a la Rockot en Russie, la Minotaur-4 aux USA, Epsilon au Japon, et bien sûr la fusée européenne Vega. Il y aura prochainement deux autres équivalents du côté du Newspace américain : Alpha de Firefly Aerospace (premier vol d’ici fin 2020), et la Terran-1 de Relativity Space (premier vol en 2021). Mais la Kuaizhou-11 est surtout un pion pour conquérir le marché intérieur chinois, car ce n’est pas n’importe qui derrière elle.

ExPace est une filiale du géant de l’armement CASIC (China Aerospace Science & Industry Corporation), le plus grand missilier de Chine, contrôlé par l’Etat. Depuis plusieurs années, la CASIC tente de s’introduire dans le spatial chinois, monopolisé par la CASC (China Aerospace Science and Technology Corporation) et ses fusée Long March. La KZ-11 viendra directement rivaliser avec la LM-11. La CASIC ne s’arrêtera pas là : déjà des versions plus lourdes KZ-21 et KZ-31 sont en cours de développement, avec comme capacité respectivement 20 T et 70 T de charge utile en orbite basse. Leurs lancements sont prévus pour 2022 et 2023.

Liftoff of the first Kuaizhou-11 from Jiuquan, July 10, 2020.
décollage de la KZ-11 au Jiuquan Space Center (crédit CCTV)

Sources principales : NASA Spaceflight, SpaceNews, Closer To Space.

Vega VV-16, le bus spatial européen

Mise à jour : 3 septembre 2020

La fusée européenne Vega devait décoller à nouveau du Centre Spatial de Guyane pour la première fois de l’année cet été, mais les vents de hautes altitude ont maintes fois décalé le tir et Arianespace l’a finalement fait décoller le 3 septembre. Il y a à bord 53 passagers, un record de tir groupé en Europe ! Pour la première fois, l’Europe tente le vol multiple, une pratique de plus en plus répandue.

La fusée Vega VV16 a décollé du centre spatial de Guyane à 03h51 heure de Toulouse (22h51 heure locale). Le vol a commencé par la poussée du premier étage à propulsion solide, puis le second étage équipé du moteur Zefiro 23 a pris le relai. Enfin, le dernier étage a largué le SSMS qui a déployé les 53 satellites en orbite. Le vol a été nominal sur toute sa durée (1h44). Avec ce vol, Arianespace a mis en orbite plus de 700 satellites.

Décollage de la Vega VV16 depuis le CSG (crédit Arianespace)

Bloquée au sol pour son retour

On peut qualifier la campagne du vol VV-16 de cauchemardesque. Elle part sur un fond de décor très sombre alors que la Vega vit une période difficile en 2019. Le lanceur léger Européen, développé sous la maîtrise de l’industriel italien Avio, a souffert de son premier échec en juillet 2019 avec le vol VV15, après 14 tirs réussis. L’échec a été conclu comme résultant d’une défaillance du moteur Zefiro 23 (second étage). A l’échec, s’en est suivi un silence médiatique sur la Vega tellement profond qu’on aurait pu croire qu’Avio espérait que SpaceX tire tous les jours pour le couvrir.

Pourtant, la Vega avait de beaux jours devant elle, avec l’arrivée prochaine d’une version plus lourde nommée la Vega-C. Cette dernière devait faire son vol inaugural fin 2019. Mais la confiance en la Vega en a pris un coup suite à cet incident, au profit d’autres lanceurs. Par exemple, le satellite Falcon Eye 2, doublure du malheureux Falcon Eye 1 perdu avec l’échec VV15, volera désormais sur une Soyouz ST-A depuis le CSG. Autre coup dur, le client japonais Synpective a laissé tomber la Vega pour placer son satellite radar de démonstration StriX-α dans une Electron de RocketLab, dont la fiabilité s’est renforcée.

Bref, la Vega avait déjà un retour difficile avec le vol VV-16 quand, cerise sur le gâteau, le Covid-19 est venu fermer le Centre Spatial de Guyane le 16 mars au grand désarroi d’Avio. La Guyane est loin d’avoir été épargnée par le coronavirus, et encore aujourd’hui c’est une des régions de France les plus touchées. La campagne du vol VV-16 a prudemment repris mi-mai.

Transfert de la coiffe de la Vega vers le pas de tir, où elle a été assemblée au pas de tir. (crédit Arianespace)

Les vents de haute altitude ont décalé maintes fois la date du lancement. Initialement prévu le 18 juin, le vol VV16 a épuisé toutes ses tentatives de report et Arianespace a dû faire revenir la Vega au bâtiment d’assemblage pour changer ses batteries ainsi que celles de tous ses passagers. La Vega a finalement été planifiée pour le 2 septembre. Ce report considérable a soulevé un grand questionnements et la communication sur le vol fut très mystérieuse.

Arianespace justifie la durée de ce dernier report en août par des conditions de vents exceptionnelles et particulièrement gênantes pour un tir en direction du nord à destination de l’orbite polaire. Durant ce gros laps de temps, Arianespace a requalifié la Vega pour le décollage. Avec les fortes contraintes sanitaires au CSG, les procédures prennent plus de temps que d’habitude. Après tout, mieux vaut un retard qu’un échec. Arianespace compte toutefois lancer une autre fusée Vega cette année, un vol pour lancer le satellite Taranis du CNES. Le tir inaugural de la Vega-C prévu initialement en décembre a visiblement été décalé à 2021. Autre raison de pourquoi on prend son temps, le vol VV16 est qualifié de « Proof of Concept » (PoC), autrement dit un vol de validation, à savoir celle du dispenseur SSMS.

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La fusée Vega VV16 sur son pas de tir. (crédit Arianespace)

Ultime report, le lancement est décalé du 2 au 3 septembre le temps de laisser passer le typhon Maysak en Corée du Sud, où se trouve la station de réception de télémétrie Jeju, qui a dû être fermée.

Nombreux passagers à bord.

Qui sont tous ces satellites qui se trouvent à bord ? Avec le vol VV-16, Arianespace valide sa plateforme de déploiement de petits satellites SSMS, fabriquée en République Tchèque par SAB Aerospace. En tout, 53 satellites sont été mis en orbite pour le compte de 21 clients issus de 13 pays différents. Le dispenser SSMS a deux parties. La partie supérieure déploie sept microsatellites pesant de 15 à 150 kg. En-dessous, l’Hexamodule largue 46 cubesats (nanosatellites dont le volume se compte en unité cubiques de 10 cm de côté : 1U, 2U, 3U, 6U, etc.)

