Pourquoi l'Europe spatiale étudie un lanceur en partie réutilisable

Décidément SpaceX a le don d'aiguillonner l'Europe spatiale et de la pousser à réagir pour ne pas être définitivement larguée. Comme quoi la concurrence peut avoir du bon même si la société du milliardaire Elon Musk profite beaucoup de la manne budgétaire de la NASA pour bousculer le marché du lancement des satellites. Après avoir poussé l'ESA (Agence spatiale européenne), les agences nationales, CNES et DLR allemande notamment, et les industriels à développer un lanceur low cost (Ariane 6) pour rester dans le marché du lancement , la société du milliardaire Elon Musk oblige désormais les Européens à ressortir des cartons de vieux projets de lanceurs en partie réutilisables.

Et ce mardi, tous les responsables de la filière spatiale européenne auront les yeux tournés vers Cap Canaveral. Car la société américaine va tenter de récupérer une partie de son lanceur Falcon 9 en la faisant atterrir sur une plateforme dans l'Atlantique lors de la mission de ravitaillement de la Station spatiale internationale (ISS). "Lors du prochain vol, SpaceX tentera pour la première fois d'effectuer un atterrissage d'une précision de dix mètres du premier étage de Falcon 9 sur une plateforme flottant à 322 km au nord-est de Cap Canaveral" en Floride, avait indiqué mi-décembre SpaceX dans un communiqué.

Deux ans de travail pour SpaceX

SpaceX travaille depuis deux ans au développement de technologies permettant de récupérer le premier étage de son lanceur afin de réduire fortement les coûts de lancement. Elle est déjà parvenue à récupérer sa fusée en septembre 2013 et deux fois en 2014. Mais réussir un atterrissage précis sur une plateforme flottante non-amarrée dans l'océan est "beaucoup plus difficile", avait expliqué SpaceX, estimant les chances de succès à "peut-être 50% au mieux". Cet essai sera le premier d'une série visant à mettre au point un premier étage de Falcon 9 entièrement réutilisable. L'objectif est d'éviter que les moteurs tombent à l'eau. "Ce qui est un enjeu prioritaire pour réduire les coûts de reconditionnement des moteurs pour le prochain lancement et pour la pérennité économique de la stratégie de récupération", explique-t-on à La Tribune. Ce qui n'est pas vraiment un enjeu s'agissant de l'étage.

"Contrôler le premier étage du Falcon qui mesure l'équivalent d'un immeuble de 14 étages avançant à 2.092 km par seconde pour permettre un retour dans l'atmosphère revient à essayer de maitriser un manche à balai en caoutchouc posé sur votre main en pleine tempête", avait précisé la société américaine. Après la séparation du deuxième étage auquel est attachée la capsule Dragon, le premier étage rallumera ses moteurs Merlin en rétropropulsion à trois reprises lors de son retour dans l'atmosphère, pour freiner sa descente qui sera guidée par les ailerons de la fusée.

Et l'Europe?

Pour l'heure, l'Europe avance donc prudemment sur la voie d'un lanceur en partie réutilisable. D'autant que le lancement d'Ariane 6 pour contrer l'offre tarifaire de SpaceX, au moment de la préparation de la conférence ministérielle des pays membres de l'ESA à Luxembourg, s'est fait dans la douleur. Aussi personne n'a voulu franchir le pas de lancer le développement d'un programme de cette envergure auquel pourtant SpaceX s'intéresse très fortement depuis deux ans.

"On verra si cela fonctionne", a sobrement expliqué lundi le président du CNES Jean-Yves Le Gall lors de la présentation de ses vœux à la presse, en évoquant la tentative de SpaceX. Et de rappeler que l'Europe spatiale avait dévolu une enveloppe budgétaire aux prochaines évolutions d'Ariane 6, dont des développements pour un lanceur réutilisable (3 millions d'euros). Au total, au CNES, on évalue à une trentaine de millions d'euros les différents projets de recherche en Europe, notamment en France et en Allemagne), qui sont consacrés à un lanceur réutilisable.

"L'enjeu le plus difficile n'est pas de récupérer le premier étage du lanceur mais de le refaire décoller à un coût acceptable", a expliqué Jean-Yves Le Gall. Les Américains se sont déjà heurtés à cette dure réalité avec la navette spatiale, qui devait parvenir à un équilibre économique avec 20 lancements par an, explique-t-on au CNES. Ce qui peut aujourd'hui passer pour un rêve inaccessible pour la NASA à l'époque.

Le CNES travaille depuis dix ans sur un lanceur réutilisable

La France ne découvre pas la technologie de la récupération d'un étage d'un lanceur avec les projets de SpaceX. Le CNES a travaillé au début des années 2000 "une dizaine d'années avec les Russes sur le concept d'un deuxième étage réutilisable", explique-t-on en interne au CNES. En 2001, Krounitchev proposait de développer une version réutilisable du premier étage de son lanceur Baïkal. Mais à cette époque, les conclusions de ce projet ont été sans appel. Ce lanceur n'était viable sur le plan économique qu'à condition d'effectuer une quarantaine de missions.

Parallèlement au développement d'Ariane 6, Le CNES "retravaille sur une stratégie de récupération du corps central avec des moteurs oxygène liquide et méthane liquide". Un concept différent par rapport SpaceX. L'enjeu est de trouver un équilibre sur le plan économique avec une dizaine de lancements par an. Ce moteur permettra aussi de réduire le coût des lancements grâce à une réduction du volume de réservoir, d'une technologie cryotechnique simplifiée et d'un processus de remplissage facilité. Aujourd'hui, l'Europe se donne la possibilité de dégainer dans le cas où SpaceX parvient à maîtriser la technologie de la récupération. "Nous ne voulons pas apparaître en permanence comme des suiveurs derrière SpaceX et nous souhaitons avoir notre propre voie", souligne-t-on au CNES.

Vers un démonstrateur?

Mi-2015, le CNES a comme objectif de finaliser une étude avec à la clé un premier diagnostic afin de proposer ou pas de se lancer dans le développement de démonstrateurs technologiques. "Il faut que nous regardions l'intérêt économique mais il  faut rester très prudent avec le réutilisable", précise-t-on. De toute façon, ce projet ne sera pas mature pour le premier vol d'Ariane 6 en 2020, si toutefois ce lanceur est développé dans les temps. Au CNES, on vise plutôt une capacité opérationnelle d'un lanceur réutilisable vers 2025-2027. Une capacité qui serait intégrée sur le lanceur plus léger dédié aux vols institutionnels, Ariane 62.

"Si nous voulons récupérer, il faut disposer de plusieurs moteurs, des petits et un gros puissant", explique-t-on au sein du CNES. Ce qui posera inévitablement des problèmes opérationnels aux équipes de lancements, qui devront gérer des interfaces différents selon les moteurs utilisés. En outre, qui dit moteurs réutilisables, dit moins de moteurs produits. "Quid alors du maintien des compétences dans la filière et de la gestion des problèmes en vol", souffle-t-on à La Tribune. Enfin, le niveau de fiabilité d'un moteur réutilisable "restera aussi à démontrer par rapport à celui d'un moteur classique. C'est la fiabilité du lanceur qui est donc en jeu".