Avion spatial ou vaisseau spatial en forme d'avion ? Depuis 2006, il existe aux Mureaux dans les Yvelines, au milieu des bureaux d'étude dédiés à Ariane 5 et aux missiles balistiques une autre division qui planche sur un nouveau concept, qui ne porte toujours pas de nom en 2014 : on l'appelle tout simplement le "space plane prgram", ou encore "l'avion spatial d'Astrium"
Aujourd'hui, Astrium est devenu Airbus Defence and Space, mais le projet de Space Plane continue lentement. L'occasion de faire le point sur ce programme dont on entend peu parler depuis les annonces initiales au salon du Bourget 2007.
Quel est le but de cet avion ?
Aujourd'hui, Astrium est devenu Airbus Defence and Space, mais le projet de Space Plane continue lentement. L'occasion de faire le point sur ce programme dont on entend peu parler depuis les annonces initiales au salon du Bourget 2007.
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| Un projet assez mystérieux... |
Quel est le but de cet avion ?
Les buts de cet appareil sont triples : les vols commerciaux habités, les vol de recherche et le lancement de mini-satellites. Trois missions très différentes mais faisant appel au même appareil. Est-ce que cet appareil est conçu pour le tourisme spatial ?
Alors, non ce n'est pas du tourisme spatial, c'est du vol habité commercial ! Quelle différence me direz-vous ? En France, il parait que tourisme spatial fait "sport de riche", et que c'est très mal vu, alors que "commercial" fait mieux…sémantique me direz vous, et vous avez raison. Cette dénomination ne pose pourtant pas de problème en Allemagne ou aux Etats-Unis, mais l'exception française nous joue encore un tour !
Le but de cette avion-spatial est donc de faire un vol "suborbital", c'est-à-dire à la frontière de l'espace, mais sans y rester : on ne décrit donc qu'une grande parabole avant de redescendre. Comment est-ce que cela marche ? Est-ce qu'il ne faut pas une énergie colossale pour partir là-haut ?
Pour l'énergie colossale, je vais vous décevoir, mais non, il ne faut pas tant d'énergie que cela : pour aller en orbite terrestre et y rester, il faut accélérer notre objet à 28 000 km/h pour qu'il ne retombe pas. Or le vol suborbital ne demande d'aller à 28 000km/h…il demande d'arriver à 100km d'altitude avec une vitesse de… 0km/h ! En fait, envoyer l'avion en vol suborbital ne nécessite que 4% de l'énergie requise pour envoyer le même objet en orbite terrestre ! Vous voyez, ce n'est donc pas tant que cela ! Autre avantage de cette vitesse nulle une fois là-haut : il y aura peu d'énergie à dissiper, donc peu d'échauffement cinétique lors de la rentrée.
L'avion est équipé de trois moteurs : il possède deux moteurs latéraux qui sont des réacteurs conventionnels, et un moteur fusée de forte puissance fonctionnant à l'oxygène liquide et au méthane. Ce moteur fusée doit être rallumable et réutilisable, ce qui est loin d'être le cas de tout les moteurs fusées qui sont souvent à usage unique. Le fait de mettre au point un tel moteur fusée représente l'un des défis majeurs du programme.
Côté dimension, l'appareil fait grosso-modo la taille d'un Falcon 7X : un jet d'affaire donc, ce n'est pas aussi gigantesque que la navette américaine. Le plan actuel prévoit d'emmener 4 passagers payants et un pilote (oui, un seul, je vais y revenir). Si le "Space Plane" parvient à être certifier comme un avion civil, il pourra décoller depuis n'importe quel aéroport civil, pas besoin d'installations spécialisées coûtant des millions d'Euros : une centrale de conditionnement pour remplir les réservoirs du moteur fusée, ce sera à peu près la seule contrainte.
Après le décollage sur ses deux moteurs conventionnels, l'appareil pourra monter à une altitude de croisière de 10 000 mètres comme n'importe quel liner civil, et c'est seulement après que le grand voyage commence : après avoir vérifié que tout est normal, le pilote pourra allumer son moteur fusée, faisant ainsi passer la vitesse de Mach 0,8 à Mach 3 en un peu plus de 90 secondes ! L'appareil suivra ensuite une trajectoire balistique qui va l'amener jusqu'à 100km d'altitude où les passagers seront en microgravité pendant quelques minutes.