Parmi les sept smallsats, on compte :

  • Athena (PointView Tech) : parmi les plus lourds passagers du vol (138 kg), ce satellite de démonstration construit par SS/Loral va tester sa plateforme de communication entre le sol et l’orbite basse. Ce sera pour le compte de.. Facebook, qui avec Athena testerait sa capacité à disposer d’une constellation de satellites internet comme les autres GAFAs.
  • ION Cubesat Carrier : l’italien D-Orbit va tester ce déployeur de cubesat en orbite de sorte qu’ils soient largués spécifiquement là ou l’opérateur le souhaite. C’est le plus lourd des passagers (150 kg).
  • ESAIL : le microsatellite (112 kg) d’ExactEarth (Canada) provisionnera un système global d’identification automatique de navires. ESAIL a été construit avec le soutien avec l’ESA.
  • UPMSat : microsat (45 kg) de l’Université Polytechnique de Madrid.
  • NEMO-HD : microsat d’observation de la Terre (65 kg) développé par l’UTIAS (Université de Toronto, Canada) en partenariat avec le Centre des sciences et technologies spatiales de Slovénie.
  • ÑuSat 6 (38 kg) : nouvel élément de la constellation ÑuSat de petits satellites d’observations argentins de Satellogic S.A. C’est le premier à être lancé sur fusée Européenne (les autres sont lancés sur les Long March chinoises. Peut-être d’autres à venir désormais avec la Vega ?
  • GHGSat C1 : le plus léger des microsats du vol VV16 (15 kg). Baptisé Iris par l’UTIAS, le smallsat est le second à partir étudier expérimentalement les gazs à effet de serre.
Intégration du microsat ION Cubesat Carrier de D-Orbit dans le SSMS (crédit ESA)

Dans l’Hexamodule, les 46 cubesats comptent parmi eux divers éléments de constellations. Selon Euroconsult, près de 7 000 cubesats attendent d’être envoyés dans la décennie 2020, dont beaucoup d’entre eux en constellations. A bord du vol VV-16 :

  • 26 cubesats 3U Flock-4v SuperDove de Planet Labs (USA), ajoutant un nouveau jeu à la plus grande constellation de cubesat qui compte plus de 350 appareils envoyés en orbite depuis 2014. Parmi ces 26, une douzaine sera en fait larguée par le prototype ION de D-Orbit. Cette immense constellation est dédiée à la photographie de la Terre.
  • 8 cubesats 3U Lemur-2 de Sprite (USA), agrandissant une constellation de plus d’une centaine d’éléments déployés depuis 2015, dédiée à l’aide au trafic maritime.
  • 1 cubesat 6U de la constellation CICERO de GeoOptics (USA) et OSM (Monaco). Cette future constellation (8 cubesat en orbite sur 24) étudie notre atmosphère et notre sol par radio-occultation des signaux GPS ou Galileo pour la météo ou l’étude du climat.
Le microsat ESAIL intégré dans la partie supérieure du SSMS (crédit ESA)

Enfin, les autres cubesats comprenant démonstration technologique et projets académiques :

  • FSSCat A & B : 2 cubesats 6U de l’Université Polytechnique de Catalogne qui vont produire des données complémentaires aux satellites Sentinels du programme Copernicus de l’Union Européenne dans l’étude de l’environnement marin et terrestre. Ils vont également tester leur communication entre eux.
  • NAPA 1 : cubesat 6U de la Royal Thai Air Force (Thaïlande) avec à bord un imageur sud-africain.
  • TARS : cubesat 6U de démonstration technologique (en IoT), qui a été lancé après KIPP et CASE (#Interstellar), développé par la start-up canadienne Kepler Communications.
  • Tyvak 0171 : cubesat 6U de test du constructeur de cubesat américain Tyvak Nano-Satellite Systems.
  • DIDO 3 : cubesat 3U israélo-suisse de SpacePharma dédié à la recherche en micro-gravité.
  • PICASSO : cubesat 3U de l’Institut Belge d’Aéronomie Spatiale, développé dans le cadre du projet QB50 de l’ESA, qui étudiera les couches supérieures de l’atmosphère.
  • SIMBA : cubesat 3U belge de l’Institut Royal de Météorologie.
  • TRISAT : cubesat 3U de l’Université de Maribor (Slovénie)
  • AMICal-Sat : cubesat 2U du Centre spatial Universitaire de Grenoble (CSUG), réalisé en collaboration avec la prestigieuse Moscow State University et qui photographiera depuis son orbite des aurores polaires afin d’étudier la pénétration des particules dans notre atmosphère arctique.
  • TTÜ100 : cubesat 1U de l’Université de Technologie de Tallin.
Intégration du cubesat NAPA-1 dans son déployeur fixé à l’Hexamodule (crédit Innovative Solutions in Space)

Enfin, les derniers passagers de ce bus spatial sont des pico-satellites, de la taille d’une vieille disquette d’ordinateur ! Ce sont les SpaceBEE, de la taille de 0.25U, développés par Swarm Technologies (USA). Douze de ces picosats ont été déployés. Ils sont les premiers d’une constellations de 150 éléments qui servira de relais de données et de communications.

Tous les passagers ont été déployés en orbite basse héliosynchrone, c’est-à-dire dont l’inclinaison du plan par rapport à la direction du Soleil est toujours la même, l’orbite type des satellites d’observations de la Terre. Les 7 microsats ont été déployés à 515 km d’altitude, les autres à 530 km.

Le SSMS : en haut, les 7 microsats ; en bas l’Hexamodule avec les 46 cubesats.(crédit Arianespace)

Le bus spatial

C’est une technique de lancement de plus en plus répandue pour déployer des satellites trop petits. C’est un triste état des lieux mais le développement des lanceurs ne pas être à la hauteur de la grande vague de la miniaturisation. Aujourd’hui, la plupart des petits satellites ne peuvent trouver un opérateur de lancement qui accepte de les emporter comme passager primaire car ils priorisent les plus gros satellites.

Par conséquent, les petits satellites se retrouvent souvent à voyager en passager secondaire, à bord de fusées Soyouz, PSLV (Inde), Long March en Chine ou encore l’Ukrainienne Dnepr il y a quelques années. Mais aujourd’hui, les gros lanceurs leur proposent aussi de voler comme passagers primaires, mais en bus, car il faut bien rentabiliser le lancement.

