À quand une fusée réutilisable en Europe ?

Une nouvelle course à l’espace est en cours. Depuis 2013, SpaceX, le principal concurrent d’Ariane, est capable de récupérer et réutiliser le premier étage de sa fusée Falcon 9 et travaille à rendre sa super fusée, Starship, entièrement réutilisable.

De nombreux acteurs cherchent à acquérir cette technologie, qui permet de réduire les coûts et d’améliorer la versatilité et la flexibilité d’un système de lancement. En effet, alors qu’un lanceur ou une fusée est constitué de plusieurs étages, le premier – le plus puissant pour lutter contre la gravité et la traînée aérodynamique – est aussi le plus cher. Le récupérer et le remettre en état peut être moins cher que d’en fabriquer un neuf à chaque lancement.

La réutilisation est un indéniable atout de compétitivité à l’heure où la concurrence mondiale augmente dans le domaine des lanceurs. Le Centre national d’études spatiales (Cnes) a, depuis 2015, mis en place une feuille de route articulée autour de plusieurs prototypes de démonstration. Ceux-ci visent à maîtriser les différentes briques technologiques et les nouvelles « phases de vie » des lanceurs liées à la réutilisation : il faut pouvoir guider la phase de retour, atterrir verticalement, puis « remettre en sécurité » l’étage récupéré avec des robots, c’est-à-dire vidanger les fluides sous pression qu’il contient encore pour permettre l’accès à des opérateurs dans des conditions de sécurité optimales.

Après des essais au sol réussis en France en 2024, un prototype d’étage à bas coût et réutilisable a rejoint au début de cet été son pas de tir à Kiruna, en Suède.

Première étape : développer un moteur versatile

La première brique fondamentale est de disposer d’un moteur réallumable et dont la poussée peut s’adapter en cours du vol pour permettre à la fois un décollage « à fond », pour faire décoller le lanceur plein, mais également permettre un atterrissage tout en douceur du premier étage quasiment vide : il faut pour cela un moteur capable de fonctionner sur une large plage de poussée.

Le démonstrateur Prometheus a donc fait l’objet de la première démonstration, lancée sous l’impulsion du Cnes dès 2015. Fonctionnant à l’oxygène liquide et au biométhane liquide, il est capable de fournir une poussée allant de 30 à 110 % de son point de fonctionnement de référence à 1 000 kilonewtons. Grâce à l’impression 3D, il est composé de 50 % de pièces en moins qu’un moteur conventionnel et doit être réutilisable au minimum 5 fois.

Testé avec succès courant 2024 chez ArianeGroup à Vernon, le premier exemplaire de Prometheus a été monté sur le premier prototype européen d’étage réutilisable, Themis 1 (ou T1H).

Themis 1 (T1H), les premiers tests à échelle 1

Ce démonstrateur n’est pas un lanceur complet mais juste un premier étage. Il a quitté le site d’ArianeGroup en France, le 12 juin dernier, pour rejoindre le pas de tir suédois. Là, Themis T1H doit d’abord subir des essais combinés avec ses robots de remise en sécurité avant de réaliser un « hop » de quelques dizaines de mètres.

T1H, qui me plus de 30 mètres de haut pour environ 30 tonnes, va permettre de valider les grands principes des opérations liées à la réutilisation à une échelle représentative d’un petit lanceur. Les phases d’atterrissage et de remise en sécurité seront particulièrement scrutées.

Callisto, un démonstrateur de premier étage réutilisable

Le démonstrateur Callisto, fruit d’une coopération entre le Cnes, la JAXA et le DLR, marque un saut en complexité. Ce démonstrateur de 13 mètres de haut et environ 4 tonnes au décollage porte toutes les fonctions d’un futur premier étage de lanceur réutilisable.

Callisto est conçu pour voler dix fois, être capable de monter à plus de dix kilomètres d’altitude et effectuer une manœuvre complexe lui permettant de se retourner rapidement vers son pas d’atterrissage. Des essais à feu de l’ensemble propulsif sont prévus mi-2026 au centre d’essai de Noshiro au Japon avant l’envoi de Callisto au Centre spatial guyanais pour ses premiers essais au second semestre 2026.

Skyhopper : récupérer et faire re-voler un étage

La dernière étape de la feuille de route consistera à démontrer la récupération puis un second vol de l’étage récupéré, directement sur un mini lanceur opérationnel. Ce projet, baptisé Skyhopper, sera testé en Guyane. Une fois la mission principale achevée, l’étage effectuera une manœuvre de ré-orientation avant de se poser verticalement sur une barge maritime.

Cette feuille de route, soutenue par des programmes de l’Agence spatiale européenne et des initiatives nationales, montre que la France et ses partenaires sont bien positionnés pour relever les défis de la réutilisation du premier étage d’un lanceur.

Source : Cnes