Réutilisation. les diverses pistes (SpaceX, ESA, Inde, Fr-Japon-All...).

A défaut d'avoir retrouvé es discussions sur ce sujet, qui ne semblent pas avoir un fil dédié, j'ouvre ce fil


Lanceurs réutilisables: l’Inde, la France et le Japon rejoignent la course


http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/lanceurs-reutilisables-france-japon-34533/


Même si les américains de SpaceX et de Blue Origin ont déjà un bon train d'avance sur les futurs lanceurs réutilisables, d'autres nations spatiales se positionnent sur ce marché. L'Inde avec un premier vol suborbital d'essai et une alliance Japon / France via le projet Callisto.

Quelles que soient les options choisies, l’objectif reste partout le même : réduire les coûts d’accès à l’espace.

Côté américain, SpaceX, après avoir essuyé plusieurs échecs, vient maintenant de faire atterrir le premier étage de sa fusée Falcon9, trois fois de suite en 7 semaines sur la mer (8 avril, 5 mai, 27 mai 2016). Des succès notables car ils ont montré que la récupération du premier étage était aussi possible pour de vrais lanceurs, après des mises en orbites géostationnaires, et pas seulement après un vol suborbital d’une petite fusée comme celle utilisée par l’américain Blue Origin.

Inde : premier vol réussi du démonstrateur

Le 23 mai dernier, l’agence spatiale indienne, l’ISRO a lancé une mini-navette spatiale en vol suborbital. Ce premier vol d’essai s’est passé sans encombre : attachée à un booster HS-9, RLV-TD s’est détachée de son lanceur à 56 km d’altitude pour atteindre seule 65 km avant de redescendre. L’engin a amerri à 450 km de son site de lancement en remplissant tous les objectifs de la mission. La récupération du véhicule n’était pas prévu à ce stade. Il inaugurait la première phase de test d’un programme de lanceur réutilisable indien.
...
Les prochaines étapes testeront respectivement, l’atterrissage sur piste, comme le faisait les navettes spatiales américaines, puis un atterrissage en toute autonomie et le lancement via un statoréacteur supersonique. Cette dernière étape, notamment, est particulièrement ambitieuse, car la propulsion par statoréacteur supersonique n’a jamais été développé autrement que pour des prototypes. L’Inde pourrait, si elle réussit son pari, disposer d’ici 10 à 15 ans d’un avion orbital basé sur un superstatoréacteur, allié à un lanceur classique pour le deuxième étage qui mettrait des satellites en orbite.

France / Japon : ne pas rester hors course

Le CNES et l’agence spatiale japonaise Jaxa viennent de rendre publique leur collaboration autour d’un projet d’engin spatial réutilisable dont le premier démonstrateur pourrait décoller en 2020. Une coopération initiée à travers un contrat signé en octobre 2015 entre les deux agences. Pour l’instant, ce sont des études préliminaires qui sont en cours. Si elles s’avèrent concluantes, les partenaires espèrent présenter un démonstrateur dès 2020. Un véhicule spatial miniature de 10m de hauteur pour 1 m de diamètre qui ferait un vol suborbital à 100km avant de revenir sur Terre. Son nom a déjà été trouvé : Callisto. Le choix de ne pas passer par l’agence spatiale européenne, a notamment été dicté par des impératifs temporels. Un cadre multilatéral permet d’avancer plus rapidement et d’initier le projet tout de suite. D’autres partenaires sont attendus, tels que l’Allemagne via son agence spatiale DLR qui vient d’être associée au projet.
Pour le moment, les Japonais disposent déjà d’un moteur cryogénique prévu pour la récupération et les Français mettront à disposition le centre spatial guyanais de Kourou pour les tirs. Mais, il reste encore de nombreuses technologies à maîtriser. L’objectif du projet est clairement de disposer des technologies nécessaires à la récupération comme alternative économique au développement actuel d’Ariane 6 dont les coûts d’exploitation doivent être bien moindre que ceux d’Ariane 5.