Un des premiers exemples de ce genre est le vol SSO-A en 2018 : une Falcon-9 qui décolle de Vanderberg avec 64 petits satellites à bord ! Le déploiement avait duré plus de six heures et fût un succès total. La Falcon-9 prévoit plusieurs autres tirs semblables dans les prochains mois. Côté européen, on se prépare aussi à ce genre de vol. Le vol VV16 a été le test de la plateforme SSMS pour Arianespace. Mais cette dernière entend aussi faire le même type de vol avec la Vega-C, ou encore avec Ariane 6.

Pourtant, quelle usine à gaz que d’organiser un tel vol ! Il faut réussir à coordonner la préparation de tous les passagers, et la mise sous coiffe peut être maintes fois retardée par un client en retard. C’est ce qu’il s’est passé pour le vol SSO-A. Dans le cas du vol VV16, tous les passagers ont du être revalidés pour le vol du 3 septembre. L’autre problème, est qu’en partant dans ces bus spatiaux, on n’a pas forcément l’orbite qu’on souhaite.

Intégration des deux sections du SSMS en salle blanche (crédit ESA)

Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans le management du vol à multiple passagers, comme Spaceflight Inc. ou Momentus aux Etats-Unis, ou encore D-Orbit en Europe. Ce sont elles qui servent de plus en plus d’interface entre l’opérateur de lancement et les clients. Elle fournissent parfois elles-mêmes la plateforme de lancement de sorte à ce que l’encapsulation sous coiffe soit la plus efficace possible.

Enfin, il y a la concurrence de lanceurs plus petits, ces micro-lanceurs qui me passionnent tant et qui, eux, proposent un vol dédicacé au client. Avec leur faible capacité d’emport, ils prennent quelques petits satellites, voire parfois juste un seul et les posent exactement là où le client le souhaite. C’est le cas par exemple de l’Electron et de bientôt toute une escadrille de micro et nano-lanceurs du Newspace.

La Vega a aujourd’hui peu d’équivalents. Il y avait la Minotaur de Northrop Grumman aux Etats-Unis mais elle ne vole plus depuis quelques années. La Rockot (en Russie), fait une pause avant de voler sous une nouvelle version dépourvue de composants ukrainiens. En Chine, il y a la Long March 11, qui est plus légère, ce qui lui donne la capacité d’être tirée sans besoin de pas de tir important, et même depuis la mer ! une autre fusée chinoise, la Kuaizhou-11, a aussi fait son apparition cet été, mais avec un échec.

intégration du SSMS (sous la coiffe) au dernier étage de la Vega. (crédit : Arianespace)

Sources principales : Clubic (Eric Bottlaender), Space.com, Arianespace, Wired, GunterSpace, Spacenews, SpaceflightNow, Espace & Exploration.

Newspace Vs Covid

Alors que nous nous relevons à peine du confinement, que le télétravail est de mise et la crise loin d’être résolue, on se pose déjà des questions sur l’avenir post-Covid du Newspace. Partout, en lendemains de blackout mondial, on parle partout de régression, de recul de PIB, d’une crise économique qui nous frappe plus tôt que celle que les prévisionnistes avaient dans le viseur depuis des années.

Le spatial ne sortira pas indemne de cette épreuve, mais que prédire du Newspace ? Je me suis entretenu avec plusieurs start-ups, même si on est loin d’une catastrophe, il demeure des incertitudes.

Voir à long terme au-delà des crises

L’économie du spatial est une économie à long terme. La mise en œuvre d’un projet satellite, le développement d’un nouveau moteur, le support des applications spatiales, tout cela demande du temps et donc de gros moyens pour soutenir sur une longue durée. Dans l’immédiat, la plupart des entreprises du spatial n’ont pas dramatiquement souffert des confinements et cessation d’activité.

Ce sont celles qui étaient déjà en difficultés pour qui le couperet est tombé, celles qui avaient déjà des dettes. Parmi elles, le géant américain des télécoms Intelsat, ce géant qui dans les années 1980 pouvait se payer le luxe d’une mission avec la navette spatiale américaine pour réparer un de ses satellites en orbite (très cher). L’autre géant montant OneWeb est tombé en même temps que l’invasion du Covid-19, la dernière goutte qui a fait déborder le vase pour les investisseurs qui ont préféré rester en retrait plutôt que de couvrir les dettes. OneWeb et Intelsat se réfugient sous la loi des banqueroutes, en attendant d’avoir un repreneur, ou de régler leurs dettes. Théoriquement, la constellation OneWeb, 700+ satellites, qui commençait à peine d’être déployée, est condamnée ainsi que les sites de production, laissant sans passager un paquet de Soyouz et Ariane 6, dont le tir inaugural.

OneWeb Soyouz ST27 Baïkonour
Une fusée Soyouz emporte la première grappe de satellites OneWeb depuis Baïkonour dans la nuit du 6 au 7 février. (crédit ROSCOSMOS)

au La principale demande de l’investisseur est que le projet spatial dans lequel il investit soit suffisamment pérenne pour avoir un retour sur son investissement, même si c’est des années après. Dans le cas du Newspace, la crise semble resserrer les vannes des capitaux privés. Mais il est souvent difficile de donner une date d’aboutissement du projet qui soit fiable. Et souvent, elle est lointaine. Le développement est long et coûteux en main d’œuvre, technologies et infrastructures. Trouver de la clientèle pour un satellite ou un lanceur ne se fait généralement qu’au dernier moment.

Dans un entretien pour Spacekiwi, Stanislas Maximin, PDG de la start-up Venture Orbital Systems, est confiant pour l’avenir. VOS vise à développer un micro-lanceur nommé Zéphyr pour 2023. Il rappelle : ‘’on obtiendra un client au mieux une année avant le tir inaugural car il faut d’abord démontrer que le lanceur fonctionne’’. En attendant, VOS tourne sur fonds propres et autres investissements, suffisamment pour laisser passer la tempête. ‘’Là où c’est plus incertain, c’est pour notre levée de fonds pour développer notre moteur. Nous demandons 2.5 M€, mais là les fonds d’investissements ont tout fermé. Ils demandent plus de garanties’’. Difficile à dire si VOS arrivera à lever ses fonds dans les temps qu’ils souhaitent. Mais au pire, ça ne sera qu’un décalage dans le calendrier, peu important quand la société n’est qu’au début de son chemin.

