Les projets japonais de fusée réutilisable

Au cours d'un séminaire organisé par la JAXA, le projet de système réutilisable envisagé par la JAXA a été présenté, ainsi que ses objectifs et la structure de la communauté scientifique qu'elle a initiée au Japon autour de ce thème.

Le renouvellement du plan spatial japonais au début de l'année dernière a donné lieu à une inscription claire du besoin de réflexion sur les directions à prendre dès à présent pour préparer les moyens de transport spatiaux du futur, à l'horizon 2040 - 2050. Un groupe de travail, baptisé "Vision à long terme pour le transport spatial" et composé d'universitaires, d'industriels et de membres de la JAXA a été mis en place pour répondre à ce besoin. Ce groupe s'est réuni 7 fois au cours du second semestre 2013 et a donné naissance à la communauté japonaise du transport réutilisable, chapeautée par la JAXA et dont la mission est de définir les objectifs à atteindre afin de répondre aux besoins des marchés futurs puis de proposer et de développer les solutions technologiques à même de répondre aux enjeux. Cette équipe mène également de projets de recherche collaborative avec de nombreuses universités japonaises ainsi qu'avec des start-ups du domaine spatial.


Les trois mots clefs mis en avant pour la réalisation d'un projet de système de transport réutilisable sont: faible coût, flexibilité et répétabilité à haute fréquence. La spécificité d'un système réutilisable permet de nombreuses applications disruptives, que nous ne détaillerons pas ici. Trois d'entre elles sont avancées par l'équipe de définition d'une mission de référence comme particulièrement importantes: le transport de satellites (aller et retour en fin de vie ou pour maintenance, recharge en carburant...), le transport de personnes (missions habitées, tourisme spatial, transport aérien rapide), et le transport de marchandises lourdes de et vers l'espace (solaire spatial, exploitation minière...).


A court terme (phase de développement technologique), les objectifs sont le développement d'un système permettant la mise à poste d'une charge de 500 kg (en un ou plusieurs satellites) sur orbite basse héliosynchrone avec dernier étage jetable et booster réutilisable 200 fois (100 fois pour le moteur) pour un coût de 500 millions de yens par lancement soit 3,5 millions d'euros environ. Les économies réalisées à long terme par ce type de système devraient permettre d'éponger les coûts de développement élevés autour de 30 lancements (hypothèse haute) ou 70 lancements (hypothèse basse) et de réaliser des économies sur les lancements suivants par rapport à un système traditionnel. Le développement d'un tel système pourrait débuter dès 2015.


Pour le moment, les recherches portent sur l'étude de trajectoires et de différents systèmes de rentrée, l'évaluation de matériaux (en particulier pour les boucliers de protection thermique: SiC, céramiques, CFRP), sur la forme du booster réutilisable (ailes et nez) et le système de guidage nécessaire au retour automatique du booster à son point de départ.

En particulier, un projet mené par la JAXA s'intéresse au développement d'un booster à turboréacteur aérobie, permettant décollage et atterrissage à l'horizontale et permettant d'améliorer fiabilité et impulsion spécifique tout en réduisant les coûts d'exploitation. Ce système (actuellement simplement en phase de pré-conception) est étudié pour embarquer un étage supérieur de type navette pour le vol habité (charge utile de 800kg ou 8 personnes vers une orbite basse). Ce type d'aéronef présente l'avantage, selon le porteur du projet à la JAXA, de permettre un fonctionnement flexible suivant la vitesse qu'il atteint (voir illustrations): turboréacteur (Mach 0 à 3,5), statoréacteur (Mach 3,5 à 7), superstatoréacteur (Mach 7 à 11).