Je salue la performance de Space,
même si cette fois cela n'a pas fonctionné :

VIDEO. Cette fois, SpaceX échoue à reposer son lanceur sur une barge

http://www.sciencesetavenir.fr/espace/20160615.OBS2658/video-cette-fois-spacex-echoue-a-reposer-son-lanceur-sur-une-barge.html

L'entreprise SpaceX espérait réussir à poser pour la quatrième fois le premier étage de sa fusée sur une barge mobile dans l'océan. Mais l'atterrissage a échoué.

http://referentiel.nouvelobs.com/file/15243062.png

Reposer avec précision et délicatesse l'étage le plus puissant d'une fusée après son lancement relève de l'exploit technique. La probabilité d'un échec dans l'opération reste donc aujourd'hui très élevée. C'est la cruelle réalité qui vient de se rappeler aux équipes de l'entreprise spatiale américaine privée SpaceX.

Bien qu'elle ait déjà réussi par 3 fois à reposer le premier étage de son lanceur Falcon 9 sur une barge robotisée dans le Pacifique, la quatrième tentative réalisée ce mercredi 15 juin s'est soldée par un échec.

"La phase d'ascension s'est bien déroulée et le satellite a l'air OK, mais le premier étage du lanceur s'est désintégré sur la barge" a expliqué Elon Musk, le directeur de SpaceX, sur son compte Twitter. Il s'agit peut-être du plus puissant impact à ce jour a-t-il précisé.

Dans le jargon spatial RUD signifie en effet "Rapid Unscheduled Disassembly", que l'on peut traduire par "désassemblage rapide et imprévu". Une baisse de puissance dans l'un des moteurs au moment de l'impact avec le pont de la barge pourrait être à l'origine de l'échec explique Elon Musk. L'atterrissage a mis les nerfs des équipes à rude épreuve, notamment lorsque le flux vidéo provenant de la barge a cessé une fraction de seconde après l'atterrissage, au milieu d'un panache de fumée. S'en est suivi un effroyable moment de flottement de plusieurs minutes, avant que ne tombe la nouvelle de l'échec.

Toutefois, la phase initiale du lancement semble effectivement s'être bien déroulée. Parti depuis la base de Cap Canaveral, le lanceur SpaceX a mis en orbite deux satellites de télécommunications pour le compte de de Eutelsat et de l'opérateur ABS, basé aux Bermudes. Les deux satellites ont été placés sur une orbite géostationnaire, à plus de 35.000 kilomètres d'altitude.

Depuis le début des récupérations il n' y a eu aucun défaut de trajectoire.
Un problème de valve de contrôle d' attitude (une seule fois) où il ne s' en était pas fallu de beaucoup pour que l' étage ne bascule pas; réglé depuis.
Jusqu' au dysfonctionnement de la caméra hier, il semble que l' étage était bien sur ses patins, malgré l' arrivée trop rapide semble-t-il, mais au bon endroit.
Les patins ont peut-être été déformés avec la structure, entraînant quelque fuite explosive...

Si les satellites sont livrés sur la bonne orbite, ce genre de pb de récup à terme peut
1) générer des pertes financière -> on peut faire des proba
2) générer des retards sur les lancements suivants si tu dois mettre en ligne un machine neuve -> on peut garder une fusée en réserve pour ce genre de cas

Pour l'instant l'enjeu c'est la fiabilité des tirs (planning , performance de livraison en orbite) etc

twitter.com/elonmusk

Apparemment, le retour était bon, sauf dans les tout derniers mètres puisque les tuyères ont touché, provoquant l' incendie. Il manque 2 ou 2 sec pour savoir comment ça c' est terminé...

A l' avenir, réaction des 2 moteurs restant pour compenser la perte de puissance d' un 3ème

Un début de précisions sur ce que compte faire Space X,
en réutilisant le 2e exemplaire de 1er étage récupéré :

SpaceX : mission CRS-9 réussie, des détails sur le premier étage qui sera réutilisé

http://www.nextinpact.com/news/100661-spacex-mission-crs-9-reussie-details-sur-premier-etage-qui-sera-reutilise.htm

SpaceX est en négociation, pour le contrat correspondant.

lien qui aurait aussi pu être mis sur le fil Blue Origin

https://www.usinenouvelle.com/article/comment-blue-origin-compte-reutiliser-25-fois-son-lanceur-spatial.N740504

Pour concurrencer SpaceX et Arianespace, Blue Origin, le nouveau venu sur le marché des lanceurs, envisage jusqu'à 25 réutilisations du premier étage de sa fusée.
Blue Origin accumule de l'expérience avec son petit lanceur destiné au tourisme spatial.