Visuel de la fusée Zéphyr de Venture Orbital Systems (crédit VOS)

Venture Orbital Systems a toutefois mis à profit le confinement, de sorte à n’en être nullement impacté. ‘’Nous avons fonctionné en télétravail pendant tout le confinement. Nous avons même pu progresser plus vite que prévu dans le développement du moteur ! A part quelques rendez-vous annulés ou décalés, aucun impact direct de notre côté’’ rassure Stanislas Maximin. Hybrid Propulsion for Space, une autre start-up du Newspace français des lanceurs a su, elle, aussi tirer profit du confinement. ‘’On a su transformer cette crise en opportunité, avec seulement un peu de retard pris sur le développement car on attend la reprise pour enfin lancer la production de notre démonstrateur’’, informe Alexandre Mongeot, un de fondateurs. Hybrid vise à construire un moteur à propulsion hybride (c’est-à-dire à ergols liquides et solides). Ce genre de développement demande beaucoup de tests.

Finalement, la crise du COVID ne semble pas trop inquiéter les petites structures du Newspace, dont le financement reste encore pas trop compliqué à pourvoir. C’est moins aisé quand on est plus grand. Pour l’instant, les structures européennes ne semblent pas trop montrer de signe de faiblesse. Alors que le confinement se termine en Europe, la période post-Covid changera peut-être seulement les calendriers pour certains. ‘’Avec le recul du marché pour les 2-3 prochaines années, ça nous laisse finalement le temps de faire notre développement’’ affirme Alexandre Mongeot.

la feuille de route d’Hybrid propulsion for Space : le test du démonstrateur Joker est un des premiers chapitres d’une aventure si longue qu’elle a le temps de survivre aux crises ! (crédit HPS)

Retour du Newspace chinois

Le spatial chinois ne semble pas trop avoir souffert de la crise du Covid-19. La Chine n’était pas entièrement confinée comme l’était l’Europe. Les activités spatiales telles que le vol habité ou les programmes lunaires ont été fort peu impactés. La CMSA (Chinese Manned Space Agency) a même pu faire le vol test de son prototype de vaisseau spatial de nouvelle génération le 5 mai dernier.

Pour ce qui est des lancements, la crise du Covid-19 s’est installée au débit des vacances du Nouvel An chinois, période spatiale très calme pour le spatial chinois. Généralement, les lancements sont peu fréquents de février à avril. Il y a eu des décalages, mais aussi des échecs, dont il est difficile de faire le lien avec la crise du Covid-19. Enfin, aucun des quatre sites de lancement n’a été fermé comme l’a été le Centre Spatial de Guyane. L’impact le plus radical a été à Wuhan, épicentre chinois du Covid-19, ou le confinement le plus strict a été décrété. L’activité de la province était morte pendant deux mois, notamment la production des fusées Kuaizhou d’ExPace (CASIC). Les tirs ont repris aujourd’hui.

Côté Newspace chinois, Wuhan est une antenne mais la plupart des start-up sont sur la côte ou dans les environs de Pékin (c’est donc maintenant qu’on peut craindre pour elles avec actuellement la peur de l’arrivée d’une seconde vague). L’activité était quand même assez restreinte et le Newspace chinois n’a pas trop donné de signes de vie pendant plusieurs semaines. Mais le développement a vite repris. Déjà des avancements ont été annoncés par plusieurs start-up. Landspace progresse dans ses tests moteurs à méthane et oxygène liquide pour son lanceur Zhuque-2, dont le premier vol est prévu fin 2020/début 2021.

Aerial view of Chinese private launch firm Landspace testing its Tianque-12 methalox engine at a facility in Huzhou.
Nouveau test moteur côté Landspace au site de Huzhou. Landspace teste le Tianque-12, d’une poussée de 80 tonnes, qui devrait équiper le premier étage de la Zhuque-2 pour un premier vol en 2020/21. (crédit Landspace)

Une autre société, iSpace, la première du Newspace chinois à atteindre l’orbite avec l’Hyperbola-1, a elle aussi complété des tests de moteurs methaLOX. Elle vise 2021 pour faire décoller l’Hyperbola-2, qui devrait être partiellement réutilisable. La société Galactic Energy avait prévu le tir inaugural de son micro-lanceur Ceres-1 pour juin, mais le Covid-19 lui fait repousser ce test à août/septembre. La compagnie continue de développer un lanceur plus gros appelé Pallas-1.

En Chine, les vannes des financements ont visiblement réouvert. La start-up Deep Blue Aerospace a annoncé avoir obtenu 14.1 M$ de financements privés pour le développement de ses fusées Nebula. Beaucoup de société ne donnent néanmoins plus signe de vie. Certaines ont peut-être disparu mais c’est actuellement difficile à constater. Le gouvernement chinois a également donné un coup de boost en incluant les satellites internet dans une liste de nouvelles infrastructures susceptibles de recevoir un soutien de l’Etat.

Hot fire tests of the iSpace JD-1 engine in May 2020.
Test du moteur JD-1 (méthane / oxygène liquide) qui devrait équiper l’Hyperbola-2 de la startup chinoise iSpace. Le test a duré 200 secondes. (crédit iSpace)

Grande inquiétude aux Etats-Unis

Selon Quilty Analytics, plus de la moitié des acteurs du spatial ne génèrent pas de revenu, et ont donc besoin de moyens réguliers, généralement par investissements de fonds de pension ou autres Business Angels. Il faut admettre qu’aux Etats-Unis, le Newspace regorge de projets (satellites, lanceurs, applications, etc.). L’investissements y était très riche et avait atteint la somme record de 6 milliards de dollars au total en 2019.

Plusieurs secteurs du Newspace sont directement exposés. En premier, on compte les constellations internet. Ce service, dont même l’armée américaine est preneuse, est un vrai terrain de bataille entre les gros acteurs du Newspace et les privés déjà installés. Sur les cinq gros, deux sont déjà tombés : OneWeb et Leosat. Les trois autres sont SpaceX avec Starlink (comptant à l’heure où j’écris ces lignes, déjà plus de 450 satellites en orbite), Amazon avec Kuiper et Telesat. Le risque est qu’il n’y ait pas autant de vainqueurs que de survivants. Autre secteur satellite en danger : l’Internet des Objets (IoT). Le Newspace fourmille de sociétés et start-ups dans ce domaine mais la demande risque de baisser, selon Quilty Analytics.

