Le moteur aérospike est un concept séculaire. Dans le passé, la NASA a testé le concept de manière approfondie sur le terrain et espérait l'incorporer à la navette spatiale et à son programme Venture Star de prochaine génération (un véhicule à une seule étape sur orbite (SSTO)). Cependant, en raison de contraintes budgétaires, la navette spatiale a fini par être équipée de buses en forme de cloche, et le Venture Star n'a jamais vu le jour.
Mais grâce à la société aérospatiale basée au Nouveau-Mexique, ARCA, le moteur aérospatial prend un nouveau souffle. En août prochain, ils effectueront un vol d'essai du moteur aérospike à l'aide de leur fusée Demonstrator 3, qui constituera le premier vol spatial du moteur. Si tout se passe bien, ce sera une étape importante vers la création d'une flotte de fusées à un étage vers l'orbite (SSTO).
Ce qui rend le moteur aérospike attrayant, c'est le fait qu'il offre une poussée efficace sur une large gamme d'altitudes, et est également plus économe en carburant que les moteurs actuels. Avec les buses traditionnelles en forme de cloche, une poussée fiable a tendance à se produire uniquement au niveau de la mer. Au-delà de cela, le moteur n'est pas en mesure de profiter des baisses de pression atmosphérique puisque les gaz sont contenus par la buse.
En revanche, l'échappement du moteur aérospike est capable de s'étendre du niveau de la mer jusqu'à l'espace, ce qui garantit à la fois la consommation de carburant et un degré élevé d'impulsion spécifique (Isp) à tous les niveaux de vol. Déjà, l'ARCA et la NASA ont programmé des tests au sol et sous vide pour le moteur. Mais en attendant, ils veulent également recueillir des données sur ses performances en vol. C'est là que le test Demonstrator 3 entre en jeu.
En plus de tester l'efficacité du moteur, il testera également la technologie de stockage de carburant super froid de l'aérospike. Fondamentalement, le moteur repose sur une concentration en décomposition de 70% de peroxyde d'hydrogène à une température de seulement 250 ° C pour générer une poussée. Le sous-produit de cela est l'oxygène et l'eau, ce qui fait de l'aérospike le concept de fusée le plus respectueux de l'environnement à ce jour. Comme Dumitru Popescu, le PDG de l'ARCA, l'a déclaré dans une récente déclaration:
«En envoyant la fusée Demonstrator 3 dans l'espace à l'aide d'un moteur super froid, avec seulement 250 ° C au lieu de 3500 ° C dans la chambre de réaction, associée à la technologie aérospike, nous allons démontrer le potentiel impressionnant de l'aérospike.»
En fin de compte, l'objectif ici est de démontrer que les fusées SSTO sont réalisables, ce que ARCA explore avec son concept Haas 2CA. Dernier né de la famille des fusées Haas, nommé en l'honneur du pionnier austro-roumain des fusées Conrad Haas, ce lanceur utilise du peroxyde d'hydrogène et du kérosène comme carburant et est capable de générer 22 900 kg (50 500 lb) de poussée au niveau de la mer, et environ 33 565 kg (74 000 lb) sous vide.
Par rapport aux fusées à plusieurs étages, les SSTO offrent à la fois des coûts inférieurs et une plus grande flexibilité lorsqu'il s'agit de lancer de petites charges utiles en orbite. Selon les estimations produites par Space Works et Eurostat, ce petit marché des satellites croîtra de 5,3 milliards de dollars au cours de la prochaine décennie. À ce titre, les sociétés aérospatiales qui peuvent offrir des taux de lancement et une flexibilité compétitifs pourront profiter de cette croissance.
La société a dévoilé le Haas 2CA en mars 2017 au siège de leur entreprise à Las Cruces, au Nouveau-Mexique. En 2018, ARCA espère effectuer son premier lancement d'essai du Haas 2CA à partir de l'installation de vol Wallops de la NASA en Virginie. Mais avant que cela ne se produise, l'entreprise doit s'assurer que le moteur aérospike fonctionne aussi bien que prévu. Comme l'explique Popescu:
«Le Haas 2CA Single Stage to Orbit n'est que le début d'une nouvelle génération de véhicules spatiaux, façonnée par l'innovation qui générera des coûts inférieurs. Nous allons répondre à l’une des questions les plus posées de l’industrie: un aérospike peut-il délivrer en vol la compensation de pression générée par la variation d’altitude et délivrer les performances attendues en économisant du carburant? Nous voulons reprendre là où la NASA s'est arrêtée et prouver que cette technologie est en fait la voie à suivre pour les vols spatiaux. »
Le vol d'essai, qui aura lieu à Spaceport America dans le désert du Nouveau-Mexique, consistera en un vol spatial suborbital qui mènera le Demonstrator 3 jusqu'à une altitude de 100 km. Si ce vol est réalisé, l'ARCA aura démontré que la technologie du moteur est qualifiée pour le vol, que les fusées SSTO sont faisables et que les moteurs super froids associés à la technologie aérospike permettront des fusées suborbitales respectueuses de l'environnement.
Le test sera également une étape importante pour l'industrie aérospatiale commerciale, qui a été fondée sur les désirs de rendre l'espace plus accessible et de réduire les coûts associés aux lancements individuels. Et comme Popescu était sûr de l'indiquer, la meilleure façon de le faire n'est pas simplement d'améliorer les concepts existants, mais de tirer parti des technologies de pointe et éprouvées pour en créer de nouveaux.
"Nous sommes convaincus que le moteur aérospike combiné avec des réservoirs de carburant en matériaux composites et des carburants denses réduira considérablement les coûts des lancements orbitaux et suborbitaux", a-t-il déclaré. «Nous pensons vraiment que la réponse à la réduction des coûts des vols spatiaux est l'innovation, sans chercher à rendre les anciennes technologies un peu plus efficaces. Cela ne générera jamais de baisse significative des prix des lancements spatiaux, mais simplement de petites améliorations. Avec cette philosophie en tête, nous prévoyons d'augmenter la valeur enregistrée de notre entreprise de 20 millions de dollars actuellement à au moins 200 millions de dollars d'ici 2019. »
Le développement des SSTO n'est qu'un des moyens par lesquels l'industrie aérospatiale commerciale rend l'exploration spatiale plus économique. D’autres exemples incluent les développements de fusées réutilisables par SpaceX et l’utilisation par Rocketlab de matériaux légers pour créer des fusées jetables à deux étages.
Ces mesures permettent non seulement la commercialisation de l'orbite terrestre basse (LEO), mais ouvrent des possibilités qui étaient auparavant considérées comme impossibles pour le moment - comme l'énergie solaire spatiale et les habitats spatiaux!
Restez à l'écoute pour en savoir plus sur ce sujet et sur les autres tests à venir. Et n'oubliez pas de regarder cette vidéo sur la façon dont ARCA se prépare pour le prochain vol d'essai en aérospike, gracieuseté d'ARCA:
