Vulcan (fusée)

Vulcan (fusée)

Vulcan
Version à 6 propulseurs d'appoint
Version à 6 propulseurs d'appoint
Données générales
Pays d’origine Drapeau des États-Unis États-Unis
Constructeur United Launch Alliance
Premier vol 2021 au plus tôt
Hauteur 57,2 m
Diamètre 5,4 m
Étage(s) 2
Charge utile
Orbite basse 27,5 tonnes
Transfert géostationnaire (GTO) 13,3 tonnes
Motorisation
1er étage 2 x BE-4 Méthane / Oxygène
2e étage Centaur RL-10C-X

Vulcan est un projet de lanceur américain proposé en 2015 par United Launch Alliance (ULA) pour remplacer à la fois les fusées Atlas V et Delta 4. L'objectif est d'abaisser le coût de ses lancements dans un marché devenu plus concurrentiel mais également de ne plus être dépendant du motoriste russe qui fournit le RD-180 propulsant le premier étage de l'Atlas V. Le lanceur dans sa configuration la plus puissante est capable de placer en orbite basse une charge utile de 29 tonnes. Le premier vol était prévu au lancement du programme en 2019 mais il est vraisemblable qu'il le soit en 2020 au plus tôt[1].

Contexte

United Launch Alliance (ULA) est une coentreprise américaine entre Boeing et la Lockheed Martin qui produit les lanceurs spatiaux moyen/lourd Atlas V et Delta IV. Ces deux lanceurs ont été développés à la fin des années 1990 dans le cadre du programme EELV de l'Armée de l'Air américaine. Celle-ci souhaitait disposer de nouveaux moyens de lancement pour ses satellites. Pour des raisons liées à la fois aux exigences de l'Armée (notamment maintien de pas de tir redondants sur les côtes est et ouest), aux cadences de tir limitées pour la Delta 4 et à l'existence du marché captif des satellites militaires, le cout de ces lanceurs est très élevé ce qui les tient à l'écart du marché des satellites commerciaux. En dehors des satellites militaires le principal débouché est constitué par les satellites scientifiques de la NASA (notamment ses sondes spatiales).

Au début des années 2010 deux événements remettent en cause la position d'ULA sur le marché des lanceurs[2] :

  • L'apparition d'un concurrent SpaceX qui propose à des prix attractifs le lanceur moyen Falcon 9 et développe un lanceur lourd Falcon Heavy qu'il annonce vouloir commercialiser à un tarif qu'ULA ne peut égaler.
  • Le lanceur Atlas V utilise pour son premier étage un moteur RD-180 très performant mais fourni par un constructeur russe. Le regain de tension entre les États-Unis et la Russie lié au conflit en Ukraine en 2014 s'est traduit par un embargo économique partiel. Dans ce contexte le Congrès américain porte une appréciation négative sur le fait que le lancement de satellites jouant un rôle important dans la sécurité de la nation dépende d'un fournisseur russe.

ULA a réagi à ces événements en lançant début 2015 le développement du nouveau lanceur Vulcan dont l'objectif est de rétablir sa compétitivité vis-à-vis de ses concurrents et de mettre fin à sa dépendance vis-à-vis de son fournisseur russe.

Caractéristiques techniques

Le lanceur Vulcan comprendra dans sa version de base deux étages avec des propulseurs d'appoint. Les performances du lanceur lui permettent d'égaler celles de la version de la Delta 4 la plus puissante[3].

Premier étage

Le premier étage est propulsé par deux moteurs-fusées BE-4 fournissant ensemble une poussée au décollage de 499 tonnes contre 422 tonnes pour le moteur RD-180 de l'Atlas V. Ce moteur, dont le développement a débuté, brule un mélange méthane/oxygène, une première dans le domaine des lanceurs, qui permet d'envisager des lancements réutilisables. Il a été choisi officiellement le 27 septembre 2018[1]. Si le développement de ce nouveau moteur par son constructeur Blue Origin était remis en question, ULA envisage de se tourner vers l'AR-1 d'Aerojet Rocketdyne. En septembre 2018 ULA annonce qu'elle sélectionne définitivement le moteur-fusée BE-4 et qu'elle abandonne complètement l'idée de recourir à l'AR-1[4].

Second étage

Dans un premier temps le lanceur doit utiliser le second étage Centaur déjà mis en œuvre sur les lanceurs existants. Un nouvel étage baptisé ACES  doit le remplacer à terme. Celui-ci utilisera les mêmes ergols cryogéniques que l'étage Centaur (oxygène et hydrogène liquide) et aura comme celui-ci recours à des réservoirs-ballons (réservoirs aux parois minces qui ne conservent leur intégrité qu'en étant maintenu en permanence sous pression). Trois moteurs-fusées sont envisagés pour sa propulsion : une version évoluée du RL-10 d'Aerojet Rocketdyne qui propulse l'étage Centaur, le BE-3U proposé par Blue Origin ou un moteur XR-5K18 de XCOR Aerospace. L'atout d'ACES est son système de récupération de l'hydrogène et de l'oxygène gazeux qui est généré en vol par le réchauffement progressif des réservoirs et qui normalement est largué. Ces gaz seront récupérés et utilisés à la fois pour pressuriser les réservoirs, produire de l'électricité et alimenter le système de contrôle d'attitude. Ce système baptisé Integrated Vehicle Fluids System doit permettre de prolonger à plusieurs semaines la durée de fonctionnement de l'étage supérieur contre actuellement quelques heures. Un tel système permet par exemple de placer en orbite un étage destiné à être utilisé par un vaisseau spatial lancé dans un deuxième temps dans le cadre d'une mission interplanétaire.