Enfin, les micro-lanceurs sont les projets parmi les plus exposés, car très nombreux et presque tout aussi nombreux à ne pas générer de revenu. En effet, dans le domaine, seul RocketLab commence à s’en sortir avec 12 lancements et 53 satellites mis en orbite. Les plus gros projets voient quand-même déjà le bout du tunnel comme Virgin Orbit, qui a réalisé son premier vol de LauncherOne le 25 mai (échec), notamment grâce au soutien financier du fondateur et milliardaire Richard Branson. Astra s’en sort aussi et a annoncé dernièrement la venue d’un nouveau test moteur avant de préparer le vol de la Rocket 3.0 pour le 20 juillet.

LauncherOne drop test
Largage de la LauncherOne par son avion-porteur le Boeing 747 recyclé et baptisé Cosmic Girl. La LauncherOne a fonctionné normalement pendant quelques secondes avant de stopper la mise à feu de son moteur et d’être perdue. (crédit Virgin Orbit)

Le problème est surtout pour tous les projets de micro-lanceurs qui sont moins aboutis. Certes, à l’instar de Venture Orbital Systems ou Hybrid Propulsion for Space en France, ces start-ups voient généralement, juste leur calendrier décalé. Mais la concurrence est nombreuse aux USA et nous savons tous que seuls les premiers auront le temps de bétonner leur terrain pour survivre. Alors qu’il est à craindre de voir tomber de nombreux micro-lanceurs avant même d’être nés, on demande l’aide à l’Etat.

Il a été démontré aux Etats-Unis que si une compagnie voulait avoir l’assurance de soutien financier privé, il fallait décrocher le Graal, à savoir un contrat avec le gouvernement. L’Etat booste ce milieu par des petits contrats que ce soit en passant par le public avec la NASA ou la DARPA, comme le privé avec de Département de la Défense, le NRO ou l’US Air Force. C’est comme ça que plusieurs start-ups qui n’ont jamais volé se retrouve avec déjà un contrat gouvernemental à honorer. C’est le cas par exemple de SpinLaunch, une startup qui cherche à mettre en orbite des smallsats par – accrochez-vous- catapultage, a déjà un contrat test avec le Pentagone. Autre exemple, l’US Air Force avait donné un contrat à Vector Aerospace, cinq jours avant qu’elle fasse faillite. Tentative de sauvetage ? Le contrat est, lui, passé chez Aevum, une autre startup qui cherche à développer un micro-lanceur aéroporté par un drone dont on n’a vu que des maquettes !

Aujourd’hui, pas question de ne pas soutenir. Les contrats gouvernementaux perdurent et on réfléchit même à mettre la technologie des start-ups fragiles sous couvert de sécurité nationale rien que pour éviter qu’elle finisse rachetée par la Chine.

Bref, la crise du Newspace des micro-lanceurs ne fait que commencer aux Etats-Unis. Beaucoup craignent qu’elle dure suffisamment longtemps pour essouffler de nombreuses startups. Dans une interview avec CNBC datée du 3 mai, Peter Beck, PDG de RocketLab, pense qu’on n’est qu’aux premiers jours de 18 mois d’environnement dur à vivre pour beaucoup.

Electron on the pad at Launch Complex 2, Wallops Island, Virginia.
Test de l’Electron sur le pas de tir LC2 à la Wallops Facility e Virginie. RocketLab devrait la faire décoller d’ici la fin de l’année. En 2021, RocketLab aura une vingtaine de tirs à son actif et trois pas de tirs. Avec plus de 500 employés et la Nouvelle-Zélande débarrassée du COVID-19, l’Electron a désormais de beaux jours devant elle, jouissant encore un peu de son monopole prolongé par la crise. (crédit RocketLab)

Sources principales Chine (Andrew Jones) : SpaceNews, SpaceNews.

Sources principales USA : CNBC, CNBC, SpaceNews, SpaceNews, SpaceNews, SpaceNews.

Un grand merci à Stanislas Maximin (Venture Orbital Systems) et Alexandre Mongeot (Hybrid Propulsion for Space) pour leurs réponses.

(Crédit image de tête d’article : John Kraus)

Kuaizhou, la fusée déconfinée

Le 12 mai dernier, une Kuaizhou-1A a décollé du Jiuquan Space Center avec deux satellites à bord. C’était le premier tir Kuaizhou depuis le début du confinement à Wuhan. Petite présentation.

Le second bras spatial de la Chine

Bienvenue dans le spatial chinois, ce monde merveilleux où tout est dominé par l’Etat. Même si le gouvernement de Xi Jinping a autorisé le milieu privé de faire du spatial en 2014, l’Etat garde encore une grande maîtrise via deux géants. Le premier est la CASC (China Aerospace Science and technology Corporation). C’est le contractuel numéro 1 du gouvernement, plus gros constructeur de satellites de Chine et plus gros opérateur de lancements au monde avec ses fusées Long March.

               Le second est plus petit mais quand même bien ancré dans le paysage. C’est la CASIC (China Aerospace Science & Industry Corporation), jumelle de la CASC mais quand même avec un revenu de l’ordre de 35 milliards de dollars par an. Le gros de son business est militaire, la CASIC étant le premier producteur de missiles en Chine, connu même pour avoir approvisionné la Corée du Nord en véhicules de lancement.

La Kaituozhe-1, première fusée de la CASIC. (crédit CASIC)

               La CASIC est apparue très tôt en 1956, d’abord dans le paysage militaire chinois. Et naturellement, comme tout missilier, la CASIC a décidé d’adapter ses missiles balistiques à la mise en orbite. On peut dire que ce processus est une image d’Epinal du spatial en général, aucune puissance n’a échappé à cette règle ! Au début des années 2000, la CASIC se lance dans le développement de ses premières fusées avec la gamme Kaituozhe. Elle s’inspire pour cela de son missile DF-21  et de sa technologie de tir antisatellite.

               La Kaituozhe-1 réalise trois tirs entre 2002 et 2005 mais aucun d’entre eux n’est un succès. Ce petit lanceur de 13.6 mètres de haut et le programme s’arrête. On note toutefois qu’une version plus lourde a vu le jour en 2017 avec la Kaituozhe-2. C’est le seul succès de la Kaituozhe connu à ce jour et on ignore si le programme est toujours actif. En fait, la CASIC a plutôt décidé de réviser sa copie après l’échec Kaituozhe. La CASIC revoit le design et crée un nouveau lanceur qui fera son premier vol en 2013 : la Kuaizhou, qu’on peut traduire littéralement comme ‘’vaisseau rapide’’.