... Le New Glenn, sa future fusée, devrait réaliser son premier vol en 2020. Quatre clients l'ont déjà sélectionnée dont l'opérateur européen Eutelsat et l’opérateur de constellation OneWeb.

Pour s’imposer, Blue Origin compte sur la réutilisation massive de ses lanceurs. Le premier étage est conçu pour être utilisé jusqu'à 25 fois! En comparaison, le pionnier du domaine, SpaceX, envisage d'utiliser 10 fois seulement ses lanceurs Falcon 9. La promesse est d'autant plus bluffante que le new Glenn est une fusée géante, d’une hauteur de 86 mètres, capable de porter jusqu'à 45 tonnes de charge utile en orbite basse et 13 tonnes en orbite géostationnaire.
Un défi technologique


La récupération se fera en mer sur un bateau  - pour plus de stabilité - plutôt qu'une barge comme dans le cas de SpaceX. Au cours de sa descente, le lanceur déploiera des ailettes et des ralentisseurs qui lui permettront de voler comme un avion et faciliter son atterrissage. Cette réutilisation intensive change radicalement l'économie du marché des lanceurs. Comme pour les compagnies aériennes, il s'agira plus d'opérer une flotte d'appareils et moins de produire des fusées à usage unique.

Blue Origin se contentera ainsi de fabriquer deux exemplaires du New Glenn pour assurer ses 50 premiers lancements. Pour maîtriser ses coûts, la société met au point ses propres moteurs réutilisables les BE-4. Ils sont co-financés avec son partenaire et concurrent ULA.

Le défi technologique et opérationnel reste entier ou presque. Blue Origin accumule de l'expérience en matière de réutilisation grâce à son petit lanceur, le New Shepard. Cette fusée capable d'emmener à terme six touristes dans l'espace, a déjà été effectué neuf vols de tests en réutilisant plusieurs fois le même véhicule. Toutefois les deux lanceurs n'ont rien de comparable. Avec 18 mètres de hauteur, le Shepard est quatre fois plus petit que le New Glenn. Il donne toutefois une idée de l'efficacité opérationnelle visée. En moins de 12 heures, une équipe de 30 personnes suffit pour réaliser une mission complète
...

réutilisable ou non,
le projet de moteur Prometheus

https://www.techno-science.net/actualite/nouveau-moteur-successeur-ariane-N15249.html

les réflexions du CNES
assez différentes de SpaceX

https://www.usinenouvelle.com/article/vous-avez-aime-ariane-6-vous-allez-adorer-ariane-next.N498069

... "Autre piste explorée pour baisser les coûts d'Ariane Next : la réutilisabilité. Pour se faire une idée précise du défi technologique, le Cnes s'appuiera sur un lanceur prototype de fusée réutilisable baptisée Callisto.

"Le programme Callisto permettra de nous faire une opinion argumentée sur l'économie de la réutilisation", explique-t-on par ailleurs du côté de l'agence spatiale. La fusée ferait moins d'une quinzaine de mètre de hauteur, soit moins de la moitié de la hauteur premier étage d'Ariane 6. Les ingénieurs étudient déjà les trajectoires les plus optimisées pour la faire revenir sur Terre. L'Onera, l'organisme français de recherche en aéronautique, a été sollicité pour étudier les opérations de réallumage du moteur à haute altitude.


