Au Centre spatial guyanais, le Cnes et l'Onera ont fait voler le véhicule expérimental Eole, pour tester le fonctionnement d'un système de lancement aéroporté réutilisable, c'est-à-dire un lanceur qui s'élance depuis un avion automatisé réutilisable en plein vol. Les vols ont eu lieu depuis l'aérodrome du Centre spatial guyanais et non pas d'un des trois pas de tir en service d'où sont lancés VegaVega, SoyouzSoyouz et Ariane 5.

Comme le souligne l'Onera, cette campagne d'expérimentation a « été un succès sur toute la ligne, incluant des vols automatiques "hors vue" et culminant avec un largage de la maquette de lanceur, validant ainsi des technologies d'avionique et la technique de séparationséparation/largage en mode automatique ». La manœuvre de séparation n'est pas anodine. Elle est le principal point dur de ce type de système de lancement aéroporté. Au moment du largage, les conditions doivent être idéales. Or, avec deux engins, le véhicule porteur et le lanceur positionné en dessous, qui sont de masses sensiblement identiques, des interactions inertielles et aérodynamiques se produisent et compliquent le pilotage et la manœuvrabilité du système de lancement. Cette étape franchie ouvre ainsi la voie à l'utilisation d'un système innovant à la fois par son concept de lancement et par les technologies utilisées. En effet, ce futur lanceur utilisera une « propulsion hybridehybride écologique et bas-coût, une structure composite haute performance et une avionique innovante ».

Eole et, sous son aile, la maquette d'un lanceur lors d'un vol d'essai réalisé au Centre spatial guyanais. © Cnes

Un lanceur aéroporté en complément d'Ariane 6 et Vega C

Appelé Altair (Air Launch space Transportation using an Automated aircraft and an Innovative Rocket), ce démonstrateurdémonstrateur de système de lancement aéroporté de petits satellites est actuellement mis au point par l'Onera, le Cnes et Aviation Design. Réalisé dans le cadre du programme Horizon 2020 (2014-2020) de la Commission européenne, Altaïr est financé à hauteur de 3,5 millions d'euros par l'Union européenne et 0,5 million d'euros par la Suisse. Il se destine au lancement de satellites de 50 à 150 kg sur des orbites basses situées entre 400 et 1.000 kilomètres d'altitude.

À ne pas en douter, un tel lanceur pourrait intéresser ArianespaceArianespace pour peu qu'il soit effectivement compétitif tout en étant complémentaire des solutions d'emport multiple des futures Ariane 6Ariane 6 et Vega. Comme l'explique le Cnes, l'utilisation de ce sytème aéroporté « apporterait souplesse et flexibilité au décollage des nano-satellites dont les dates et altitudes de mise sur orbite sont aujourd'hui tributaires de celles des gros satellites », car mis en passager de satellites commerciaux.

Altair, le lanceur spatial aéroporté européen en projet

Article de Rémy DecourtRémy Decourt, publié le 12/01/2016

Devant le nombre croissant de petits et très petits satellites à lancer, des projets de lanceurs aéroportéslanceurs aéroportés légers sont à l'étude. C'est le cas en Europe où le système Altair, coordonné par l'Onera, prévoit un largage depuis un avion sans pilote. Le projet est loin de la finalisation mais Nicolas Bérend, chef de projet, nous en dévoile les grandes lignes.

Dans la continuité d’Eole, dont les premiers vols ont été réalisés, l'Onera coordonne le projet européen Altaïr (Air Launch space Transportation using an Automated aircraft and an Innovative Rocket) qui vient de démarrer. Il est poursuivi dans le cadre du programme Horizon 2020 (2014-2020) de la Commission européenne, laquelle souhaite pérenniser l'indépendance de l'accès européen à l'espace pour tout type de mission. Or, les lanceurs d'Arianespace répondent aux besoins de lancements pour les satellites de plus de 300 kg, mais pour les modèles plus petits, l'Europe est absente du créneau. D'où les projets de minilanceurs aéroportés de l'Onera, capables de mettre quelques centaines de kilogrammeskilogrammes en orbite basse, qui viendraient en complément des futures Ariane 6 et Vega CVega C.

