Prometheus (moteur-fusée)

Prometheus
Moteur-fusée

Description de cette image, également commentée ci-après
Maquette du moteur-fusée Prometheus exposée à l'IAC 2022.
Caractéristiques
Type moteur Moteur à flux dérivé
Ergols Oxygène et méthane liquides
Poussée 100 tonnes
Pression chambre combustion 110 bars
Rallumage oui
Poussée modulable 30 à 110%
Moteur réutilisable oui
Utilisation
Utilisation 1er étage et étage supérieur
Lanceur Themis, Ariane Next, Maia
Statut Prototype en phase de conception
Constructeur
Pays France, Allemagne, Italie
Constructeur ArianeGroup

Prometheus (Precursor Reusable Oxygen METHan cost Effective Engine) est un moteur-fusée à ergols liquides prototype de la classe des 100 tonnes de poussée développé par ArianeGroup dans le but de mettre au point les techniques qui seront utilisées par les lanceurs de l'Agence spatiale européenne à l'horizon 2030 (future version d'Ariane 6 ou Ariane Next). Il sera également utilisé par Maia, un projet français de lanceur léger partiellement réutilisable, à l'horizon 2026[1]. L'objectif est de diviser par dix le coût de production de ce type d'engin, tout en gardant une poussée de 100 tonnes et une impulsion spécifique de 360 secondes. Ce moteur, qui brûlera un mélange de LOX (oxygène liquide) et de méthane liquide, sera entièrement contrôlé par électronique et fabriqué par imprimante 3D. Le prototype devrait effectuer ses premiers essais vers 2021.

Caractéristiques techniques

Pour parvenir à réduire les coûts, les promoteurs du Prometheus misent sur une conception simplifiant le processus de fabrication : 50 % des pièces de Prometheus pourraient être réalisées en impression 3D, notamment certaines tuyauteries et vannes, ou la chambre de combustion. Au passage, la fabrication additive permettra de repenser la conception de certains composants de façon à diminuer le nombre de pièces.

Le moteur brûle de l'oxygène liquide et du méthane liquide[2]. Le méthane liquide est moins énergétique que l'hydrogène liquide utilisé par le moteur Vulcain d'Ariane 6, mais il peut être stocké à des températures plus élevées (-161°C contre -253°C pour l’hydrogène), ce qui permet d'alléger et de simplifier le réservoir et les circuits d'alimentation et d'éviter la fragilisation par l'hydrogène ; sa densité est bien plus élevée que celle de l'hydrogène (420 kg/m3 contre 70 kg/m3), ce qui permet de diminuer la taille du réservoir et de ne nécessiter qu'une seule turbopompe au lieu de deux (commune à celle de l'oxygène liquide). En parallèle, dans l'optique de réaliser un lanceur réutilisable, il faudra emporter plus de carburant pour freiner, se stabiliser et se diriger en vue de l'atterrissage (environ 30 % d'ergols supplémentaires)[3].

La poussée est modulable entre 30 et 110 % de la poussée nominale fixée à 100 tonnes. Le moteur pourrait remplacer le Vulcain sur le lanceur Ariane Next qui prendra la suite de Ariane 6. L'objectif est de réduire de dix à un million d'euros le coût de production de chaque moteur[2]. Celui-ci serait utilisé à la fois sur le premier étage (sept ou neuf exemplaires) et sur l'étage supérieur (un exemplaire)[4]. Ce moteur serait réutilisable au moins cinq fois[5].

L'alimentation en ergols est assurée par un générateur de gaz. La chambre de combustion est refroidie par le méthane. Le mélange méthane/oxygène est injecté avec un ratio de 3,5 dans la chambre de combustion où la pression est portée à 100 bars[4].

Déroulement du projet

ArianeGroup et le CNES ont initié en 2015 un partenariat pour développer un moteur-fusée de la classe des 100 tonnes à faible coût et réutilisable susceptible de propulser la génération de lanceurs qui succédera à Ariane 6[4]. En , l'Agence spatiale européenne a débloqué un budget de cent millions d'euros au titre de son programme Future Launcher Preparatory Programme (FLPP Néo) pour la réalisation de deux prototypes par ArianeGroup qui effectueront leurs premiers tests sur banc d'essais vers 2021. La France finance ce projet à hauteur de 63 %, les autres contributeurs étant l’Allemagne et l’Italie (Avio fournissant la turbopompe à oxygène liquide)[6].

Le 12 janvier 2021, le président français Emmanuel Macron annonce que 15 millions d'euros issus du plan de relance seront dédié au développement de Prometheus. Ce financement doit permettre d'accélérer la mise au point du moteur et de « gagner un an »[7]. Ce financement intervient dans un contexte de doute sur la viabilité du nouveau lanceur Ariane 6 notamment de la part du ministre des Finances Français[8],[9].

En 2022, les premiers allumages de Prometheus sont réalisés à Vernon (Eure) [10].

Le 23 juin 2023 ArianeGroup publie une vidéo d'un essai combiné du moteur Prometheus avec le premier étage du démonstrateur Themis (fusée) réalisé à Vernon (Eure)[11]. Cet essai d'une durée de 12s est une première en Europe pour une fusée propulsée au Bio-Méthane et à l'Oxygène. ArianeGroup annonce également chercher à étendre la commercialisation du moteur Prometheus à d'autres entreprises par la création d'un "Prometheus Users Club"[12].

Le 20 octobre 2023, Prometeus a été allumé pendant 30s, suivi d'un réallumage, lui aussi réussi[13].

Feuille de route[réf. souhaitée] :

  • 2024 : Validation du fonctionnement de Prometheus sur l'ensemble de son domaine de vol (poussée, réallumages multiples, temps de fonctionnement)
  • 2025 : intégration de Prometheus dans le démonstrateur Themis
  • 2026 : Premier vol(s) de test de type « sauts » (environ 350m d'altitude).
  • 2027 : Premier vol(s) de test de type « boucle » (atteinte de la ligne de Kármán à 100 km d'altitude).

Notes et références

  1. « Espace : Bruno Le Maire annonce le projet Maïa, futur minilanceur réutilisable d’ArianeGroup », Le Monde.fr,‎ (lire en ligne, consulté le )
  2. a et b « Prometheus : le moteur réutilisable et « low cost » pour les lanceurs européens », sur www.nextinpact.com, (consulté le )
  3. Hassan Meddah, « Vous avez aimé Ariane 6, vous allez adorer Ariane Next », L'Usine nouvelle,‎ (lire en ligne, consulté le )
  4. a b et c (en) A. Iannetti, N. Girard, D. Tchou-kien, C. Bonhomme, N Ravier et E. Edeline « PROMETHEUS, A LOX/LCH4 REUSABLE ROCKET ENGINE » () (DOI 10.1117/12.2055947, lire en ligne) [PDF]
    7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (lire en ligne)
  5. « Lanceurs du futur : les promesses de Prométhée », sur www.ariane.group (consulté le )
  6. Stefan Barensky, « Le développement du Prometheus est lancé », Aerospatium,
  7. « Comment ArianeGroup compte affronter ses concurrents américains et asiatiques », sur BFM BUSINESS (consulté le )
  8. « La bombe de Le Maire : l'Europe a-t-elle fait le bon choix avec Ariane 6? », sur La Tribune (consulté le )
  9. (en) « French finance minister: wants EU plan on space launchers by June », Reuters,‎ (lire en ligne, consulté le )
  10. « Le futur moteur fusée réutilisable Prometheus s'allume pour la première fois », sur Clubic.com, (consulté le )
  11. « https://twitter.com/ArianeGroup/status/1672167654008782849?cxt=HHwWgoC84eXn3bQuAAAA », sur Twitter (consulté le )
  12. ArianeGroup, « For the first time, ArianeGroup tests a complete reusable space launcher stage », sur ArianeGroup, (consulté le )
  13. « ArianeGroup : nouveau test réussi pour le moteur Prometheus® à Vernon », sur actu.fr, (consulté le )

Voir aussi

Articles connexes