10 Décembre 2021

[Lanceurs] A la recherche de l’ergol du futur

Dans l’optique de la préparation du futur, le développement de nouveaux ergols denses et énergétiques (HEDM) fait partie des pistes à explorer pour optimiser les performances des lanceurs.
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Ariane Ultimate (illustration) Crédits : CNES

L’objectif semble lointain, mais il se prépare dès aujourd’hui. A l’horizon 2040, plusieurs ruptures technologiques devraient permettre de développer des lanceurs radicalement différents avec des ambitions fortes en matière de coût, de performances et d’usages. Le CNES, notamment au travers de l’initiative Ariane Ultimate, s’implique dans l’émergence de ces innovations futures qui concerneront aussi bien les structures des lanceurs que les moteurs et les ergols qui les alimentent. Sur ce dernier point, la réflexion sur le concept avancé d’ergols HEDM (high energy density material) suscite un intérêt particulier. Ces molécules, qui n’existent pas à ce jour, présenteraient l’avantage d’être plus énergétiques (high energy) et plus denses (density material), et donc à iso performance d’avoir des réservoirs plus petits. Autre intérêt, l’obtention d’une réaction de décomposition de l’ergol plutôt que de combustion permettrait d’utiliser un ergol unique au lieu des combinaisons d’oxygène et d’hydrogène liquides utilisées aujourd’hui. 

 Si nous arrivons à développer les HEDM, nous pourrons concevoir des lanceurs monoergols plus compacts, avec un seul réservoir par étage et des moteurs simplifiés équipés d’une seule turbopompe, donc moins chers. Il s’agit d’une véritable rupture.

Yann Guelou, ingénieur au CNES

Partenariat de recherche

Les objectifs étant posés, il reste à inventer ce nouvel ergol, qui doit également répondre à un certain nombre de caractéristiques physico-chimiques : non-toxicité, stabilité, liquide à température atmosphérique. C’est la mission du laboratoire Hydrazine et composés énergétiques polyazotés, créé conjointement par le CNES, ArianeGroup, le CNRS et l’Université de Lyon, qui travaille depuis une dizaine d’années sur la conception d’une molécule à base de squelette azoté. « Le développement d’une nouvelle molécule est un processus lent, mais les recherches ont suffisamment progressé pour pouvoir estimer que les molécules cibles ne sont pas une vue de l’esprit. Leurs stabilités ont d’ailleurs été démontrées par calculs  », explique Yann Guelou. Les partenaires du projet viennent de signer une nouvelle convention pour 5 ans et ont décidé d’allouer plus de moyens matériels et humains pour aboutir. Avec à la clé, la réalisation d’une brique technologique majeure en vue de la conception de lanceurs monoétages du type SSTO (single stage to orbit).

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Crédits : Université Lyon 1

Le saviez-vous

Ariane Ultimate est une initiative portée par le CNES qui vise à préparer une nouvelle génération de lanceurs pour l’après 2040. Elle consiste à développer des technologies de rupture, aujourd’hui inexistantes ou à l’état embryonnaire, qui permettront de concevoir un lanceur neutre en carbone, totalement réutilisable et à fable coût. Pour y parvenir, le CNES met en œuvre d’importants programmes de Recherche & Technologie, menés conjointement avec des laboratoires en pointe dans leur domaine et des partenaires industriels.

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Lanceur - image d'illustration Crédits : Alena Butusava

Série Lanceurs

Qu’on les nomme lanceurs ou fusées, cette activité du CNES - qui contribue à garantir l’accès autonome à l’espace de la France et de l’Europe - est en constante évolution. Nous vous proposons de découvrir son actualité via une série d’articles. Vous y lirez tous les détails sur le nouveau lanceur Ariane 6 et sa base de lancement et vous familiariserez avec les innovations et ruptures technologiques qui nourriront les futurs programmes à l’horizon 2030.