  • De nouveaux propulseurs d'appoint à propergol solide (jusqu'à 6), plus puissants que ceux utilisés, pourront être mis en œuvre pour obtenir des versions du lanceur plus puissantes.
Caractéristiques et performances des lanceurs lourds développés durant la décennie 2010[5],[6],[7],[8] ,[9] ,[10] ,[11],[12],[13].
Charge utile
Lanceur Premier vol Masse Hauteur Poussée Orbite basse Orbite GTO Autre caractéristique
Drapeau des États-Unis Vulcan (441) 2021 566 t 57,2 m 10 500 kN 27,5 t 13,3 t
Drapeau des États-Unis New Glenn 2021 82,3 m 17 500 kN 45 t 13 t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-Unis Falcon Heavy (sans récupération) 2018 1 421 t 70 m 22 819 kN 64 t 27 t Premier étage réutilisable
Drapeau des États-Unis Space Launch System (Bloc I) 2020 2 660 t 98 m 39 840 kN 70 t
Drapeau de l’Union européenne Ariane 6 (64) 2020 860 t 63 m 10 775 kN 21,6 t 11,5 t
Drapeau du Japon H3 (24L) 2020 609 t 63 m 9 683 kN 6,5 t
Drapeau des États-Unis OmegA (Heavy) 2021 60 m 10,1 t
Drapeau des États-Unis Falcon 9 (bloc 5 sans récupération) 2018 549 t 70 m 7 607 kN 22,8 t 8,3 t Premier étage réutilisable
Drapeau de la République populaire de Chine Longue Marche 5 2016 867 t 57 m 10 460 kN 23 t 13 t

Récupération des moteurs du premier étage

Pour abaisser les couts, ULA prévoit de récupérer les moteurs-fusées du premier étage et, après les avoir remis en état, de les réutiliser. La technique utilisée est baptisée SMART, (Sensible, Modular, Autonomous Return Technology) : Après séparation du premier étage, le compartiment moteur se détache et rentre dans l'atmosphère protégé par un bouclier thermique gonflable. Des parachutes sont déployés pour ralentir cet ensemble qui est récupéré en vol par un hélicoptère. Le cout du lanceur résultant serait de 100 millions US$ soit 65% inférieur au cout des lanceurs actuels d'ULA ayant une capacité identique[3].

Planification

ULA a dévoilé ses projets concernant le nouveau lanceur Vulcan le . Le planning annoncé à cette occasion prévoit[14] :

  • Un appel d'offres en 2015 auprès des deux spécialistes Aerojet Rocketdyne et Orbital ATK pour développer de nouveaux propulseurs d'appoint à propergol solide plus puissants que ceux utilisés par les lanceurs actuels.
  • ULA a réalisé la sélection définitive du moteur propulsant le premier étage en septembre 2018.
  • Le déploiement d'un nouveau lanceur en quatre phases. Dans sa première version, dont le premier vol devrait intervenir en 2019, seul le premier étage est nouveau. Le second étage ACES sera ensuite proposé et la récupération des moteurs se fera à partir de la troisième version. Enfin la dernière version permettra de réaliser le ravitaillement en orbite d'engins spatiaux.

En septembre 2018, le premier vol est repoussé à 2020 mais nombre d'experts estiment que le retard sera plus important compte tenu de l'ampleur des changements par rapport aux lanceurs que la fusée Vulcan remplace[1].

Notes et références

  1. a b et c https://www.lesechos.fr/industrie-services/air-defense/0302322950702-jeff-bezos-signe-un-coup-de-maitre-dans-les-lancements-militaires-2209359.php
  2. (en) Jonathan Amos, « ULA unveils Vulcan rocket concept », BBC,
  3. a et b (en) Jason Davis, « United Launch Alliance Pulls Back Curtain on New Rocket », The Planetary Society,
  4. (en) William Harwood, « Bezos rocket engine selected for new Vulcan rocket », sur https://spaceflightnow.com/,
  5. (en) Patric Blau, « Long March 5 Launch Vehicle », sur Spaceflight101.com (consulté le 3 novembre 2016).
  6. (en) Norbert Brügge, « SLS », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  7. (en) Norbert Brügge, « NGLS Vulcan », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  8. (en) Norbert Brügge, « Falcon-9 Heavy », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  9. (en) Norbert Brügge, « H-3 NGLV », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  10. (en) Norbert Brügge, « Ariane NGL », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  11. (en) Norbert Brügge, « B.O. New Glenn », sur Spacerockets (consulté le 11 mai 2019)
  12. Stefan Barensky, « Bezos et Musk : Course au gigantisme », Aerospatium,
  13. (en) Ed Kyle, « Orbital ATK Next Generation Launch », sur Space Launch Report,
  14. (en) Amy Butler et Frank Morring Jr, « ULA’s Vulcan Rocket Embraces Reusability, New Upper Stage », Aviation Week,

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes