L’Europe pourrait construire son propre vaisseau spatial

Serait-il possible de voir des astronautes s’envoler dans l’espace depuis la Guyane au sommet d’une Ariane 6 ? Toute la technologie nécessaire est déjà au point, répond l’étude du CNES présentée le 16 juin 2021 au forum GLEX sur l’exploration spatiale, à Saint-Pétersbourg.

Si dans les années 1980 les planètes avaient été correctement alignées, la petite navette européenne Hermès se serait peut-être élevée dans le ciel de la Guyane au sommet d’une fusée Ariane 5 au cours de la décennie suivante. Malheureusement, à la fois pour des raisons politiques (la chute du mur de Berlin, notamment) et par manque de consensus, cet ambitieux programme a été officiellement annulé par l’Agence spatiale européenne (ESA) lors de la conférence ministérielle d’octobre 1992 de Grenade. Les projets de capsules ACRV (Advanced Crew Recovery Vehicle) et CTV (Crew Transport Vehicle) lancés quelques années plus tard, connaitront un sort similaire en ne dépassant même pas le stade de la planche à dessin.

En matière de véhicules autonomes, le seul projet européen réellement concrétisé est l’ATV (Automated Transfert Vehicle). Cependant, il s’agit d’un cargo pressurisé, autrement dit un vaisseau habitable plutôt que réellement habité. Sept ans après son dernier vol, sa technologie a été transférée sur le module de service ESM d’Orion construit par Airbus DS. Et encore, partiellement, car la propulsion de la future capsule lunaire du programme Artemis est assurée par un moteur AJ10 conçu par la société américaine Aerojet Rocketdyne et qui a servi de propulseur de manœuvre orbitale (OMS) pour la navette spatiale.

Un savoir-faire déjà acquis

Christophe Bonnal, expert senior Système au Cnes, l’agence spatiale française. © Cnes
Christophe Bonnal. © Cnes

Trois décennies plus tard, l’Europe dispose-t-elle encore des moyens techniques pour expédier ses astronautes dans l’espace depuis la Guyane ? Et surtout pour aller où et avec quel type de véhicule ? Une étude préliminaire et informelle, présentée sous la direction de Christophe Bonnal, expert senior Systèmes au Cnes, au cours de l’édition 2021 du forum GLEX, montre qu’il n’y aurait à priori pas d’obstacle technique. « Nous cherchions à évaluer notre position technique sur ce point. Et la réponse est que nous savons à présent tout faire par rapport à l’époque glorieuse de 1992 post-Hermès. Presque toutes les techniques sont disponibles et ont volé ! » explique Christophe Bonnal.

Après Hermès, plusieurs pistes ont été explorées dans le passé dont celle du X-38 (arrêté unilatéralement côté américain). Des études ont également été menées pour voir si le vaisseau Orion pouvait s’adapter sur le lanceur Ariane 5 ou encore la mini-navette américaine DreamChaser sur Ariane 6. Une possibilité de réaliser conjointement le véhicule avec l’Inde, adaptable à la fois sur le GSLV MK 3 et Ariane 6, serait même possible. Mais surtout, les techniques sont à présent disponibles en Europe car d’autres briques, nécessaires au vol habité, sont venues s’ajouter depuis l’époque de Hermès, comme les tests de la capsule ARD en 1998 et de l’IXV en 2015.

Ces deux expériences ont permis d’expérimenter le bouclier atmosphérique et les aspects liés à la rentrée atmosphérique qui peuvent s’appliquer à un véhicule piloté. Le rendez-vous autonome et la partie propulsion avec les cinq ATV (2008-2014) sont également maitrisés. Christophe Bonnal commente : « En fait, nous avons regardé ce que nous pouvions envisager pour un véhicule piloté avec notre technologie actuelle… Mais soyons clairs : ce n’est pas une proposition pour un quelconque programme. Il s’agit avant tout d’un exercice de style qui répond à la question suivante : “Et s’il fallait le faire demain, saurions-nous le faire ?” ».

La solution de la capsule privilégiée

Alors si on décidait aujourd’hui de réaliser ce vaisseau, quel concept utiliser ? Il ressort de cette étude que la solution d’une capsule parait la plus adaptée car « simple et robuste » à la fois. Toutefois, rien n’est figé. Un lifting body (corps portant) dérivé du SpaceRider pourrait également s’envisager. Pour la capsule, il s’agirait de commencer d’abord par un véhicule cargo similaire au véhicule de rentrée atmosphérique (ARV) et dont les éléments principaux dériveraient fortement de l’ATV, avant de passer ensuite à une version habitée. Ainsi, « un engin d’environ 13 t, capable de transporter de 2 à 4 passagers » pourrait répondre aux futurs besoins d’accès autonome pour les astronautes européens.