Durant toute cette phase, l'avion aura ses moteurs arrêtés, et suivra une trajectoire balistique. Un système de contrôle par jets, c'est-à-dire des petites tuyères alimentées avec du gaz sous pression, permettront de contrôler l'attitude de l'avion, c'est-à-dire sa position en roulis, tangage et lacet. Ce système est nécessaire car les gouvernes sont inefficaces à très haute altitude à cause de la très faible pression atmosphérique.
La redescente s'effectuera nez devant, l'achauffement étant faible grâce à une faible viitesse (je vous parlais de Mach 3 plus haut, la navette spatiale rentrait à Mach 25 !). Arrivé à 20km d'altitude, il faudra rallumer les moteurs "classiques" pour que l'appareil redevienne un avion tout ce qu'il y a de plus classique. Il pourra ensuite redescendre jusqu'à son aéroport de départ et s'y poser comme n'importe quel jet lambda. L'ensemble du vol aura duré un peu moins d'une heure.
Les projections d'Airbus tablent sur des débuts modestes, mais leur business model prévoit tout de même entre 30 et 50 000 passagers payants 12 ans après la mise en service de l'appareil. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce nombre ne représente qu'une petite fraction des gens très aisés dans le monde : c'est donc atteignable d'autant plus que le prix du "ticket" sera beaucoup plus modeste que pour un "vrai" vol spatial (plusieurs dizaines de milliers d'euros pour un vol de type suborbital contre plusieurs dizaines de millions pour un vol sur l'ISS.
Pour atteindre ces objectifs commerciaux, Airbus s'attache à concevoir une cabine modulable et confortable. Les sièges développés par la Sogerma répondent à plusieurs objectifs dont la sécurité et la minimisation des efforts ressentis lors de la montée. L'accélération dans toute les phases du vol sera maîtrisé pour être la plus faible et la moins désagréable possible, l'idée principale étant que tout le monde puisse profiter du vol, sans avoir forcément besoin de gens dans une forme olympique, ce qui risquerait d'en dissuader plus d'un. Les fauteuils sont ainsi montés latéralement, et épousent la courbure de la cabine, ce qui laisse un maximum de place pour pouvoir évoluer librement durant la période de microgravité. La cabine est étudiée pour transporter 4 passagers en plus d'un pilote.
Pour les missions scientifiques au contraire, on cherche à avoir un maximum de place également pour des expériences. L'avion spatial vient combler un trou en terme d'environnement entre les vols paraboliques qui offrent une dizaine de secondes de microgravité et les vols spatiaux qui offrent une dizaine de jours voire de mois…içi on offre une dizaine de minutes, ce qui serait suffisant pour nombre d'expériences. On pourrait aussi imainer des vols d'exploration de la haute atmosphère, domaine peu étudié actuellement faute de moyens fiables de monter à 40 ou 50km d'altitude de manière régulière sans se ruiner. La communauté scientifique possède cependant le "défaut" d'avoir des crédits de recherche assez limités, il n'est donc pas dit qu'ils seront les premiers utilisateurs de l'avion !
Le lancement de satellite présente également un autre challenge. La prolifération à l'heure actuelle de micro et nano-satellite (soit entre 1kg et 100kg offre un défi intéressant. l'existence d'un avion capable de monter à 100km pour les lancer offrirait un nouveau concept très intéressant.
Certains observateurs n'ont pas manqué de critiquer le nouvel appareil, avec principalement deux critiques fortes : la première c'est la présence de trois moteurs alors qu'un seul gros moteur-fusée pourrait faire l'affaire, et l'autre c'est 'absence de capsule de sauvetage.
A la première question on répondra qu'un seul moteur fusée ne permet pas de décoller d'un aéroport civil quel qu'il soit : souvenez-vous de Concorde : trop de bruit, trop de riverains mécontents…imaginez qu'on lance des avions fusées depuis CDG ? Mauvaise idée n'est-ce pas ! Le but est de fabriquer un avion équipé d'un moteur fusée…et pas un véhicule spatial en forme d'avion !