L'agence spatiale allemande devrait également prêter main forte au programme Callisto. Contrairement à SpaceX qui s'est concentré sur la récupération du premier étage, les réflexions du Cnes portent sur l'ensemble du lanceur et également les ressources de la base spatiale mobilisées pour chaque lancement. "Le dernier étage d'une fusée pourrait avoir plusieurs vies en orbite. Il pourrait réaliser deux ou trois missions de transport de satellites géostationnaires. Cela fera appel à de nouvelles technologies et c'est beaucoup plus facile que de le faire revenir sur terre", explique le chercheur Jérôme Vila."
___
un article plus ancien

https://www.usinenouvelle.com/article/l-europe-et-le-japon-montent-dans-une-fusee-reutilisable.N394962

... "Le Cnes a rendu public la collaboration qu'il avait nouée en novembre dernier avec l'agence spatiale japonaise JAXA dans le domaine des lanceurs réutilisables. L'agence allemande DLR est également associée à cette coopération. D'ici la fin de l'année, en fonction des résultats de ces études, la coopération pourrait aboutir à la réalisation dès 2020 d'un démonstrateur.
Baptisé Callisto, ce petit véhicule spatial réutilisable de 10 mètres de hauteur pour un mètre de diamètre serait capable de monter à 100 kilomètres d’altitude et de revenir sur Terre. "Il faut se préparer à tous les scénarios. On ne peut pas faire l'impasse sur les technologies réutilisables même si on n'est pas certain de leur efficacité économique. Aujourd'hui, nous manquons d'expérience dans ce domaine. Réussir le retour d'un premier étage n'est pas trivial. Il faut maîtriser certaines technologies clés", explique Jean-Marc Astorg le directeur de l'activité des lanceurs du Cnes..


Etudes communes
Les technologies à mettre en oeuvre sont nombreuses: le réallumage des moteurs contre les flux aérothermiques, la modulation de la poussée tout le long du retour, le contrôle de la consommation d'ergol, la maîtrise de la trajectoire à haute vitesse (Mach 6) afin d'éviter l'endommagement du véhicule... Aujourd'hui, les moyens mobilisés restent toutefois assez modestes : environ une dizaine d'experts par agence. Mais en cas de poursuite, le programme pourrait nécessiter un financement d'une centaine de millions d'euros.



Les deux agences japonaise et française, de taille comparable, ont l'avantage de bien se connaître, menant déjà des études communes notamment dans les domaines de la cavitation (phénomène susceptible d'endommager les pompes d'un lanceur) et des effets acoustiques survenant au moment des lancements.
Dans le cadre de la coopération Callisto, le Japon dispose d'un moteur cryogénique prévu pour la récupération. La France mettra à disposition le Centre spatial guyanais à Kourou pour les lancements expérimentaux.

L'accord ne concerne pas pour l'instant l'agence spatiale européenne car les partenaires ont trouvé qu'un cadre multilatéral était plus propice pour avancer plus rapidement. L'objectif reste de rallier d'autres pays au projet et notamment l'Italie."

une excellente interview du directeur des lanceurs du CNES,
qui date de mars 18, lorsque Space X a lancé sa Falcon Heavy,
en récupérant les deux boosters
sans réussir à le faire pour le cors central (sur barge).

https://spacegate.cnes.fr/fr/lancement-de-spacex-ce-qu-on-doit-faire-maintenant-c-est-foncer
..
Quelle est la principale différence entre cette fusée et notre Ariane 5 ?
J-M A. : Elon Musk a ouvert une nouvelle voie dans le monde des lanceurs, c’est celle de la réutilisation d’éléments de fusées dans le but de réduire les coûts. Ce concept n’est pas nouveau, il a été imaginé dès les années 50 puis mis en œuvre dans le cadre du programme américain des navettes spatiales.
La navette a été un échec économique car sa remise en état après chaque mission était extrêmement couteuse.
SpaceX a limité la récupération au 1er étage ce qui simplifie beaucoup les choses en utilisant la technique dite du "toss back". Cela consiste à rallumer les moteurs pour freiner et se poser en douceur. C’est une solution qui était décrite dans les livres depuis les années 1970. Elon Musk a le mérite d’avoir démontré que c’était techniquement faisable et il est en passe de démontrer aussi l’intérêt économique de cette réutilisation. En pratique, les 1ers étages de sa fusée Falcon 9 sont récupérés presque systématiquement depuis 2015.
Notre fusée Ariane 5, elle, n’est pas réutilisable (la fusée est entièrement reconstruite à chaque lancement, NDLR) mais permet de mettre des satellites en orbite avec une grande fiabilité ce qui lui offre la 1ere place du podium sur le marché ouvert des lancements de satellites depuis plus de 30 ans.