Le lanceur serait logiquement la future fusée Ariane 6 et son ensemble de lancement (ELA4) qui nécessiterait seulement quelques aménagements mineurs. Devant emporter jusqu’à 21,6 t en orbite basse, Ariane 6 est donc très largement adaptée à un potentiel véhicule habité européen s’il était décidé de le réaliser. La version Ariane 62 (2 propulseurs d’appoint) est même considérée comme suffisante.  De plus, « la fiabilité de la version humaine du lanceur pourrait être acquise grâce à un grand nombre de vols cumulés en version automatique, exactement comme cela a été réalisé avec la fusée américaine Falcon 9 », précise la présentation.

Vue d'artiste de la fusée Ariane 6. © Cnes
Vue d'artiste d’Ariane 6. La future fusée européenne pourrait emporter vers l'espace une capsule habitée. © Cnes
Vue d'artiste de la fusée Ariane 6. © Cnes
Rampe d’accès vers le vaisseau au sommet d'Ariane 6 (vue d’artiste). © Cnes

L’intégration du vaisseau pourrait être réalisée depuis le bâtiment S5 du CSG réservé autrefois à l’ATV. Au terme de la mission, le véhicule reviendrait se poser sous parafoil afin de réaliser un atterrissage de précision, à proximité de la zone de lancement. Une solution similaire a été envisagée au cours du programme X-38 en 1998. Revenir sur Terre éviterait ainsi de mobiliser une flotte de navires. Cette solution est pratiquée par les véhicules russe Soyouz et chinois Shenzhou depuis leur mise en service opérationnelle (1967 pour le premier et 2003 pour le second).

Un financement envisageable

La technique est maitrisée. La question du financement devient le point critique suivant à aborder. Celui-ci ne pourrait s’envisager que sur la base de ressources supplémentaires à celles qui sont déjà allouées au secteur spatial par les pays membres de l’ESA. Christophe Bonnal se veut catégorique sur ce sujet : « Pas question d’aller piocher le moindre centime sur les autres programmes. Il s’agit de prendre la décision de le faire en plus, ou pas du tout. C’est certes de l’argent supplémentaire, mais réparti sur tous les pays qui décideraient de le faire. Si on décidait de le réaliser pour 2030 à raison de 2€ par habitant dans chacun des États membres de l’ESA sur 8 ans, ce serait parfaitement gérable [NDLR : selon notre propre estimation, entre 6 et 7 milliards d’euros répartis sur 8 ans]. À titre de comparaison, le budget des arts divinatoires en France est de l’ordre 3 milliards par an. » Une fois le budget validé, nous pouvons envisager d’envoyer notre capsule habitée, en premier lieu, vers la station spatiale internationale, mais pas que.

Une décision suspendue à un choix politique

À l’ISS devrait succéder dans les prochaines années de nouvelles structures plus petites comme celle de la société privée américaine Axiom Space, la nouvelle station spatiale chinoise (CSS) ou encore le projet russe Ross. « Depuis 1992, le vol habité autonome répondait à deux questions : avoir des astronautes européens en orbite et montrer que ‘nous savons le faire’. Et beaucoup de choses ont changé en 30 ans…. Il y a un bouillonnement d’activité pour l’orbite basse qui n’existait pas jusqu’à maintenant. Nous ne sommes plus dans la situation de 1992 avec des infrastructures institutionnelles en nombre réduit (Mir puis ISS). Si en 2030, l’Europe n’a pas cette capacité d’accès autonome habité à l’espace, qui peut être conçue en collaboration, nous risquons d’être marginalisés. »

Des structures qui pourront être dédiées au tourisme spatial ou à la recherche scientifique par le biais d’acteurs privés (sociétés, universités). Techniquement, logistiquement et industriellement, le vol habité est aujourd’hui parfaitement accessible pour l’Europe. « Nous avons le savoir-faire grâce aux industriels et le ‘savoir-faire faire’ avec les institutionnels », note l’astronaute Jean-François Clervoy qui fait partie des cosignataires de l’étude. La seule donnée manquante est la décision politique. C’est pourtant un beau défi à relever pour l’Europe. Et Christophe Bonnal de conclure : « C’est un projet aussi ambitieux que le TGV en son temps. Après la période difficile que nous venons de traverser, ce serait un très bon moyen d’envoyer un signal positif à notre jeunesse. »

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