The launch of Kaituozhe-2 just after sunrise local time. Photo credit: China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC)
Décollage de la Kaituozhe-2 depuis le Jiuquan Space Center le 3 mars 2017. (crédit CASIC)

Pouvoir mettre en orbite dans l’urgence

Être réactif, même dans l’espace. Ce sont d’abord les soviétiques qui ont mis au point des lanceurs à ‘’réponse rapide’’, c’est-à-dire des lanceurs qui soient rapides à envoyer dans l’espace. Car oui, en général, ça prend du temps ! Sans compter la production du lanceur, il y a son acheminement au centre de lancement, souvent son assemblage à finir sur place, l’intégration sous coiffe de la charge utile, de multiples tests et bien sûr la préparation du pas de tir. Bref c’est une usine à gaz de préparer chaque lancement et ça prend du temps (et par conséquent coûte de l’argent).

Justement, ces lanceurs à réponse rapide sont des solutions au cas où on n’aurait pas tout ce temps. A l’époque, les soviétiques en avaient besoin pour remplacer un satellite défaillant (très fréquent dans jusqu’au 21ème siècle) et pour des missions de reconnaissance ponctuelles dont il fallait rapporter des bobines. Les américains avaient aussi plusieurs programmes de ce genre mais je n’en suis pas du tout spécialiste. Alors c’est vrai qu’aujourd’hui ce besoin se fait moins sentir, et que par réponse rapide, le client entend surtout baisse des coûts de campagne de préparation au décollage. Aujourd’hui plusieurs projets du Newspace proposent des solutions de ce genre.

Nombreux sont les opérateur qui décident d’utiliser un pas de tir mobile, ici le lanceur léger iranien Qased sur son TEL.

Par réponse rapide, on entend ici qu’il suffit de seulement de quelques dizaines d’heures pour procéder au lancement, contre plusieurs semaines d’habitude. Comment fait-on ? D’une part, le lanceur doit être le plus simple possible, déjà assemblé de préférence sauf la tête où on y met la charge utile.

D’autre part, le pas de tir. C’est sa préparation qui prend beaucoup de temps. Conseil numéro 1 : pour limiter les infrastructures, prenez un petit lanceur, léger, plus facile à déplacer (un semi-remorque peut suffire) et à placer sur le pas de tir (pas besoin de grues ni d’un érecteur très puissant). Conseil numéro 2 : simplifiez votre carburant. Un ergol solide est la meilleure recette. Il est plus efficace au décollage et peut être chargé avant le début de la campagne. Equipez-en tous les étages de votre lanceur sauf le dernier pour garder une meilleure précision de mise en orbite et avoir l’occasion d’allumer votre moteur à plusieurs reprises. Autre avantage, vous économisez en infrastructures de refroidissement et en plomberie car un lanceur à ergol liquide ne peut être chargé que sur place.

Largage de la Pegasus-XL par son avion-porteur (crédit NASA)

Conseil numéro 3 : laissez carrément tomber le pas de tir. Optez plutôt pour un TEL, un véhicule de Transport-Erection-Lancement. Bref un gros camion fait tout-en-un, et qui sert de pas de tir sur roues. L’avantage est que vous pouvez tirer de partout. Cette technologie provient des TEL utilisés pour lancer des missiles balistiques depuis tous terrains, pour par exemple dresser un bouclier anti-missile où vous le souhaitez. Et enfin, si un TEL ne vous va pas, prenez un avion ! Orbital ATK le faisait déjà avec la Pegasus et Virgin orbit vous propose des vols LauncherOne depuis, des aéroports américains, britannique, japonais ou même de Guam ! Et si ni la terre, ni le ciel ne vous convenaient, et si vous étiez soviétique, vous pouviez aussi mettre en orbite un petit satellite depuis un sous-marin nucléaire.

La Kuaizhou-1A, la référence de la réponse rapide

A partir de la Kaituozhe, du missile DF-21 et de son savoir-faire en TEL, la CASIC a mis au point la Kuaizhou, cette gamme de petits lanceurs chinois, dont la campagne de tir peut tenir en seulement 30 heures ! la Kuaizhou est simple : trois étages à ergol solide et un petit dernier étage à carburants liquides.

Les deux premiers vols en 2013 et 2014 ont été réalisé avec la version Kuaizhou-1, tirée depuis un pas de tir normal et non un TEL. Le but était probablement de tester le lanceur avant de tester son système de déploiement. Il a fallu attendre 2017 pour que la nouvelle version Kuaizhou-1A, fasse son premier vol. Cette version a depuis été tirée 9 fois depuis le Jiuquan Space Center et le Taiyuan Space Center. Pour l’instant, la Kuaizhou n’a jamais connu l’échec. Elle a par contre battu des records. Comme record, la Kuaizhou a été tirée cinq fois en seulement deux mois de novembre 2019 à janvier 2020. Dont deux tirs à seulement six heures d’écart le 7 décembre ! (depuis certes deux centre de lancement différents, mais admettons-le c’est une performance).

Pour gérer son pan spatial commercial, la CASIC a créé la société ExPace, et l’a basée à Wuhan. C’est dans cette nouvelle mégapole, capitale de la province de Hubei, que se trouvent toutes les activités d’ExPace, notamment l’usine de production des Kuaizhou. Quand le COVID-19 est apparu dans la ville, toute la région a été soumise au confinement le plus strict pendant des mois, stoppant toute activité d’ExPace. Aujourd’hui, les affaires ont repris à Wuhan et ExPace a même gagné de nouveaux clients. Le 1er avril, un tir Kuaizhou avait même été vendu aux enchères en ligne ! le lancement du 12 mai a, lui, été dédié au personnel médical de Wuhan.

La suite du programme Kauizhou : la KZ-11, et son TEL. Vu sa capacité (1T à 500kmSSO), le dispositif est plus gros. Maquette présentée sur le stand CASIC lors du salon du Bourget 2019 (crédit Spacekiwi)

Le seul bémol actuel avec la Kuaizhou-1A est sa capacité : seulement 250 kg de charge utile en orbite héliosynchrone (500km SSO). C’est peu, alors la CASIC travaille depuis plusieurs années au développement d’un nouveau modèle, la Kuaizhou-11, capable d’envoyer plus d’une tonne à 500 km SSO. Son vol inaugural n’a pas encore de date, mais pourrait avoir lieu dans un futur proche, en 2020 ou 2021. Affaire à suivre maintenant que la Kuaizhou est une fusée déconfinée !