Autre critique : pas de capsule de sauvetage : encore une fois, est ce qu'un avion possède une capsule de sauvetage ? La réponse est non, car un avion n'est pas un prototype dont le comportement risque de réserver des surprises. Un avion commercial est (en théorie) éprouvé et rodé…il en ira de même pour l'avion spatial : le but est de le certifier et de l'opérer comme un avion civil, pas comme un prototype, donc pas besoin de capsule de sauvetage sur l'avion spatial ! Il faudra par contre prouver qu'il répond aux critères de certification des aéronefs civils, sans parler du moteur fusée qui devra répondre à un autre règlement qu'il faudra mettre au point. Par opposition, Virgin négocie actuellement avec la FAA pour une utilisation de type "licensing" : concrètement, ça veut dire que Virgin fera signer une décharge à tout ceux qui monteront à bord du "Space Ship", mais tout ce que demande la FAA, c'est de protéger les tiers en cas d'accident…le lancement depuis le désert sur un polygone dédié permettra d'assurer cette sécurité sans soucis…
Alors, où en est le développement de cet appareil ?
Lors de son annonce en 2007, certains responsables du CNES avait acceuilli ce projet avec froideur : "il est hors de question que l'on dépense le moindre centime du contribuable pour développer un passe-temps de riche" lâchera un des haut responsable de l'agence spatiale.
Astrium, aujourd'hui Airbus, s'est donc lancé seul dans cette aventure. Pourtant nous sommes sur un marché qui est encore de type "pionnier" : les industriels n'ont pas les moyens de financer leurs propres développement et de vendre leurs produits après. Airbus à donc besoin d'aide de la part d'entités extérieures, comme Singapour par exemple.
Il y a quelques semaines en effet, Airbus à annoncé avoir réalisé un vol d'essai d'une maquette de l'avion spatial mesurant 2m de long et bourrée de capteurs pour tester le comportement de l'appareil dans les couches basses de l'atmosphère. Le test a eu lieu sur un polygone d'essai des forces aérienne de Singapour, suite à la signature d'un accord de coopération et de financement.
Le planning initial prévoyait le premier vol de l'appareil pour 2012, or force est de constater qu'aujourd'hui rien n'a encore été assemblé…entre temps, les budgets ont été drastiquement réduits pour limiter les effets de la crise sur l'industrie spatiale, les études ont donc été bien ralenties. A l'heure actuelle, on estime que le premier vol commercial du Space Plane pourrait intervenir d'ici 2022, à la condition que les budgets soient maintenus, ce qui n'est pas sûr.
Airbus, qui n'a pas vocation à devenir exploitant devra également trouver des partenaires commerciaux prêts à exploiter cet appareil, Airbus n'étant que l'industriel qui fourni la plateforme. Il reste encore de nombreux enjeux avant de voir le "Space Plane" s'élancer d'un aéroport à l'assaut de l'espace. Est-ce que cet avion est un appareil à la croisée des chemins à même créer son propre marché ? Ou s'agit-il d'un beau défi technologique qui in fine ne débouchera sur aucun marché commercial viable à long terme ? Seul l'avenir nous le dira !
Alors, non ce n'est pas du tourisme spatial, c'est du vol habité commercial ! Quelle différence me direz-vous ? En France, il parait que tourisme spatial fait "sport de riche", et que c'est très mal vu, alors que "commercial" fait mieux…sémantique me direz vous, et vous avez raison. Cette dénomination ne pose pourtant pas de problème en Allemagne ou aux Etats-Unis, mais l'exception française nous joue encore un tour !
Le but de cette avion-spatial est donc de faire un vol "suborbital", c'est-à-dire à la frontière de l'espace, mais sans y rester : on ne décrit donc qu'une grande parabole avant de redescendre. Comment est-ce que cela marche ? Est-ce qu'il ne faut pas une énergie colossale pour partir là-haut ?
Pour l'énergie colossale, je vais vous décevoir, mais non, il ne faut pas tant d'énergie que cela : pour aller en orbite terrestre et y rester, il faut accélérer notre objet à 28 000 km/h pour qu'il ne retombe pas. Or le vol suborbital ne demande d'aller à 28 000km/h…il demande d'arriver à 100km d'altitude avec une vitesse de… 0km/h ! En fait, envoyer l'avion en vol suborbital ne nécessite que 4% de l'énergie requise pour envoyer le même objet en orbite terrestre ! Vous voyez, ce n'est donc pas tant que cela ! Autre avantage de cette vitesse nulle une fois là-haut : il y aura peu d'énergie à dissiper, donc peu d'échauffement cinétique lors de la rentrée.
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| Vue d'artiste du Space Plane au décollage : 1 moteur fusée, et 2 réacteurs conventionnels de chaque côté. |
L'avion est équipé de trois moteurs : il possède deux moteurs latéraux qui sont des réacteurs conventionnels, et un moteur fusée de forte puissance fonctionnant à l'oxygène liquide et au méthane. Ce moteur fusée doit être rallumable et réutilisable, ce qui est loin d'être le cas de tout les moteurs fusées qui sont souvent à usage unique. Le fait de mettre au point un tel moteur fusée représente l'un des défis majeurs du programme.