« Altaïr s'inscrit dans la droite ligne des travaux que réalise l'Onera pour le compte du Cnes depuis une dizaine d'années sur ce type de système de lancement semi-réutilisable et basé sur le concept de lancement aéroporté par porteur automatique » nous explique Nicolas Bérend, chef de projet. Avec ce projet, « nous allons pouvoir continuer ces travaux pour faire mûrir ce concept de système de lancement dans un contexte européen avec différents partenaires, dont des industriels ». D'une duréedurée de 36 mois, il est « destiné à démontrer la faisabilité industrielle d'un système de lancement à faible coût de petits satellites et son intérêt économique ». Doté d'un budget de 4 millions d'euros, dont 3,5 millions sont financés par la Commission européenne et 0,5 million par la Suisse, ce projet fait intervenir huit partenaires de six pays et va concerner une trentaine de personnes.

Les constellations de plusieurs dizaines ou centaines de satellites ont le vent à poupe et les projets se multiplient, notamment pour les télécommunications. S'ils viennent à se réaliser, les besoins pour les mises en orbite seront modifiés, avec une demande pour des satellites de petites tailles mais très nombreux. Des systèmes de lancement aéroporté seront une des solutions économiques viables. © Airbus Defence and Space

L'avion porteur sera automatisé

Altaïr s'appuie sur une solution visant le lancement de satellites de 50 à 150 kg sur des orbites basses situées entre 400 et 1.000 km d'altitude. Néanmoins, la « cible exacte d'Altaïr sera définie en début de projet par des études de marché que réalisera la société belge Spacetec Partners », élément capital pour définir le positionnement d'Altaïr. C'est pourquoi il est trop tôt pour donner des détails du système de lancement envisagé.

Altaïr est un système semi-réutilisable de type lancement aéroporté, « dont le porteur est un avion automatisé réutilisable, larguant en altitude un lanceur consommable et qui doit offrir les meilleures performances possible aux coûts les plus bas possible ». Pour optimiser les performances du lancement et réaliser des économies sur les opérations au sol, « à l'exception des turboréacteursturboréacteurs, le porteur ne sera pas dérivé d'un avion existant, cette solution étant contraignante pour la conception du lanceur ». Ainsi dégagée de ces contraintes, « l'architecture d'ensemble du véhicule va être optimisée et conçue spécifiquement pour les besoins de la mission ». La séquence du largage est celle qui pose le plus de problèmes mais « la conception d'un nouveau porteur va permettre de réaliser le largage exactement comme l'impose la mission ».

Un exemple d'architecture possible pour l'avion du projet Altair, de l'Onera, destiné à lancer des satellites de faibles masses et de petites dimensions. On remarque la structure bipoutre, les deux réacteurs dorsaux, l'absence de cabine de pilotage et la charge utile, un lanceur secondaire (non réutilisable) qui porte le satellite. L'aspect final de cet engin – s'il est réalisé un jour – sera peut-être différent. © Onera

Le point de largage du lanceur se situera entre « 10 et 15 km d'altitude en subsonique, à la vitessevitesse de Mach 0,6 et 0,8, et très vraisemblablement à pente positive plutôt élevée (de l'ordre de 40 à 45 °) ». Ces valeurs découlent de travaux précédents qui montrent que l'optimisation de la trajectoire du lanceur permet d'augmenter la charge utile injectée en orbite. De plus, l'option d'un tir du lanceur avec une pente importante se traduit par un gain de masse. En effet, sur son début de trajectoire déjà inclinée, « le lanceur n'a pas besoin d'effectuer une mise en pente et donc pas besoin de voilure ». Concernant la propulsion du lanceur, le choix s'est porté sur une propulsion hybride moins polluante qui utilisera un « comburantcomburant sous forme liquideliquide (eau oxygénéeeau oxygénée, considérée comme un ergolergol vert) et un carburant solidesolide ».

Au terme des 36 mois de l'étude, le projet aboutira à une définition détaillée du système complet (porteur, lanceur et segment sol), associée à un business plan ainsi qu'à une feuille de route et une proposition d'organisation industrielle. « Ainsi, les travaux réalisés dans le cadre d'Altaïr poseront les bases pour le développement éventuel d'un futur système opérationnel. »