Vue d’artiste de la Kuaizhou-1A du 12 mai, dédicacée au personnel médical de Wuhan, le premier à faire face au COVID-19. (crédit CASIC)

Source principale : SpaceNews

La renaissance chinoise du vol habité

Mardi 5 mai, la Chine réussit à faire décoller une Long March 5B depuis le Wenchang Space Center. Pour couronner ce tir inaugural, la LM-5B parvient à mettre en orbite un prototype de nouveau vaisseau spatial, destiné aux missions futures et même à la Lune ! Il y avait en plus dans le chargement une petite capsule expérimentale de retour d’échantillons qui pourrait être amarrée à un futur cargo spatial. Bref, avec ce vol se trouvaient tous les espoirs du vol habité chinois.

décollage de la LM-5B depuis le Wenchang Space Center, immortalisé depuis la plage de l’île Hainan, au sud de la Chine. (image via @NamusLake)

Nouvelle version du lanceur lourd

               La Chine compte dans sa banque très peu de lanceurs lourds à l’instar d’Ariane 5 ou de Proton. Jusqu’en 2016, la CASC (China Aerospace Science and tech Corporation), le plus gros contractuel du spatial chinois, ne disposait comme lanceur le plus puissant que de la Long March 3B, capable de mettre en orbite géostationnaire – GTO – un satellite de seulement 5.5 T (deux fois moins qu’une Ariane 5).

               En 2016, la CASC lance avec succès la Long March 5 (CZ-5), son plus gros lanceur, capable d’envoyer en GTO une charge utile de 14 tonnes, soit un des lanceurs les plus puissants de la planète. Mais le second tir en 2017 est un échec, qui conduit les ingénieurs de la CASC à refaire le design de turbopompe du moteur principal YF-77. La Long March est alors en panne, et avec elle tous les grands objectifs de conquête de l’espace par la Chine.

La Long March 5B sur son pas de tir quelques heures avant le décollage (crédit CASC)

               Après une longue attente de près de 900 jours et plusieurs retards, la Long March 5 revient enfin sur le pas de tir en décembre 2019, et son 3ème lancement est un succès. Le programme d’exploration du système solaire peut reprendre avec comme clients Tianwen-1, la première mission chinoise pour Mars qui partira en juillet, mais aussi la première mission de retour d’échantillons lunaires Chang’e 5, qui attend son ticket depuis 2017. D’autres passagers devraient avoir aussi leur ticket : Chang’e 6 (doublure de la 5) et le télescope spatial Xuntian, futur équivalent chinois d’Hubble.

               La Long March 5B est la version ‘’orbite basse’’ de la CZ-5. C’est un dérivé dépourvu du second étage, offrant en contrepartie la possibilité de mettre en orbite basse une charge utile plus grosse (pouvant atteindre 25 T). Avec cette version, l’agence spatiale chinoise (CNSA), prévoit de construire sa future station spatiale, CSS-3, qui n’a pas encore de nom officiellement. Elle sera la troisième station spatiale lancée par la Chine après les Tiangong 1 & 2.

               La Long March 5B mettra en orbite le module principal Tianhe (ressemblant beaucoup au module Mir de l’ancienne station soviétique éponyme), suivi de deux autres modules Wentian et Mengtian. Selon Hao Chun, directeur du China Manned Space Engineering Office, branche de la CNSA en charge du vol habité, 12 vols sont prévus pour la construction de la CSS-3, dont plusieurs missions habités et cargos dès 2021. Mais avant cela, il fallait qualifier cette nouvelle version avec un vol test. C’est aujourd’hui chose faite.

Voici Li Dong. Au lycée, il a vu le décollage d’une Long March 3. À ce moment là, il a voulu faire du spatial. Aujourd’hui, il pose fièrement avec le journal d’époque devant le fameux écran rouge annonçant le succès de la LM-5B. Il est devenu le designer en chef de la Long March 5. (image via Weibo)

               Le 5 mai 2020 à 18h00 heure locale, la Long March 5B décolle du Wenchang Space Center avec deux passagers à bord. Nombreux étaient les riverains à regarder le décollage depuis les plages avoisinantes. Trois minutes après le décollage, les boosters latéraux se sont séparés du corps principal qui a continué sa propulsion jusqu’à 488 secondes après le décollage. A ce moment-là, les charges utiles étaient en orbite.

               Fun fact : le 1er étage est lui aussi resté en orbite ! Il ne restera toutefois pas longtemps car il devrait pénétrer dans notre atmosphère autour du 11 mai. Ca sera un des plus gros débris spatiaux à retomber sur Terre et, semble-t-il, sa rentrée n’est pas contrôlée. La CZ-5B est un des rares lanceurs au monde à procéder au single-stage-to-orbit, le principe d’utiliser un unique étage pour mettre en orbite un charge utile, procédé envisagé actuellement pour les lanceurs futurs du Newspace dans le cas de l’orbite basse.

N’est-elle pas magnifique ? (image via Weibo)

Un futur vaisseau spatial

               Il a beaucoup attiré l’attention, mais il n’a pas de nom officiel. Il est seulement connu sous ce diminutif : XZF-SC. C’est le diminutif de Xinyidai Zairen Feichuan – Shiyan Chuan (New-Generation Crewed Spaceship – Test Ship). Bref, c’est un prototype de nouveau vaisseau spatial habité chinois de nouvelle génération (VNG). Lancé à bord de la LM-5B, il est revenu sur Terre vendredi 8 mai après trois jours à orbiter autour de notre planète. Il était inhabité.

               La Chine a déjà un vaisseau spatial, le Shenzhou. C’est un sorte de réplique du Soyouz russe, témoin d’une grande implication de la Russie dans le développement du spatial chinois. C’est lui qui a transporté les taïkonautes de 2003 à 2016. Aujourd’hui, sa capacité est limitée par rapport aux nouvelles ambitions de la CNSA et au vu des nouveaux vaisseaux spatiaux naissants ou à venir (Orion, Crew Dragon, Starliner, Oriol..). Shenzhou appartient plus au passé, le VNG est censé le remplacer.