Côté dimension, l'appareil fait grosso-modo la taille d'un Falcon 7X : un jet d'affaire donc, ce n'est pas aussi gigantesque que la navette américaine. Le plan actuel prévoit d'emmener 4 passagers payants et un pilote (oui, un seul, je vais y revenir). Si le "Space Plane" parvient à être certifier comme un avion civil, il pourra décoller depuis n'importe quel aéroport civil, pas besoin d'installations spécialisées coûtant des millions d'Euros : une centrale de conditionnement pour remplir les réservoirs du moteur fusée, ce sera à peu près la seule contrainte.
Après le décollage sur ses deux moteurs conventionnels, l'appareil pourra monter à une altitude de croisière de 10 000 mètres comme n'importe quel liner civil, et c'est seulement après que le grand voyage commence : après avoir vérifié que tout est normal, le pilote pourra allumer son moteur fusée, faisant ainsi passer la vitesse de Mach 0,8 à Mach 3 en un peu plus de 90 secondes ! L'appareil suivra ensuite une trajectoire balistique qui va l'amener jusqu'à 100km d'altitude où les passagers seront en microgravité pendant quelques minutes.
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| Microgravité pour tous pendant quelques minutes... |
Durant toute cette phase, l'avion aura ses moteurs arrêtés, et suivra une trajectoire balistique. Un système de contrôle par jets, c'est-à-dire des petites tuyères alimentées avec du gaz sous pression, permettront de contrôler l'attitude de l'avion, c'est-à-dire sa position en roulis, tangage et lacet. Ce système est nécessaire car les gouvernes sont inefficaces à très haute altitude à cause de la très faible pression atmosphérique.
La redescente s'effectuera nez devant, l'achauffement étant faible grâce à une faible viitesse (je vous parlais de Mach 3 plus haut, la navette spatiale rentrait à Mach 25 !). Arrivé à 20km d'altitude, il faudra rallumer les moteurs "classiques" pour que l'appareil redevienne un avion tout ce qu'il y a de plus classique. Il pourra ensuite redescendre jusqu'à son aéroport de départ et s'y poser comme n'importe quel jet lambda. L'ensemble du vol aura duré un peu moins d'une heure.
vue du plan de vol prévu
Les projections d'Airbus tablent sur des débuts modestes, mais leur business model prévoit tout de même entre 30 et 50 000 passagers payants 12 ans après la mise en service de l'appareil. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce nombre ne représente qu'une petite fraction des gens très aisés dans le monde : c'est donc atteignable d'autant plus que le prix du "ticket" sera beaucoup plus modeste que pour un "vrai" vol spatial (plusieurs dizaines de milliers d'euros pour un vol de type suborbital contre plusieurs dizaines de millions pour un vol sur l'ISS.
Pour atteindre ces objectifs commerciaux, Airbus s'attache à concevoir une cabine modulable et confortable. Les sièges développés par la Sogerma répondent à plusieurs objectifs dont la sécurité et la minimisation des efforts ressentis lors de la montée. L'accélération dans toute les phases du vol sera maîtrisé pour être la plus faible et la moins désagréable possible, l'idée principale étant que tout le monde puisse profiter du vol, sans avoir forcément besoin de gens dans une forme olympique, ce qui risquerait d'en dissuader plus d'un. Les fauteuils sont ainsi montés latéralement, et épousent la courbure de la cabine, ce qui laisse un maximum de place pour pouvoir évoluer librement durant la période de microgravité. La cabine est étudiée pour transporter 4 passagers en plus d'un pilote.
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| Autre maquette...autre configuration...rien n'est encore définitif ! |
Pour les missions scientifiques au contraire, on cherche à avoir un maximum de place également pour des expériences. L'avion spatial vient combler un trou en terme d'environnement entre les vols paraboliques qui offrent une dizaine de secondes de microgravité et les vols spatiaux qui offrent une dizaine de jours voire de mois…içi on offre une dizaine de minutes, ce qui serait suffisant pour nombre d'expériences. On pourrait aussi imainer des vols d'exploration de la haute atmosphère, domaine peu étudié actuellement faute de moyens fiables de monter à 40 ou 50km d'altitude de manière régulière sans se ruiner. La communauté scientifique possède cependant le "défaut" d'avoir des crédits de recherche assez limités, il n'est donc pas dit qu'ils seront les premiers utilisateurs de l'avion !
