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RÉSUMÉ
À partir des principes physiques et thermodynamiques qui fondent l’architecture des lanceurs spatiaux, cet article propose une synthèse relative aux nouvelles architectures qui émergent dans le contexte du New Space. En effet, les industriels réalisent et opèrent des véhicules innovants, dans un nouvel équilibre entre maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre, dans une nouvelle approche du partenariat public-privé. Le présent article fait le point sur les nouvelles technologies, les matériaux, les procédés et les moyens de propulsion qui prennent leur essor dans ce contexte, en les reliant aux fondements de la fuséologie.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves GOURINAT : Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace, Toulouse, France
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Annafederica URBANO : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace, Toulouse, France
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Loris MASSONNAUD : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace, Toulouse, France
INTRODUCTION
L’accès à l’espace est l’élément majeur qui détermine la souveraineté en matière d’exploration et d’industrie spatiale. En effet, si la maîtrise des charges utiles est essentielle pour accomplir la mission, le vecteur n’en n’est pas moins indispensable.
Les développements actuels que l’on regroupe sous le vocable New Space répondent précisément à une évolution historique caractérisée par des convergences technologiques et organisationnelles. Ce type de convergence n’est pas réellement nouveau. On peut citer le programme Apollo qui a vu à la fois l’émergence de technologies de rupture (microélectronique) et d’organisations radicalement nouvelles (structuration matricielle des organisations). Mais l’ampleur du mouvement lié au New Space est sans précédent en matière de rééquilibrage des différents acteurs de la filière spatiale.
Cet article décrit quelques-uns des éléments caractéristiques de ces évolutions actuelles, centrées autour du transport spatial et des hybridations en cours. Il se fonde sur les principes architecturaux, propulsifs et structuraux des lanceurs et propose une analyse des perspectives ouvertes par le New Space.
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1. Principes d’architecture d’un lanceur spatial
1.1 Mission cinétique du lanceur et équation de Tsiolkovsky
La mission du lanceur consiste à mettre en orbite une charge utile. Pour ce faire, le lanceur doit conférer une énergie potentielle et une énergie cinétique à la charge utile afin qu’elle puisse se maintenir en orbite. En effet, l’énergie spécifique d’un corps se trouvant sur une orbite elliptique (figure 1) autour de la Terre de demi-grand axe
est la somme d’énergie cinétique et potentielle et vérifie l’équation suivante :
avec
étant la masse de la terre et
la constante de gravitation universelle de Newton. Ainsi idéalement, la variation de vitesse
que doit fournir le lanceur au décollage doit être suffisante pour atteindre
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - HENSON (G.), JONE (C.S.) - III. Chapter 7 : Materials for Launch Vehicle Structures. - P. 435-504. Chapitre de livre. ISBN : 978-1-62410-488-6, DOI :10.2514/4.104893 (2018).
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(4) - SUTTON (G.P.), BIBLARZ (O.) - Rocket Propulsion Elements. - Ninth edition. John Wiley & Sons. Definitions and fundamentals. p. 26-44. Chemical rocket propellant performance analysis. p. 154-188. Liquid Propellant. p. 244-270. Solid Propellant Rocket Motor fundamentals. p. 434-490. ISBN 9781118753880 (2017).
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(5) - FORTESCUE (P.), SWINERD (G.), STARK (J.) - Spacecraft...
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