Travaille-t-on au CNES sur des projets similaires ?
J-M A. : Au CNES, nous avons bien plus qu’un projet en ce qui concerne la réutilisation, nous avons une véritable feuille de route sur laquelle nous travaillons avec ArianeGroup (l’opérateur des lancements d’Ariane, NDLR), l’ESA (l’agence spatiale européenne) et nos partenaires européens,
pour étudier une famille de lanceurs 2 fois moins chers que la future Ariane 6 et dont la réutilisation sera un facteur de réduction des coûts.

Mais nous ne misons pas tout sur la récupération. Cette famille de lanceurs nécessite un nouveau moteur Prometheus qui sera 10 fois moins cher que l’actuel Vulcain d’Ariane 5 et qui sera conçu pour être réutilisable.


Prometheus est la pierre angulaire de nos lanceurs du futur, ce qu’on a appelé la génération Ariane Next.

Pour ce qui est de la récupération d’étages, nous travaillons avec nos partenaires allemands et japonais sur Callisto, un tout petit véhicule sur lequel on doit tester le retour sur la terre ferme au Centre spatial guyanais.

Ensuite nous avons Thémis, 10 fois plus gros que Callisto qui pourrait être testé en 2025. On verra ensuite si on applique cette technologie de réutilisation à Ariane 6 ou plus tard à Ariane Next.

Notre feuille de route est donc claire, cohérente et partagée par nos partenaires européens. Ce qu’on doit faire maintenant, c’est foncer !



J-M A. : Le Big Falcon Rocket est un projet ambitieux de SpaceX pour aller sur Mars mais aussi pour transporter des passagers de façon extrêmement rapide sur Terre de point à point (New-York/Tokyo en une heure). Pour que le projet soit économiquement viable, SpaceX doit pouvoir récupérer le 1er et le 2e étage de la fusée. Or, le 2e étage ira dans l’espace et atteindra donc les 27 000 km/h en orbite. Je pense qu’il y a un vrai débat car autant on peut imaginer facilement la récupération du 1er étage (qui ne quittera pas l’atmosphère terrestre, NDLR), pour le 2e c’est une autre paire de manches.
Il faudra lui faire effectuer des manœuvres de rentrée atmosphérique et aussi l’équiper avec des protections thermiques, du matériel coûteux. On verra si les promesses économiques sont tenues.

2020 la BFR il me semble (et c'est Méthane liquide aussi)

19 déc 2018
http://www.air-cosmos.com/revue-de-definition-de-prometheus-le-demonstrateur-europeen-de-moteur-a-bas-cout-118387

La revue de définition du démonstrateur du moteur européen de future génération a démarré à la fin du mois de novembre, tandis que des essais d’impression 3D du générateur de gaz sont en cours.
Il y a un an, l’Agence spatiale européenne confiait à ArianeGroup le contrat de développement du démonstrateur Prometheus, le futur moteur oxygène/méthane liquides à très bas coût (potentiellement réutilisable), destiné aux lanceurs européens à l’horizon 2030.
Le 30 novembre, à moins d’un an de la Conférence ministérielle européenne qui décidera des évolutions du lanceur Ariane 6, la revue de définition du démonstrateur a démarré sur les sites de Vernon (dans l’Eure) et d’Ottobrunn (en Allemagne), et doit se conclure en janvier prochain.
Par ailleurs, les tests d’impression 3D du générateur de gaz sont en cours à Lampoldshausen, sur le site du centre aérospatial allemand (DLR).
 
Satisfecit.
« Le succès de la campagne du générateur de gaz, ainsi que la tenue à la date prévue de la revue de définition de Prometheus sont une excellente nouvelle pour le développement des technologies européennes de demain et l’avenir des lanceurs européens, a déclaré Alain Charmeau, président exécutif d’ArianeGroup. Il est en effet fondamental de démontrer la pertinence de nos choix technologique, moins d’un an avant la Conférence ministérielle de l’ESA qui décidera des évolutions d’Ariane 6 ».
 