Le lancement de satellite présente également un autre challenge. La prolifération à l'heure actuelle de micro et nano-satellite (soit entre 1kg et 100kg offre un défi intéressant. l'existence d'un avion capable de monter à 100km pour les lancer offrirait un nouveau concept très intéressant.
Certains observateurs n'ont pas manqué de critiquer le nouvel appareil, avec principalement deux critiques fortes : la première c'est la présence de trois moteurs alors qu'un seul gros moteur-fusée pourrait faire l'affaire, et l'autre c'est 'absence de capsule de sauvetage.
A la première question on répondra qu'un seul moteur fusée ne permet pas de décoller d'un aéroport civil quel qu'il soit : souvenez-vous de Concorde : trop de bruit, trop de riverains mécontents…imaginez qu'on lance des avions fusées depuis CDG ? Mauvaise idée n'est-ce pas ! Le but est de fabriquer un avion équipé d'un moteur fusée…et pas un véhicule spatial en forme d'avion !
Autre critique : pas de capsule de sauvetage : encore une fois, est ce qu'un avion possède une capsule de sauvetage ? La réponse est non, car un avion n'est pas un prototype dont le comportement risque de réserver des surprises. Un avion commercial est (en théorie) éprouvé et rodé…il en ira de même pour l'avion spatial : le but est de le certifier et de l'opérer comme un avion civil, pas comme un prototype, donc pas besoin de capsule de sauvetage sur l'avion spatial ! Il faudra par contre prouver qu'il répond aux critères de certification des aéronefs civils, sans parler du moteur fusée qui devra répondre à un autre règlement qu'il faudra mettre au point. Par opposition, Virgin négocie actuellement avec la FAA pour une utilisation de type "licensing" : concrètement, ça veut dire que Virgin fera signer une décharge à tout ceux qui monteront à bord du "Space Ship", mais tout ce que demande la FAA, c'est de protéger les tiers en cas d'accident…le lancement depuis le désert sur un polygone dédié permettra d'assurer cette sécurité sans soucis…
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| Le but est toujours de ramener l'avion, non de l'alourdir avec des mécanismes de sécurité redondants... |
Alors, où en est le développement de cet appareil ?
Lors de son annonce en 2007, certains responsables du CNES avait acceuilli ce projet avec froideur : "il est hors de question que l'on dépense le moindre centime du contribuable pour développer un passe-temps de riche" lâchera un des haut responsable de l'agence spatiale.
Astrium, aujourd'hui Airbus, s'est donc lancé seul dans cette aventure. Pourtant nous sommes sur un marché qui est encore de type "pionnier" : les industriels n'ont pas les moyens de financer leurs propres développement et de vendre leurs produits après. Airbus à donc besoin d'aide de la part d'entités extérieures, comme Singapour par exemple.
Il y a quelques semaines en effet, Airbus à annoncé avoir réalisé un vol d'essai d'une maquette de l'avion spatial mesurant 2m de long et bourrée de capteurs pour tester le comportement de l'appareil dans les couches basses de l'atmosphère. Le test a eu lieu sur un polygone d'essai des forces aérienne de Singapour, suite à la signature d'un accord de coopération et de financement.
le test de juin 2014 en vidéo
Le planning initial prévoyait le premier vol de l'appareil pour 2012, or force est de constater qu'aujourd'hui rien n'a encore été assemblé…entre temps, les budgets ont été drastiquement réduits pour limiter les effets de la crise sur l'industrie spatiale, les études ont donc été bien ralenties. A l'heure actuelle, on estime que le premier vol commercial du Space Plane pourrait intervenir d'ici 2022, à la condition que les budgets soient maintenus, ce qui n'est pas sûr.
Airbus, qui n'a pas vocation à devenir exploitant devra également trouver des partenaires commerciaux prêts à exploiter cet appareil, Airbus n'étant que l'industriel qui fourni la plateforme. Il reste encore de nombreux enjeux avant de voir le "Space Plane" s'élancer d'un aéroport à l'assaut de l'espace. Est-ce que cet avion est un appareil à la croisée des chemins à même créer son propre marché ? Ou s'agit-il d'un beau défi technologique qui in fine ne débouchera sur aucun marché commercial viable à long terme ? Seul l'avenir nous le dira !
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