China's prototype new-generation crewed spacecraft undergoing testing.
Le VNG en salle blanche lors de test avant l’encapsulation sous coiffe (crédit CASC)

               Le VNG est un gros monstre : 8.8 m de longueur, 4.5 m de diamètre, il peut peser jusqu’à 21.6 tonnes. La CNSA a prévu deux versions :

  • Une version bus : capable d’emmener six taïkonautes,
  • Une version bus + cargo : capable d’emmener trois taïkonautes et 500 kg de fret.

Le VNG est censé être partiellement réutilisable. Le module de service, chargé d’assurer la propulsion du vaisseau, l’alimentation électrique et l’électronique de bord, brûlera lors de la rentrée atmosphérique. La capsule de descente, contenant les taïkonautes, devrait être utilisable jusqu’à 10 fois. Le bouclier thermique, qui sera remplacé à chaque vol, peut se déployer et se plier pour que le vaisseau puisse s’amarrer à la station.

Illustration du VNG par Homen del Espaço

En trois jours de voyage, le VNG a réhaussé sept fois son orbite et est notamment allé bien au-delà de l’orbite basse. Son apogée a atteint jusqu’à près de 8 000 km. Aucun vaisseau spatial n’était allé aussi loin de la Terre depuis les missions Apollo ! Le VNG est revenu sur Terre le 8 mai, sur le site de Dongfeng, en Mongolie Intérieure au nord du pays. Il a doucement touché terre à l’aide de trois parachutes et de coussins gonflables.

La capsule de descente du VNG, revenue sur Terre après trois jours de voyage, repose sur le sol du site de Dongfeng, sur ses airbags dégonflés. Dans la grande case ouverte en bas se trouvaient les parachutes. Elle a réalisé sa rentrée atmosphérique à la vitesse de 9 km/s !
(crédit CASC/CGTN)

Le VNG a hébergé une dizaine d’expériences scientifiques ou de démonstration technologique, comme la première réalisation de matériau en composite renforcé en fibres par impression 3D dans l’espace. Il y avait également des graines de plusieurs céréales à bord selon la CMSA pour y voir les effets des radiations en dehors de la Ceinture de van Allen, ou encore une expérience pour tester la bonne synchronisation des horloges.

les graines du VNG, qui ont traversé avec lui la ceinture de Van Allen (crédit CASC)

Il y avait également une petite capsule de retour d’échantillon amarrée au VNG. Elle a été larguée le 6 mai pour tester sa rentrée atmosphérique à l’aide d’un bouclier thermique gonflable. Mais elle a été annoncée comme perdue suite à une anomalie. Ce n’est pas la première fois que la Chine teste ce genre de capsule développée par la CASIC, un autre gros contractuel du spatial chinois. Cette capsule pourrait être utilisée pour rapporter des échantillons sur Terre depuis un cargo quittant la station, celui-ci n’étant pas protégé par un bouclier thermique.

Fonction connue comme celle de « danseur sur la pointe de couteau »; l’opérateur de la capsule de descente inspecte ce qui semble être la case à équipement de communication. Sun Zhanhai n’est pas n’importe qui, chargé de fermer la trappe du Shenzhou sur le pas de tir, il est le visage que neuf taïkonautes ont vu avant d’aller dans l’espace. (image CASC)

Viser la Lune

               Avec le succès (quasi) total de ce vol, l’astronautique chinoise peut enfin redémarrer. Les objectifs sont ambitieux : occuper de façon permanente la prochaine station spatiale CSS-3, et viser la Lune. Avec les désorbitations des stations Tiangong 1 et 2 en 2018 et 2019, la Chine a mis fin aux premiers chapitres du vol habité partant des pionniers et en restant plus sur de la démonstration que de la science elle-même.

               Seulement 11 jours après le cinquantenaire du tout premier satellite chinois, le vol du VNG lance une nouvelle ère de l’astronautique chinoise avec des rêves dépassant désormais la simple présence dans des chinois et chinoises dans l’espace. Maintenant, on veut y rester. Pesant à terme 60 tonnes, la future station spatiale chinoise sera équivalente à l’ancienne station soviétique/russe Mir, avec bien sûr une techno plus élaborée.

               Avec une station Mir 2.0 opérationnelle vers 2022, la Chine entend s’installer en permanence dans l’espace pour la décennie, avec roulement d’équipage et même une ouverture internationale. Lors de sa visite à Toulouse en septembre 2019, le vice-président me l’a confirmé quand je lui ai posé la question : des astronautes européens pourront tout à fait embarquer à bord de la station. Samantha Cristoforetti et Matthias Maurer sont d’ailleurs les plus probables vu qu’ils ont déjà fait des stages auprès des taïkonautes.

               Le VNG est aussi l’équivalent du vaisseau américain Orion, dont un prototype a déjà fait un vol test en 2014. Le VNG pourra lui-aussi servir de vaisseau ‘’polyvalent’’ à l’instar du projet de vaisseau russe Oriol, qui pourra à la fois remplacer le Soyouz en orbite basse et envoyer des astronautes vers la Lune. La Chine elle aussi vise la Lune. Le programme Chang’e a été lancé il y a longtemps pour préparer les missions humaines in situ mais l’astronautique chinoise va elle aussi emboîter le pas.

               Avec le VNG, la CNSA envisage la technique du ‘’train spatial’’ : joindre en orbite le VNG lancé par LM-5B à un lander lunaire lancé par un autre lanceur encore plus gros (la Long March 9), puis envoyer le tout vers la Lune. Autre schéma envisagé : voyage direct, comme Artemis, de l’ensemble à l’aide d’un autre gros lanceur qui n’a pas encore de nom (on sait juste qu’il sera constitué d’un corps triple de trois boosters de 5 m de diamètre chacun).

               Alors que la NASA vise 2024 pour revenir sur la Lune, la CNSA est plus patiente et vise la décennie 2030. Le VNG ne devrait entrer en service qu’à partir de 2025. La CNSA continuera à utiliser les Shenzhou d’ici-là. C’est le temps qu’il faut pour au moins développer les technologies des missions lunaires, et pour que l’astronautique chinoise s’y prépare elle aussi.

Résumé de la conquête de l’espace par la Chine par Rêves d’Espace ici :

https://www.mindomo.com/fr/mindmap/programme-spatiale-chinois-vols-habites-9a4ee5a667984cc8b66e3370aa66e8ae

(image via @NamusLake)

Sources principales : SpaceNews, Ars Technica, CGTN, Andrew Jones.