Prochaines étapes.
L’objectif du démonstrateur Prometheus, programme de l’ESA initié avec le Cnes en novembre 2015, est de produire de futurs moteurs à ergols liquides pour un coût de production dix fois moins élevé que celui d’un moteur actuel du type Vulcain 2.
Les prochaines grandes étapes sont la réalisation des essais sous-systèmes, et la mise en production des deux démonstrateurs au premier semestre 2019, pour des essais au banc dès 2020.

Merci LS

Dix fois moins cher, très impressionnant pour les moteurs ....
La 3D , bon, un peu pour le Buzz, et la mode, peut être, tout ne dépend pas de la 3D, ça peut marcher avec, ou sans ... (Si ça ne marche pas comme prévu ...  )
QQ écos, certainement, quand même.

http://www.air-cosmos.com/le-demonstrateur-prometheus-d-arianegroup-reussit-sa-revue-de-definition-120007

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Ses objectifs majeurs étaient la validation du concept du démonstrateur (en particulier passage du couple oxygène/hydrogène liquides au couple oxygène liquide/méthane, mais aussi digitalisation du contrôle et du diagnostic moteur), des choix technologiques associés (dont la fabrication additive dans un environnement d’usine connectée), et des objectifs de coût de production (dix fois moindres que ceux d’un moteur actuel de type Vulcain 2 d’Ariane 5).

La prochaine grande étape du programme sera la revue de définition réalisable, MMR (Manufacturing Readiness Review). Celle-ci doit permettre la mise en production de deux démonstrateurs, au premier semestre 2019, qui devront subir leurs premiers essais au banc dès 2020.
 
« Etape importante. »
« Cette étape majeure du programme Prometheus montre que les équipes d’ArianeGroup et de leurs partenaires ont su faire émerger un design innovant dans un délai extrêmement court, à peine un an après la signature du contrat par l’ESA, s’est félicité André-Hubert Roussel, le nouveau président exécutif d’ArianeGroup.
Cette réussite démontre la pertinence de nos choix technologiques et conforte les objectifs de coût ambitieux que nous nous sommes fixés. Elle illustre parfaitement l’efficacité des nouvelles façons de travailler que nous avons mises en place avec nos partenaires européens.

Cette étape est très importante, moins d’un an avant la Conférence ministérielle de l’ESA. Elle nous encourage à toujours plus d’audace en matière de développements technologiques, d’organisation et de modes de travail, pour inventer l’avenir des lanceurs européens toujours plus compétitifs pour remplir les missions de nos clients institutionnels et commerciaux. Merci à toutes les équipes pour cette réussite fondamentale qui encourage l’Europe spatiale à aller plus loin encore. »

http://www.aircosmosinternational.com/esa-supports-reusable-launcher-tests-122637

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Spain’s PLD Space, supported by the European Space Agency (ESA), has performed a drop test to demonstrate technologies for a reusable first stage of the Miura 5 orbital microlauncher.
Miura 5 (formerly Arion 2) is aimed to provide dedicated launches for small satellites of up to 300kg to low Earth orbit, in 2021. It weighs 14t at liftoff, and is powered by liquid oxygen–kerosene engines.

In the drop test, carried out from El Arenosillo Experimentation Centre in Spain, a Chinook CH-47 helicopter lifted the 15m-long 1.4-diameter Miura 5 demonstration first stage to an altitude of 5km then dropped it over a controlled area of the Atlantic Ocean, 6km off the coast of Huelva in southern Spain.

During the descent, electronic systems inside the demonstrator controlled a carefully timed release of three parachutes to slow it down until its splashdown at a speed of about 10m/s.

A team of divers recovered the demonstrator and hoisted it onto a tugboat, which returned to the port of Mazagón. The demonstrator is said to to be in good shape and will now be transported to PLD Space, in Elche, for inspection and further analysis.

In a next step, PLD Space intends to develop a propulsive landing system in addition to the parachutes.

These technologies are being developed with support from ESA's Future Launchers Preparatory Programme.